CN113336193A - 一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置及方法，包括氧气高炉煤气增压，增压后的煤气自压力水洗塔下部通入压力水洗塔至塔内的压力达到0.5~0.9MPaG，从压力水洗塔上部喷淋纯水，底部液体进入闪蒸罐再生；经过压力水洗塔净化后的煤气通入吸收塔下部，吸收塔为二段式塔，塔中部喷淋半贫液，塔顶采用喷雾器喷入贫液，吸收塔压力为0.5~0.9MPaG，贫液和半贫液是以MDEA、DEA和哌嗪至少一种作为有效成分的水溶液，有效成分含量的摩尔分数为5%~20%；还原气从吸收塔顶部排出，通入氧气高炉风口，液体经过闪蒸塔和汽化塔加热再生。本发明能够有效地脱除氧气高炉煤气中的二氧化碳气体，制取还原气中二氧化碳浓度降至0.5%以下，吸收剂能够再生，再生效率达到97%以上。

Description

一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置及方法

技术领域

本发明涉及气体净化及碳减排技术领域，具体涉及一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置及方法。

背景技术

随着我国加大重点行业、重要领域绿色化改造力度，发展清洁生产，加快实现绿色低碳发展，如何实现碳中和扩大成为企业关心的重要问题。钢铁工业是世界关注的重点碳排放行业，也是落实碳减排的重要领域。我国作为世界钢铁生产和消费中心，粗钢产量占全球的一半以上，加之我国钢铁以高炉-转炉长流程生产工艺为主，因此需要加大碳减排力度。钢铁行业需要引入新一代清洁高效可循环生产工艺、节能减碳及二氧化碳循环利用技术，以实现全行业的低碳减排。氧气高炉炼铁流程是用全氧鼓风代替传统高炉热风，通过大量喷吹煤粉和循环利用炉顶煤气，实现少焦冶炼，从而减少碳排放。

中国专利CN 108977234 A公开了一种焦炉煤气与转炉和/或高炉煤气的脱碳方法。粗脱碳：采用变压吸附的方式对转炉和/或高炉煤气粗脱碳和去磷化氢；使经过变压吸附的转炉和/或高炉煤气的二氧化碳的体积分率为5.8-6.2％，磷化氢的含量为1-5PPM；精脱碳：使用MDEA溶液对经过粗脱碳的转炉和/或高炉煤气脱碳，使转炉和/或高炉煤气的二氧化碳的体积分率为0.0015-0.0019％。此种方法虽然得到的净化后煤气二氧化碳含量极低，但是整个脱碳流程长、设备投资大、占地面积大、能耗高，工业化应用效益不高。

中国专利CN 212375295 U公开了一种利用高炉煤气制高炉喷吹煤气的装置，通过采用热旋风除尘器、干法布袋除尘器、控制阀、煤气变换装置、煤气冷却装置、煤气加压机I、真空变压吸附脱氮脱碳装置、煤气加压机II，制取适合高炉喷吹的喷吹煤气。该方法采用变压吸附脱氮脱碳，解决了高炉煤气中氮气含量高的问题，然而多级加压致使能耗高。

发明内容

1.所要解决的技术问题：

针对上述技术问题，本发明提供一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，本方法针对高炉煤气制取还原气过程中现有脱碳方法能耗高、流程长、脱碳效率低等问题，以及煤气脱碳后氮气含量高不适合高炉喷吹的问题。

2.技术方案：

一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置，其特征在于：包括增压机，压力水洗塔、闪蒸罐、第一增压泵，吸收塔、喷雾器、第二增压泵，闪蒸塔、换热器、汽化塔、第三增压泵；所述增压机的进口通入氧气高炉煤气，增压机的出口与压力水洗塔的下部气体进口连接；压力水洗塔顶部的出气口与吸收塔的下部气体进口连接；压力水洗塔下部液体出口与闪蒸罐液体进口连接；闪蒸罐顶部的出气口连接至二氧化碳管道，闪蒸罐底部液体出口经第一增压泵与压力水洗塔上部液体进口连接；所述吸收塔为二段式吸收塔，塔中部设有喷嘴，塔上部设置有喷雾器，吸收塔顶部的出气口接氧气高炉；所述吸收塔底部的液体出口与闪蒸塔上部液体进口连接；所述的闪蒸塔底部的液体分为两路，一路经第二增压泵与吸收塔中部喷嘴连接，另一路经第二增压泵与换热器冷物流液体进口连接；换热器冷物流出口与汽化塔上部液体进口连接；所述闪蒸塔顶部的出气口与二氧化碳管道连接；所述的汽化塔顶部产生的蒸汽通入闪蒸塔下部气体进口，汽化塔底部液体出口与换热器热物流进口连接，换热器热物流出口液体经第三增压泵与吸收塔上部喷雾器进口连接。

