Спосіб та пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу

Номер патенту: 115161

Опубліковано: 25.09.2017

Автори: Метіус Гарі Е., МакКлілланд Джеймз М., Джр.

Є ще 2 сторінки.

Дивитися все сторінки або завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

1. Спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що включає:

за умови, що доменний газ розділений на технологічний газ і горючий доменний газ:

змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу та з метою утворення відновлювального газу; та

подачу щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що принаймні частково змішують з відновлювальним газом;

при цьому об'ємне співвідношення технологічного газу та горючого доменного газу являє собою 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом;

при цьому діоксид вуглецю, видалений за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, піддають риформінгу, і одержаний у результаті риформінгу газ використовують в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає подачу щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу.

3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що додатково включає стискання технологічного газу та горючого доменного газу.

4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає утворення пари з доменного газу.

5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що додатково включає скруберне очищення доменного газу для видалення пилу.

6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що доменний газ одержують із відновлювальної печі.

7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачу газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч.

8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає попереднє нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом.

9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за допомогою установки риформінгу діоксиду вуглецю та пари також одержують топковий газ.

10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що додатково включає утворення пари з топкового газу.

11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що доменний газ і відновлювальний газ використовують в процесі прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо.

12. Пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що містить:

один або декілька трубопроводів для розділення доменного газу на технологічний газ і горючий доменний газ;

один або декілька трубопроводів для змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачі одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу та з метою утворення відновлювального газу; та

один або декілька трубопроводів для подачі щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменногогазу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що змішують з відновлювальним газом;

при цьому пристрій виконаний з можливістю забезпечення об'ємного співвідношення технологічного газу та горючого доменного газу 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом; та

при цьому пристрій виконаний з можливістю піддання риформінгу діоксиду вуглецю, видаленого за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, і  використання одержаного у результаті риформінгу газу в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу.

13. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька трубопроводів для подачі щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу.

14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька газових компресорів для стискання технологічного газу та горючого доменного газу.

15. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з доменного газу.

16. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що додатково містить мокрий скрубер для скруберного очищення доменного газу з метою видалення пилу.

17. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить відновлювальну піч для одержання доменного газу.

18. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька трубопроводів для змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачі газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч.

19. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить пристрій для попереднього нагрівання з метою попереднього нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом і його використанням у якості палива.

20. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що установка риформінгу діоксиду вуглецю та пари також виконана з можливістю вироблення топкового газу.

21. Пристрій за п. 20, який відрізняється тим, що додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з топкового газу.

22. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю використання доменного газу і відновлювального газу в процесі прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо.

23. Спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу і його повторного використання як газу, що рециркулює, в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що включає:

за умови, що джерело газу розділене на технологічний газ і відпрацьований газ:

змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу та з метою утворення відновлювального газу; та

подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що принаймні частково змішують з відновлювальним газом;

при цьому об’ємне співвідношення технологічного газу та відпрацьованого газу являє собою 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом; та

при цьому діоксид вуглецю, видалений за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, піддають риформінгу, і одержаний у результаті риформінгу газ використовують в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу.

24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що додатково включає подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення горючого газу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу.

