CN115265211B - 硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合co2利用的方法 - Google Patents

硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合co2利用的方法 Download PDF

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Abstract

本发明是关于一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，包括如下步骤：对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热处理后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；以第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物。本发明主要用于结合硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中余热回收和排放产物(如，二氧化碳、氢气等)的特点，进行创新性耦合，以实现环境治理、节能减排和资源合理利用。

Description

硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法
技术领域
本发明涉及一种硅铁生产、皮江法炼镁、兰炭生产技术领域，特别是涉及一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法。
背景技术
皮江法炼镁的生产工序包括：在回转窑中煅烧白云石，生产煅白；采用硅铁作为还原剂将煅白云还原成金属镁。在此，皮江法炼镁所用到的还原剂硅铁的制备方法主要是以硅石、兰炭、铁料为原料。现有技术中，为了方便皮江法炼镁，将硅铁、皮江法炼镁、兰炭进行联合生产。
但是，本发明的发明人发现现有技术中的硅铁生产、皮江法炼镁、兰炭生产，至少存在如下问题：
(1)兰炭炉产生的粗煤气，大部作为燃料被重新烧掉，粗煤气中的氢气含量很高(约50-60％)，将其作为燃料烧掉是对氢能的一种浪费。
(2)在回转窑(煅烧白云石)排放的尾气中，含有较高浓度二氧化碳(约25-40％)；现有工艺技术都是直接将尾气排放，浪费的同时也增加了碳排放量。
(3)在硅铁生产中，需对高温熔融硅铁进行冷却成型，皮江法炼镁过程中产生的高温镁渣，所具有的热量都没有进行利用，所含热能被白白浪费掉。
(4)硅铁生产过程中冷却成型的硅铁体积大，在后续生产使用时还需进行破碎，增加耗能。
(5)硅铁矿化炉中产生的尾气中，一氧化碳的浓度较高(20-33％)，现有工艺技术是将其作为燃料利用，进入锅炉或者煅烧炉中燃烧，属于把高品质的化工原料低值化利用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，主要目的在于结合硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中余热回收和排放产物(如，二氧化碳尾气、煤气等)的特点，进行创新性耦合，以实现环境治理、节能减排和资源合理利用。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
二氧化碳尾气提纯步骤：对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；
硅铁余热回收步骤：以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热处理后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；
煤气提纯步骤：对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；
制备目标产物步骤：以第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物。
优选的，所述方法还包括：
镁渣余热回收步骤：以皮江法炼镁所制备的镁渣作为热源介质与水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气；
优选的，所述方法还包括发电步骤：利用所述水蒸气进行发电；优选的，所述发电步骤为所述二氧化碳尾气提纯步骤、煤气提纯步骤提供动力；优选的，在所述发电步骤中：利用所述水蒸气驱动有机朗肯发电装置进行发电；
优选的，采用蒸汽透平压缩机，以直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置(PSA提纯处理装置)、煤气提纯装置进行提纯处理(PSA提纯处理装置)进行提纯处理。
优选的，所述二氧化碳尾气提纯步骤中的提纯处理选用PSA提纯处理。
优选的，所述煤气提纯步骤中的提纯处理为PSA提纯处理。
优选的，在所述硅铁余热回收步骤中：在以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理的同时，还对硅铁进行成型处理；优选的，成型处理为造粒处理或铸锭处理。
优选的，所述第一温度的二氧化碳的温度大于600℃。
优选的，所述制备目标产物步骤，包括：
使所述第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种；或