一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将经过降温除尘单元后的氧气高炉煤气通过增压机增压至0.5~0.9MPaG。

步骤二：加压后的煤气通入压力水洗塔下部；所述压力水洗塔对通入的煤气从上部喷淋纯水；所述压力水洗塔中的压力大小为0.5~0.9MpaG；所述压力水洗塔中液气摩尔比为0.1~0.8；所述压力水洗塔温度为室温。

步骤三：压力水洗塔底部液体出口输出的液体通入闪蒸罐进行闪蒸处理，闪蒸罐顶部出气口输出的气体并入二氧化碳管道送出界区；闪蒸罐底部液体出口输出的液体经过增压后循环通入压力水洗塔中部的液体输入口。

步骤四：压力水洗塔顶部出气口输出的净化后的煤气通入吸收塔下部的气体进口，从吸收塔中部喷嘴喷淋半贫液，从吸收塔顶部的喷雾器喷入贫液；所述吸收塔压力为0.5~0.9MPaG，温度为室温。

步骤五：吸收塔顶部气体出口排出净化后煤气，通入氧气高炉的风口，用于还原炼铁；吸收塔底部液体出口排出的液体，进入闪蒸塔上部的液体进口进入闪蒸塔进行闪蒸处理；闪蒸塔底部液体进口通入来自汽化塔的蒸汽，脱除后的二氧化碳从闪蒸塔顶部出气口排出，汇入二氧化碳管道送出界区。

步骤六：从闪蒸塔底部液体出口排出的液体其中的一部分作为半贫液通入吸收塔中部的喷嘴，另一部分通入汽化塔上部的液体进口。

步骤七：汽化塔顶部蒸汽从顶部排出，进入闪蒸塔底部，汽化塔底部贫液经过换热后通入吸收塔上部通过喷雾器喷雾吸收。

进一步地，所述氧气高炉的风口鼓风富氧率大于50%。

进一步地，所述吸收塔的喷嘴与喷雾器之间不设置填料层；喷雾器上部设置填料层及丝网除沫器；喷嘴下部设置填料层；喷嘴与喷雾器之间距离为1~6m。

进一步地，所述喷雾器产生的液滴尺寸为微米级别。

进一步地，所述喷雾器产生的液滴尺寸为20~100μm 。

进一步地，所述贫液和半贫液，为MDEA、DEA和哌嗪中的至少一种作为有效成分的水溶液，其中有效成分含量的摩尔分数为5%~20%。

进一步地，所述半贫液质量流量与煤气体积流量之比为：4~100:1；其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

进一步地，所述吸收塔中贫液质量流量与煤气体积流量之比为：0.1~10:1，其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

3.有益效果：

本发明通过构建一种氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置及脱碳方法，利用压力水洗、二段式胺液吸收，能够在较低能耗的工况下有效地脱除氧气高炉煤气中的高含量二氧化碳，得到的净化煤气中二氧化碳浓度降至0.5%以下。吸收剂能够再生，再生效率达到97%以上。吸收剂再生能耗低，设备操作方便，投资较低。

附图说明

图1为本发明的装置的结构连接图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体的说明。

如附图1所示，一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置，其特征在于：包括增压机1，压力水洗塔2、闪蒸罐3、第一增压泵4，吸收塔5、喷雾器6、第二增压泵7，闪蒸塔8、换热器9、汽化塔10、第三增压泵11；所述增压机的进口通入氧气高炉煤气，增压机的出口与压力水洗塔的下部气体进口连接；压力水洗塔顶部的出气口与吸收塔的下部气体进口连接；压力水洗塔下部液体出口与闪蒸罐液体进口连接；闪蒸罐顶部的出气口连接至二氧化碳管道，闪蒸罐底部液体出口经第一增压泵与压力水洗塔上部液体进口连接；所述吸收塔为二段式吸收塔，塔中部设有喷嘴，塔上部设置有喷雾器，吸收塔顶部的出气口接氧气高炉；所述吸收塔底部的液体出口与闪蒸塔上部液体进口连接；所述的闪蒸塔底部的液体分为两路，一路经第二增压泵与吸收塔中部喷嘴连接，另一路经第二增压泵与换热器冷物流液体进口连接；换热器冷物流出口与汽化塔上部液体进口连接；所述闪蒸塔顶部的出气口与二氧化碳管道连接；所述的汽化塔顶部产生的蒸汽通入闪蒸塔下部气体进口，汽化塔底部液体出口与换热器热物流进口连接，换热器热物流出口液体经第三增压泵与吸收塔上部喷雾器进口连接。

一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将经过降温除尘单元后的氧气高炉煤气通过增压机增压至0.5~0.9MPaG。

步骤二：加压后的煤气通入压力水洗塔下部；所述压力水洗塔对通入的煤气从上部喷淋纯水；所述压力水洗塔中的压力大小为0.5~0.9MpaG；所述压力水洗塔中液气摩尔比为0.1~0.8；所述压力水洗塔温度为室温。

步骤三：压力水洗塔底部液体出口输出的液体通入闪蒸罐进行闪蒸处理，闪蒸罐顶部出气口输出的气体并入二氧化碳管道送出界区；闪蒸罐底部液体出口输出的液体经过增压后循环通入压力水洗塔中部的液体输入口。

步骤四：压力水洗塔顶部出气口输出的净化后的煤气通入吸收塔下部的气体进口，从吸收塔中部喷嘴喷淋半贫液，从吸收塔顶部的喷雾器喷入贫液；所述吸收塔压力为0.5~0.9MPaG，温度为室温。

步骤五：吸收塔顶部气体出口排出净化后煤气，通入氧气高炉的风口，用于还原炼铁；吸收塔底部液体出口排出的液体，进入闪蒸塔上部的液体进口进入闪蒸塔进行闪蒸处理；闪蒸塔底部液体进口通入来自汽化塔的蒸汽，脱除后的二氧化碳从闪蒸塔顶部出气口排出，汇入二氧化碳管道送出界区。

步骤六：从闪蒸塔底部液体出口排出的液体其中的一部分作为半贫液通入吸收塔中部的喷嘴，另一部分通入汽化塔上部的液体进口。

步骤七：汽化塔顶部蒸汽从顶部排出，进入闪蒸塔底部，汽化塔底部贫液经过换热后通入吸收塔上部通过喷雾器喷雾吸收。

进一步地，所述氧气高炉的风口鼓风富氧率在50%以上。

进一步地，所述吸收塔的喷嘴与喷雾器之间不设置填料层；喷雾器上部设置填料层及丝网除沫器；喷嘴下部设置填料层；喷嘴与喷雾器之间距离为1~6m。

进一步地，所述喷雾器产生的液滴尺寸为微米级别。

进一步地，所述喷雾器产生的液滴尺寸为20~100μm 。

进一步地，所述贫液和半贫液，为MDEA、DEA和哌嗪中的至少一种作为有效成分的水溶液，其中有效成分含量的摩尔分数为5%~20%。

进一步地，所述半贫液质量流量与煤气体积流量之比为：4~100:1；其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

进一步地，所述吸收塔中贫液质量流量与煤气体积流量之比为：0.1~10:1，其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

具体实施例：

实施例1：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%；通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.9MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.9MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.86MPa，温度30~40℃。吸收塔为二段式吸收塔，吸收塔中部通过喷嘴喷入摩尔分数8.02%的MDEA，摩尔分数5.12%的DEA，摩尔分数3.39%的二氧化碳，其余为水的半贫液，体积流量为500 m³/h；吸收塔上部通过喷雾器喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.27%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为150 m³/h，喷嘴与喷雾器之间无填料，喷雾器产生的液滴尺寸为微米级。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体分为两路，一路为作为半贫液经第二增压泵增压后送至吸收塔中部喷嘴，另一路经换热器换热后进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液换热后经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷雾器。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数低于0.5%。

实施例2：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自吸收塔下部进入吸收塔，吸收塔压力维持在0.9MPa，温度30~40℃。吸收塔为二段式吸收塔，吸收塔中部通过喷嘴喷入摩尔分数8.02%的MDEA，摩尔分数5.12%的DEA，摩尔分数4.03%的二氧化碳，其余为水的半贫液，体积流量为650 m³/h；吸收塔上部通过喷雾器喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.38%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为250 m³/h，喷嘴与喷雾器之间无填料，喷雾器产生的液滴尺寸为微米级。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体分为两路，一路为作为半贫液经第二增压泵增压后送至吸收塔中部喷嘴，另一路经换热器换热后进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液换热后经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷雾器。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数低于0.5%。