使所述提纯处理后的氢气和一氧化碳进行反应，生产目标产物；其中，所述目标产物为甲醇；其中，所述一氧化碳的来源包括：将所述第一温度的二氧化碳还原成的一氧化碳；优选的，所述一氧化碳的来源还包括：将硅铁生产中排放的尾气进行提纯后，得到的一氧化碳。
另一方面，本发明实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其中，所述系统包括：
二氧化碳尾气提纯装置，所述二氧化碳尾气提纯装置用于对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；
硅铁余热回收及成型装置，所述硅铁余热回收及成型装置用于以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质，对熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；
煤气提纯装置，所述煤气提纯装置用于对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；
反应装置，所述反应装置用于以提纯处理后的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物。
优选的，所述二氧化碳尾气提纯装置选用PSA提纯处理装置。
优选的，所述煤气提纯装置选用PSA提纯处理装置。
优选的，所述硅铁余热回收及成型装置上设置有成型结构，以对熔融硅铁进行换热处理的同时，还对硅铁进行成型处理；优选的，所述成型结构包括造粒结构或铸锭结构。
优选的，所述系统还包括：
镁渣余热回收装置，所述镁渣余热回收装置用于以皮江法炼镁所制备的镁渣作为热源介质对水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气；
发电装置，所述发电装置利用所述水蒸气进行发电；
优选的，所述系统还包括发电装置；其中，所述发电装置利用所述水蒸气进行发电；优选的，所述发电装置为所述二氧化碳尾气提纯装置、煤气提纯装置提供动力；优选的，所述发电装置选用有机朗肯发电装置；或
优选的，所述系统还包括蒸汽透平压缩机，直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置、煤气提纯装置进行提纯处理。
优选的，所述反应装置包括：
第一合成反应装置，所述第一合成反应装置用于使第一温度的二氧化碳和提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
优选的，所述反应装置包括：
还原装置，用于将所述第一温度的二氧化碳还原为一氧化碳；
第二合成反应装置，所述第二合成反应装置用于使一氧化碳、氢气进行反应，生产目标产物；其中，目标产物为甲醇；
优选的，所述系统还包括硅铁尾气提纯装置；其中，所述硅铁尾气提纯装置用于将硅铁生产中排放的尾气进行提纯处理后，得到一氧化碳；
进一步优选的，所述第二合成反应装置中的一氧化碳的来源于所述还原装置输送的一氧化碳和所述硅铁尾气提纯装置输送的一氧化碳。
再一方面，本发明实施例还提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产系统，包括硅铁生产系统、皮江法炼镁系统、兰炭生产系统；其中，所述硅铁、镁、兰炭联合生产系统还包括上述任一项所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统。
与现有技术相比，本发明硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法至少具有下列有益效果：
一方面，本发明实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法：通过对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；通过以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理，提纯处理后的二氧化碳经换热处理后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；通过对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；通过以第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物(甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种)；上述步骤将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(二氧化碳尾气、煤气)进行创新性耦合，实现了余热的利用、排放产物的资源化利用，从而实现了环境治理、节能减排、资源合理利用的多重优势。
进一步地，本发明实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，通过设计镁渣余热回收步骤、发电步骤，进一步实现了皮江法炼镁的镁渣的余热回收利用，利用该余热将水加热成水蒸气，进而用于发电，以为二氧化碳尾气提纯处理、煤气提纯处理提供动力。因此，本实施例进一步实现了镁渣的余热利用、并将其与二氧化碳尾气提纯、煤气提纯进行创新耦合，从而进一步实现环境治理、节能减排和资源合理利用。