可以看出，采用先水洗再胺液吸收能够大幅降低胺液循环量，能够有效降低能耗。

实施例3：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.9MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.9MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.86MPa，温度30~40℃。吸收塔为二段式吸收塔，吸收塔中部通过喷嘴喷入摩尔分数8.02%的MDEA，摩尔分数5.12%的DEA，摩尔分数3.39%的二氧化碳，其余为水的半贫液，体积流量为500 m³/h；吸收塔上部通过喷嘴喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.27%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为150 m³/h，两喷嘴之间设置有填料。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体分为两路，一路为作为半贫液经第二增压泵增压后送至吸收塔中部喷嘴，另一路经换热器换热后进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液换热后经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷雾器。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数0.96%。

可以看出，上部喷雾器的设置对吸收效果有重要影响。

实施例4：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.4MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.4MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.4MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.38MPa，温度30~40℃。吸收塔为二段式吸收塔，吸收塔中部通过喷嘴喷入摩尔分数8.02%的MDEA，摩尔分数5.12%的DEA，摩尔分数3.39%的二氧化碳，其余为水的半贫液，体积流量为500 m³/h；吸收塔上部通过喷雾器喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.27%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为150 m³/h，喷嘴与喷雾器之间无填料，喷雾器产生的液滴尺寸为微米级。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体分为两路，一路为作为半贫液经第二增压泵增压后送至吸收塔中部喷嘴，另一路经换热器换热后进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液换热后经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷雾器。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数1.3%。

可以看出，压力水洗塔和吸收塔的操作压力对吸收效果有影响。

实施例5：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.9MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.9MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.86MPa，温度30~40℃。吸收塔为二段式吸收塔，吸收塔中部通过喷嘴喷入摩尔分数4.23%的MDEA，摩尔分数2.43%的DEA，摩尔分数3.02%的二氧化碳，其余为水的半贫液，体积流量为500 m³/h；吸收塔上部通过喷雾器喷入摩尔分数4.58%的MDEA，摩尔分数2.89%的DEA，摩尔分数0.34%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为150 m³/h，喷嘴与喷雾器之间无填料，喷雾器产生的液滴尺寸为微米级。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体分为两路，一路为作为半贫液经第二增压泵增压后送至吸收塔中部喷嘴，另一路经换热器换热后进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液换热后经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷雾器。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数2.1%。

可以看出，吸收剂中有效成分的含量对吸收效果有影响。

实施例6：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.9MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.9MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.86MPa，温度30~40℃。吸收塔采用一段式吸收，吸收塔上部通过喷嘴喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.27%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为650m³/h。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷嘴。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数3.5%。

实施例7：

氧气高炉煤气，其体积分数为二氧化碳36.78%，一氧化碳52.97%，氢气6.93%，甲烷0.2%，氮气0.95%，水2.17%，通过增压机增压至0.9MPa，增压后的煤气以80000Nm³/h 流速自压力水洗塔的下部通入压力水洗塔直至塔内的压力达到0.9MPa，再继续以相同流速通入煤气，同时将水以900m³/h 的流速输送至压力水洗塔，由塔内上部的喷嘴喷洒于塔中。在该过程中，维持塔内压力在0.9MPa，温度30～40℃，使煤气与水充分接触以除去煤气中的一部分二氧化碳，脱除部分二氧化碳的煤气送往吸收塔进一步处理。

吸收了二氧化碳的饱和水从压力水洗塔底部流出，进入闪蒸罐，富含二氧化碳的气体从闪蒸罐顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸后的液体经第一增压泵增压后送至压力水洗塔上部进行循环利用。

由压力水洗塔顶部流出的煤气进入吸收塔底部，吸收塔压力维持在0.86MPa，温度30~40℃。吸收塔采用一段式吸收，吸收塔上部通过喷雾器喷入摩尔分数8.12%的MDEA，摩尔分数5.24%的DEA，摩尔分数0.27%的二氧化碳，其余为水的贫液，体积流量为650m³/h。吸收塔中填料段上沿距离喷雾器3m。脱除二氧化碳的还原气从吸收塔顶流出，经管道送至氧气高炉，用于炼铁。

富含二氧化碳的液体从吸收塔底部出来，从闪蒸塔上部进入闪蒸塔，闪蒸塔下部通入来自汽化塔的蒸汽，液体与蒸汽逆流接触。闪蒸塔常压，温度为80℃。解吸后得到的富含二氧化碳气体从闪蒸塔顶部流出，进入二氧化碳管道送出界区。闪蒸塔底部流出的液体进入汽化塔上部。