进一步地，本发明实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法：通过使所述第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种；或者，使所述提纯处理后的氢气和一氧化碳进行反应，生产目标产物；其中，所述目标产物为甲醇；其中，所述一氧化碳的来源包括：将所述第一温度的二氧化碳还原成的一氧化碳；优选的，所述一氧化碳的来源还包括：将硅铁生产中排放的尾气进行提纯后，得到的一氧化碳。通过上述步骤，将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(二氧化碳尾气、煤气，优选还包括一氧化碳尾气)进行创新性耦合，以生产出目标产物(甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种)。
另一方面，本发明实施例还提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统、一种硅铁、镁、兰炭联合生产系统，与上述的技术相关，因此其也实现了上述的有益效果，在此不一一重复赘述。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的实施例提供的一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法的流程图；
图2是本发明的实施例提供的一种制备目标产物步骤的流程图；
图3是本发明的实施例提供的制备目标产物步骤的另一流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
实施例1
一方面，如图1所示，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其中，所述方法包括如下步骤：
二氧化碳尾气提纯步骤：对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳。
其中，在该步骤中，煅烧白云石产生的二氧化碳尾气中的二氧化碳浓度为25-40％。
较佳地，提纯处理为PSA提纯处理。
提纯处理后的二氧化碳的体积浓度达到95％以上。
硅铁余热回收步骤：以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热处理后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳(即，高温二氧化碳)。
该步骤主要是利用提纯处理后的二氧化碳对熔融硅铁进行换热，以实现余热回收，得到第一温度的二氧化碳(即，高温二氧化碳，温度高于600℃)。
另外，在该步骤中，在实现对熔融硅铁进行换热处理的同时，还可以对硅铁进行成型处理(如，造粒处理或铸锭处理)。在此，熔融硅铁降低到一定温度后开始凝固，在降低到凝固温度时利用凝固过程进行成型。
煤气提纯步骤：对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气。
现有兰炭炉(即，兰炭生产装置)产生的煤气中，氢气的含量很高(50-60％)。在该步骤中通过对煤气(粗煤气)进行提纯处理，可得到体积浓度在99％以上的氢气。
较佳地，该步骤中的提纯处理选用PSA提纯处理。
制备目标产物步骤：以第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物。
在此需要说明的是：二氧化碳与氢气的合成反应需要在600℃以上才能进行，在此以第一温度的二氧化碳(即，高温二氧化碳)可以实现节能的效果。
在该步骤中，目标产物主要是甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，通过二氧化碳尾气提纯步骤、硅铁余热回收步骤、煤气提纯步骤、制备目标产物步骤，将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(二氧化碳尾气、煤气)进行创新性耦合，实现了余热的利用、排放产物的资源化利用。
实施例2
较佳地，如图1所示，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，与实施例1相比，本实施例的方法还包括如下步骤：
镁渣余热回收步骤：以皮江法炼镁所制备的镁渣作为热源介质与水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气。
优选的，本实施例的方法还包括发电步骤：利用所述水蒸气进行发电；较佳地，该发电步骤是为所述二氧化碳尾气提纯步骤、煤气提纯步骤提供动力。较佳地，在所述发电步骤中，利用所述水蒸气驱动有机朗肯发电装置进行发电(利用水蒸汽直接用来驱动机朗肯发电装置，转化成电能后，供PSA提纯处理设备使用)。
在此，还有一种方案是：可以无需发电步骤，而是直接选用蒸汽透平压缩机，直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置1(PSA提纯处理装置)、煤气提纯装置3(PSA提纯处理装置)进行提纯处理。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，通过设计了镁渣余热回收步骤、发电步骤，进一步实现了皮江法炼镁的镁渣的余热回收利用，利用该余热将水加热成水蒸气，进而用于发电，以为二氧化碳尾气提纯处理、煤气提纯处理提供动力。因此，本实施例进一步实现了余热的利用、进一步实现环境治理、节能减排和资源合理利用。
实施例3
较佳地，如图2-3所示，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，与上述实施例相比，本实施例的制备目标产物步骤设计如下：
第一种方案：使第一温度的二氧化碳(即，高温CO2)、提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
第二种方案：使所述提纯处理后的氢气和一氧化碳进行反应，生产目标产物；其中，所述目标产物为甲醇；其中，所述一氧化碳的来源包括：将所述第一温度的二氧化碳(即，高温CO2)还原成的一氧化碳；优选的，所述一氧化碳的来源还包括：将硅铁生产中排放的尾气进行提纯后，得到的一氧化碳。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，通过将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(如，二氧化碳尾气、煤气，优选一氧化碳尾气)进行创新性耦合，最终制备成目标产物(如，甲烷、一氧化碳、甲醇)。
实施例4
另一方面，如图1所示，本发明实施例还提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其中，所述系统包括：二氧化碳尾气提纯装置1、硅铁余热回收及成型装置2、煤气提纯装置3、反应装置4。其中，二氧化碳尾气提纯装置1用于对煅烧白云石(即，回转窑8)产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳。硅铁余热回收及成型装置2用于以提纯处理后的二氧化碳为冷源介质，对熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳(即，高温CO2)。煤气提纯装置3用于对兰炭生产装置(即，兰炭炉10)所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气。反应装置4用于以提纯处理后的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，通过设计二氧化碳尾气提纯装置1、硅铁余热回收及成型装置2、煤气提纯装置3、反应装置4，将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(二氧化碳尾气、煤气)进行创新性耦合，实现了余热的利用、排放产物的资源化利用。
较佳地，所述二氧化碳尾气提纯装置1选用PSA提纯处理装置。
较佳地，所述煤气提纯装置3选用PSA提纯处理装置。
较佳地，所述硅铁余热回收及成型装置2上设置有成型结构(如，造粒结构或铸锭结构)，以对熔融硅铁进行换热处理的同时，还对硅铁进行成型处理。
实施例5
较佳地，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，与上一实施例相比，本实施例的系统还包括镁渣余热回收装置5。其中，镁渣余热回收装置5用于以皮江法炼镁(镁还原炉9)所制备的镁渣作为热源介质对水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气。
较佳地，本实施例的系统还包括发电装置6，发电装置6利用所述水蒸气进行发电。较佳地，发电装置6并为所述二氧化碳尾气提纯装置1、煤气提纯装置3提供动力。其中，发电装置6选用有机朗肯发电装置。在此，还有一种方案是无需设置发电装置6，而是直接选用蒸汽透平压缩机，以直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置1(PSA提纯处理装置)、煤气提纯装置3(PSA提纯处理装置)进行提纯处理。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，通过进一步设计了镁渣余热回收装置5和发电装置6，进一步实现了皮江法炼镁的镁渣的余热回收利用，利用该余热将水加热成水蒸气，进而用于发电，以为二氧化碳尾气提纯装置1、煤气提纯装置3提供动力。因此，本实施例进一步实现了余热的利用、进一步实现环境治理、节能减排和资源合理利用。
实施例6
较佳地，如图1、图2及图3所示，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，与上述实施例相比，本实施例中的反应装置4设计如下：
第一种方案是：本实施例中的反应装置4包括第一合成反应装置41，其中，第一合成反应装置41用于使第一温度的二氧化碳(即，高温CO2)和提纯处理后的氢气(H2)进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
第二种方案是：所述反应装置包括还原装置(即，CO2还原炉42)和第二合成反应装置43。其中，还原装置(即，CO2还原炉42)用于将所述第一温度的二氧化碳还原为一氧化碳。第二合成反应装置43用于使一氧化碳、氢气进行反应，生产目标产物；其中，目标产物为甲醇。
较佳地，系统还包括硅铁尾气提纯装置12；其中，硅铁尾气提纯装置12用于将硅铁生产中排放的尾气进行提纯后(即，将硅铁矿化炉7排放的尾气进行提纯)，得到一氧化碳。较佳地，第二合成反应装置43中的一氧化碳的来源于所述还原装置输送的一氧化碳和所述硅铁尾气提纯装置12输送的一氧化碳。
在此，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统通过将硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产中的余热回收和排放产物(如，二氧化碳尾气、煤气，优选一氧化碳尾气)进行创新性耦合，最终制备成目标产物(如，甲烷、一氧化碳、甲醇)。
实施例7
再一方面，本实施例提供一种硅铁、镁、兰炭联合生产系统，包括硅铁生产系统(即，硅铁矿化炉7)、皮江法炼镁系统(即，镁还原炉9)、兰炭生产系统(即，兰炭炉10)；其中，所述硅铁、镁、兰炭联合生产系统还包括上述任一实施例所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统。