汽化塔顶部产生的蒸汽经管道送至闪蒸塔下部，汽化塔压力维持在0.1MPaG，温度110℃。汽化塔底部流出的液体作为贫液经第三增压泵增压后送至吸收塔上部喷嘴。吸收剂再生效率为97%以上，净化后的还原气中二氧化碳体积分数11.6%。

可以看出，单纯采用喷雾器吸收效果不好。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。

Claims (9)

1.一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳装置，其特征在于：包括增压机，压力水洗塔、闪蒸罐、第一增压泵，吸收塔、喷雾器、第二增压泵，闪蒸塔、换热器、汽化塔、第三增压泵；所述增压机的进口通入氧气高炉煤气，增压机的出口与压力水洗塔的下部气体进口连接；压力水洗塔顶部的出气口与吸收塔的下部气体进口连接；压力水洗塔下部液体出口与闪蒸罐液体进口连接；闪蒸罐顶部的出气口连接至二氧化碳管道，闪蒸罐底部液体出口经第一增压泵与压力水洗塔上部液体进口连接；所述吸收塔为二段式吸收塔，塔中部设有喷嘴，塔上部设置有喷雾器，吸收塔顶部的出气口接氧气高炉；所述吸收塔底部的液体出口与闪蒸塔上部液体进口连接；所述的闪蒸塔底部的液体分为两路，一路经第二增压泵与吸收塔中部喷嘴连接，另一路经第二增压泵与换热器冷物流液体进口连接；换热器冷物流出口与汽化塔上部液体进口连接；所述闪蒸塔顶部的出气口与二氧化碳管道连接；所述的汽化塔顶部产生的蒸汽通入闪蒸塔下部气体进口，汽化塔底部液体出口与换热器热物流进口连接，换热器热物流出口液体经第三增压泵与吸收塔上部喷雾器进口连接。

2.一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：将经过降温除尘单元后的氧气高炉煤气通过增压机增压至0.5~0.9MPaG；

步骤二：加压后的煤气通入压力水洗塔下部；所述压力水洗塔对通入的煤气从上部喷淋纯水；所述压力水洗塔中的压力大小为0.5~0.9MpaG；所述压力水洗塔中液气摩尔比为0.1~0.8；所述压力水洗塔温度为室温；

步骤三：压力水洗塔底部液体出口输出的液体通入闪蒸罐进行闪蒸处理，闪蒸罐顶部出气口输出的气体并入二氧化碳管道送出界区；闪蒸罐底部液体出口输出的液体经过增压后循环通入压力水洗塔中部的液体输入口；

步骤四：压力水洗塔顶部出气口输出的净化后的煤气通入吸收塔下部的气体进口，从吸收塔中部喷嘴喷淋半贫液，从吸收塔顶部的喷雾器喷入贫液；所述吸收塔压力为0.5~0.9MPaG，温度为室温；

步骤五：吸收塔顶部气体出口排出净化后煤气，通入氧气高炉的风口，用于还原炼铁；吸收塔底部液体出口排出的液体，进入闪蒸塔上部的液体进口进入闪蒸塔进行闪蒸处理；闪蒸塔底部液体进口通入来自汽化塔的蒸汽，脱除后的二氧化碳从闪蒸塔顶部出气口排出，汇入二氧化碳管道送出界区；

步骤六：从闪蒸塔底部液体出口排出的液体其中的一部分作为半贫液通入吸收塔中部的喷嘴，另一部分通入汽化塔上部的液体进口；

步骤七：汽化塔顶部蒸汽从顶部排出，进入闪蒸塔底部，汽化塔底部贫液经过换热后通入吸收塔上部通过喷雾器喷雾吸收。

3.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述氧气高炉的风口鼓风富氧率在50%以上。

4.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述吸收塔的喷嘴与喷雾器之间不设置填料层；喷雾器上部设置填料层及丝网除沫器；喷嘴下部设置填料层；喷嘴与喷雾器之间距离为1~6m。

5.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述喷雾器产生的液滴尺寸为微米级别。

6.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述喷雾器产生的液滴尺寸为20~100μm 。

7.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述贫液和半贫液，为MDEA、DEA和哌嗪中的至少一种作为有效成分的水溶液，其中有效成分含量的摩尔分数为5%~20%。

8.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述半贫液质量流量与煤气体积流量之比为：4~100:1；其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

9.根据权利要求2所述的一种用于氧气高炉煤气制取还原气的脱碳方法，其特征在于：所述吸收塔中贫液质量流量与煤气体积流量之比为：0.1~10:1，其中质量流量单位为：kg/h，煤气体积流量为：Nm³/h。

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