在此，如图1至图3所示，本实施例提供的硅铁、镁、兰炭联合生产系统的工作流程如下：
通过PSA技术，对回转窑8产生的高浓度二氧化碳尾气进行提纯处理，制备出高纯度二氧化碳(即，提纯处理后的二氧化碳)。
通过PSA技术，对兰炭炉10产生的煤气进行提纯处理，制备出高纯度的氢气(即，提纯处理后的氢气)。
利用硅铁余热回收及成型装置2，在回收熔融硅铁余热的同时，将熔融硅铁进行成型。硅铁余热回收及成型装置2利用提纯处理后的二氧化碳作为冷源介质回收熔融硅铁的余热，形成低温成型硅铁和高温二氧化碳(即，第一温度的CO2)。
通过镁渣余热回收装置5，对镁还原炉9产生的高温镁渣进行余热回收利用。其中，高温镁渣在镁渣余热回收装置5中作为热源，与水进行换热，使水蒸发产生蒸汽。发电装置6利用水蒸气进行发电(驱动蒸汽透平压缩机或用于有机朗肯发电装置)。较佳地，发电装置6用于对二氧化碳尾气提纯装置1、硅铁余热回收及成型装置2提供动力。
对于高温二氧化碳(即，第一温度的二氧化碳)和提纯处理后的氢气的回收，设计如下两种方案：
第一种方案：使高温二氧化碳(即，第一温度的二氧化碳)和提纯处理后的氢气直接在第一合成反应装置41内进行选择性反应生成目标产物(甲烷、一氧化碳、甲醇)，根据目标产物不同，可选择发生的反应如下：
CO2+4H2＝CH4+2H2O。
CO2+H2＝CO+H2O。
CO2+3H2＝CH3OH+H2O。
第二种方案是：使高温二氧化碳(即，第一温度的二氧化碳)先在CO2还原炉42内还原成一氧化碳，之后再与从硅铁尾气提纯装置12中提纯出的一氧化碳混合后进入第二合成反应装置43，同提纯处理后的氢气反应生成甲醇。
其中，CO2还原炉42中发生反应为：C+CO2＝2CO。
第二合成反应装置43中发生反应为：CO+2H2＝CH3OH。
综上，本发明实施例的方案结合硅铁、皮江法炼镁、兰炭联合生产过程中余热回收和排放产物特点，进行创新性耦合，实现了环境治理、节能减排、资源合理利用的多重优势。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
二氧化碳尾气提纯步骤：对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；
硅铁余热回收步骤：以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热处理后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；其中，在以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质与熔融硅铁进行换热处理的同时，还对硅铁进行成型处理；其中，所述第一温度的二氧化碳的温度大于600℃；
煤气提纯步骤：对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；
制备目标产物步骤：以第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物；
镁渣余热回收步骤：以皮江法炼镁所制备的镁渣作为热源介质与水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气；
发电步骤：利用所述水蒸气进行发电；其中，所述发电步骤为所述二氧化碳尾气提纯步骤、煤气提纯步骤提供动力。
2.根据权利要求1所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，在所述发电步骤中：
利用所述水蒸气驱动有机朗肯发电装置进行发电；或
采用蒸汽透平压缩机，直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置、煤气提纯装置进行提纯处理。
3.根据权利要求1所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，
所述二氧化碳尾气提纯步骤中的提纯处理选用PSA提纯处理；和/或
所述煤气提纯步骤中的提纯处理为PSA提纯处理；和/或；
在所述硅铁余热回收步骤中：成型处理为造粒处理或铸锭处理。
4.根据权利要求1所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，所述制备目标产物步骤，包括：
使所述第一温度的二氧化碳、提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
5.根据权利要求1所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，所述制备目标产物步骤，包括：
使所述提纯处理后的氢气和一氧化碳进行反应，生产目标产物；其中，所述目标产物为甲醇；其中，所述一氧化碳的来源包括：将所述第一温度的二氧化碳还原成的一氧化碳。
6.根据权利要求5所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的方法，其特征在于，
所述一氧化碳的来源还包括：将硅铁生产中排放的尾气进行提纯后，得到的一氧化碳。
7.一种硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，所述系统包括：
二氧化碳尾气提纯装置，所述二氧化碳尾气提纯装置用于对煅烧白云石产生的二氧化碳尾气进行提纯处理，得到提纯处理后的二氧化碳；
硅铁余热回收及成型装置，所述硅铁余热回收及成型装置用于以所述提纯处理后的二氧化碳为冷源介质，对熔融硅铁进行换热处理；其中，提纯处理后的二氧化碳经换热后，温度升高，得到第一温度的二氧化碳；其中，所述硅铁余热回收及成型装置上设置有成型结构，以对熔融硅铁进行换热处理的同时，还对硅铁进行成型处理；
煤气提纯装置，所述煤气提纯装置用于对兰炭生产装置所产生的煤气进行提纯处理，得到提纯处理后的氢气；
反应装置，所述反应装置用于以提纯处理后的二氧化碳、提纯处理后的氢气为原料，制备目标产物；
镁渣余热回收装置，所述镁渣余热回收装置用于以皮江法炼镁所制备的镁渣作为热源介质对水进行换热处理，以使水升温形成水蒸气；
发电装置，所述发电装置利用所述水蒸气进行发电；其中，所述发电装置为所述二氧化碳尾气提纯装置、煤气提纯装置提供动力。
8.根据权利要求7所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，
所述二氧化碳尾气提纯装置选用PSA提纯处理装置；和/或
所述煤气提纯装置选用PSA提纯处理装置；和/或
所述成型结构包括造粒结构或铸锭结构。
9.根据权利要求7所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，
所述发电装置选用有机朗肯发电装置；或
所述系统还包括蒸汽透平压缩机，直接利用水蒸气驱动二氧化碳尾气提纯装置、煤气提纯装置进行提纯处理。
10.根据权利要求7所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，所述反应装置包括：
第一合成反应装置，所述第一合成反应装置用于使第一温度的二氧化碳和提纯处理后的氢气进行选择性反应，生成目标产物；其中，所述目标产物为甲烷、一氧化碳、甲醇中的一种。
11.根据权利要求7所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，所述反应装置包括：
还原装置，用于将所述第一温度的二氧化碳还原为一氧化碳；
第二合成反应装置，所述第二合成反应装置用于使一氧化碳、氢气进行反应，生产目标产物；其中，目标产物为甲醇。
12.根据权利要求11所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，所述系统还包括硅铁尾气提纯装置；其中，所述硅铁尾气提纯装置用于将硅铁生产中排放的尾气进行提纯处理后，得到一氧化碳。
13.根据权利要求11所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统，其特征在于，所述第二合成反应装置中的一氧化碳的来源于所述还原装置输送的一氧化碳和所述硅铁尾气提纯装置输送的一氧化碳。
14.一种硅铁、镁、兰炭联合生产系统，包括硅铁生产系统、皮江法炼镁系统、兰炭生产系统；其特征在于，所述硅铁、镁、兰炭联合生产系统还包括权利要求7-13任一项所述的硅铁、镁、兰炭联合生产中余热回收耦合CO2利用的系统。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5813174A (ja) * 1981-07-17 1983-01-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 廃熱エネルギ−回収装置
CN102787874A (zh) * 2012-08-24 2012-11-21 北京首钢国际工程技术有限公司 高炉渣余热发电装置及发电方法
WO2013000175A1 (zh) * 2011-06-28 2013-01-03 Li Shusheng 钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置
CN103710550A (zh) * 2013-12-27 2014-04-09 兰新哲 一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法
CN107987889A (zh) * 2017-12-25 2018-05-04 孔令增 兰炭气化煤气锅炉节能、减排的方法
CN108265145A (zh) * 2018-01-26 2018-07-10 中国科学院上海高等研究院 一种富二氧化碳的高炉煤气的利用方法及系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5813174A (ja) * 1981-07-17 1983-01-25 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 廃熱エネルギ−回収装置
WO2013000175A1 (zh) * 2011-06-28 2013-01-03 Li Shusheng 钢铁冶炼废渣高温余热发电方法及装置
CN102787874A (zh) * 2012-08-24 2012-11-21 北京首钢国际工程技术有限公司 高炉渣余热发电装置及发电方法
CN103710550A (zh) * 2013-12-27 2014-04-09 兰新哲 一种基于兰炭和镁多联产规模化耦合生产的方法
CN107987889A (zh) * 2017-12-25 2018-05-04 孔令增 兰炭气化煤气锅炉节能、减排的方法
CN108265145A (zh) * 2018-01-26 2018-07-10 中国科学院上海高等研究院 一种富二氧化碳的高炉煤气的利用方法及系统

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