Текст

Реферат: Спосіб і пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу і його повторного використання як газу, що рециркулює, без ускладнень, пов'язаних з викидами, при цьому спосіб включає - за умови, що джерело газу розділене на технологічний газ і відпрацьований газ змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу та з метою утворення відновлювального газу; та подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що змішують з відновлювальним газом. Необов'язково, спосіб також включає подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення горючого газу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу. Необов'язково, джерело газу та відновлювальний газ пов'язані із процесом прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо у відновлювальній печі, що використовує відновлювальний газ, необов'язково після деякої модифікації, і що утворює джерело газу. UA 115161 C2 (12) UA 115161 C2 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 ПЕРЕХРЕСНЕ ПОСИЛАННЯ НА СПОРІДНЕНУ ЗАЯВКУ [0001] Дана патентна заявка/патент є частковим продовженням одночасно розглянутої заявки на патент США № 12/762618, поданої 19 квітня 2010 р. і озаглавленої "Спосіб та пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу", що заявляє пріоритет попередньої заявки на патент США № 61/170999, поданої 20 квітня 2009 р. і озаглавленої "Спосіб та пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу", при цьому змісти обох заявок повністю включені в дану заявку за допомогою посилання. ОБЛАСТЬ ТЕХНІКИ ВИНАХОДУ [0002] Даний винахід відноситься в цілому до способу та пристрою для прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, крім інших процесів. Зокрема, даний винахід відноситься до способу та пристрою для секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу разом з такими процесами. ПЕРЕДУМОВИ СТВОРЕННЯ ВИНАХОДУ [0003] У багатьох промислових процесах існує потреба в ефективному та рентабельному способі видалення діоксиду вуглецю із джерела вторинного палива, такого як джерело горючого доменного газу, у процесі прямого відновлення. Інакше кажучи, у багатьох промислових процесах існує потреба в ефективному та рентабельному способі видалення діоксиду вуглецю із джерела, в іншому випадку такого, що є джерелом паливних відходів, дозволяючи використовувати його як основне джерело палива без проблем, пов'язаних з викидами. У деяких випадках політика уряду вимагає такого видалення діоксиду вуглецю, і потреба в контролі над викидами діоксиду вуглецю буде лише збільшуватися в майбутньому. Пряме відновлення включає відновлення руд, що містять оксид заліза, у гранули, болванки або пресовані брикети металізованого заліза, де оксид заліза відновлюють газом, що містить водень та/або окис вуглецю, приводячи до утворення діоксиду вуглецю як побічного продукту. КОРОТКИЙ ВИКЛАД СУТІ ВИНАХОДУ [0004] В одному наведеному у якості прикладу варіанті здійснення даного винаходу спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу включає - за умови, що доменний газ розділений на технологічний газ і горючий доменний газ - змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу діоксиду вуглецю та пари з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу та з метою утворення відновлювального газу; та подачу горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу діоксиду вуглецю та пари. Спосіб також включає стискання технологічного газу та горючого доменного газу. Спосіб додатково включає утворення пари з доменного газу. Спосіб також додатково включає скруберне очищення доменного газу для видалення пилу. Необов'язково, доменний газ одержують з відновлювальної печі. Необов'язково, спосіб також додатково включає змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачу газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч. Скрубер для очищення від діоксиду вуглецю також виробляє бідний на діоксид вуглецю газ. Спосіб також додатково включає змішування бідного на діоксид вуглецю газу з відновлювальним газом. Необов'язково, спосіб також додатково включає попереднє нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом або його використанням у якості палива. Установка риформінгу діоксиду вуглецю та пари також виробляє топковий газ. Спосіб також додатково включає утворення пари з топкового газу. Необов'язково, спосіб також додатково включає використання топкового газу для попереднього нагрівання іншого газу. Необов'язково, доменний газ і газ з кільцевого трубопроводу пов'язані із процесом прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо. [0005] В іншому наведеному у якості прикладу варіанті здійснення даного винаходу пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу містить: один або декілька трубопроводів для розділення доменного газу на технологічний газ і горючий доменний газ; один або декілька трубопроводів для змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачі одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу діоксиду вуглецю та пари з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу, і з метою утворення відновлювального газу; та один або декілька трубопроводів для подачі горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу діоксиду 1 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 вуглецю та пари. Пристрій також містить один або декілька газових компресорів для стискання технологічного газу та горючого доменного газу. Пристрій додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з доменного газу. Пристрій також додатково містить вологий скрубер для скруберного очищення доменного газу для видалення пилу. Необов'язково, доменний газ одержаний з відновлювальної печі. Необов'язково, пристрій також додатково містить один або декілька трубопроводів для змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачі газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч. Скрубер для очищення від діоксиду вуглецю також виробляє бідний на діоксид вуглецю газ. Пристрій також додатково містить один або декілька трубопроводів для змішування бідного на діоксид вуглецю газу з відновлювальним газом. Необов'язково, пристрій також додатково містить пристрій для попереднього нагрівання з метою попереднього нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом або його використанням у якості палива. Установка риформінгу діоксиду вуглецю та пари також виробляє топковий газ. Пристрій також додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з топкового газу. Необов'язково, пристрій також додатково містить один або декілька трубопроводів для використання топкового газу для попереднього нагрівання іншого газу. Необов'язково, доменний газ і газ з кільцевого трубопроводу пов'язані із процесом прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо. [0006] У додатковому наведеному у якості прикладу варіанті здійснення даного винаходу спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу і його повторного використання в якості газу, що рециркулює, без ускладнень, пов'язаних з викидами, включає - за умови, що джерело газу розділене на технологічний газ і відпрацьований газ - змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу та з метою утворення відновлювального газу; та подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що змішують з відновлювальним газом. Необов'язково, спосіб також включає подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення горючого газу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу. [0007] Способи секвестрації діоксиду вуглецю згідно з даним винаходом надають ефективний замкнений контур, за допомогою якого окис вуглецю та водень, не використані в первинному процесі та вилучені в якості відпрацьованого газу, можуть бути повторно вловлені, одночасно мінімізуючи небажані викиди. КОРОТКИЙ ОПИС ГРАФІЧНИХ МАТЕРІАЛІВ [0008] Даний винахід зображений і описаний в даному документі з посиланням на різні графічні матеріали, у яких подібні посилальні позиції використовуються для позначення подібних етапів способу/компонентів пристрою, при необхідності, і на яких: [0009] на фіг. 1 показана схема процесу/блок-схема способу/пристрою для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу згідно з даним винаходом; та [0010] на фіг. 2 показана схема процесу/блок-схема способу прямого відновлення згідно з даним винаходом. ДЕТАЛЬНИЙ ОПИС ВИНАХОДУ [0011] Як зображено на фіг. 1, в одному наведеному у якості прикладу варіанті здійснення даного винаходу пристрій 10 для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу містить у своїй основі вертикальну шахтну відновлювальну піч 12 тощо. У даному прикладі відновлювальна піч 12 містить завантажувальний бункер (не зображений), у який з попередньо визначеною швидкістю подаються гранули, болванки або пресовані брикети оксиду заліза. Гранули, болванки або пресовані брикети оксиду заліза опускаються під дією сили ваги у відновлювальну піч 12 із завантажувального бункера через трубу, що подає (не зображена), що також служить у якості газонепроникної труби. У нижній частині відновлювальної печі 12 розташована труба, що розвантажує (не зображена), що додатково служить у якості газонепроникної труби. Розвантажувальний живильник (не зображений), такий як електричний вібраційний живильник тощо, розташований під розвантажувальною трубою та приймає гранули, болванки або пресовані брикети металевого заліза, тим самим утворюючи систему для спуска шихти під дією сили ваги крізь відновлювальну піч 12. [0012] Приблизно посередині відновлювальної печі 12 перебуває система кільцевого трубопроводу та фурм (не зображена), через яку вводиться гарячий відновлювальний газ при 2 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 температурі в діапазоні від приблизно 700 градусів С до приблизно 1050 градусів С. Гарячий відновлювальний газ тече нагору через відновлювальну область відновлювальної печі 12 у напрямку, протилежному потоку гранул, болванок або пресованих брикетів, і виходить з відновлювальної печі 12 через газовідвідну трубу (не зображена), розташовану у верхній частині відновлювальної печі 12. Труба, що подає, проходить під газовідвідною трубою, при цьому дане геометричне розташування створює камеру для виводу відпрацьованого газу, що дозволяє відпрацьованому газу виходити з рівня зависипу та вільно текти до газовідвідної труби. Гарячий відновлювальний газ, що тече із системи кільцевого трубопроводу та фурм до газовідвідної труби, служить для нагрівання гранул, болванок або пресованих брикетів оксиду заліза і їхнього відновлення в гранули, болванки або пресовані брикети металевого заліза (тобто за допомогою прямого відновлення). Гарячий відновлювальний газ містить водень, азот, окис вуглецю, діоксид вуглецю, метан і водяну пару, які відновлюють гранули, болванки або пресовані брикети оксиду заліза і які виробляють відпрацьований газ або доменний газ, що містить діоксид вуглецю та водяну пару. [0013] Як зображено на фіг. 2, способи прямого відновлення, застосовувані у даному документі, керують умовами відновлення, температурами та хімічними складами у точці, де газ з кільцевого трубопроводу надходить у відновлювальну піч 12, шляхом регулювання додавання бідного на діоксид вуглецю газу, природного газу та кисню у відновлювальний газ безпосередньо перед цією точкою. Ці способи прямого відновлення описані в загальному в патенті США № 3748120, озаглавленому "Спосіб відновлення оксиду заліза до металевого заліза", патенті США № 3749386, озаглавленому "Спосіб відновлення оксидів заліза в процесі відновлення газами", патенті США № 3764123, озаглавленому "Пристрій для відновлення оксиду заліза до металевого заліза", патенті США № 3816101, озаглавленому "Спосіб відновлення оксидів заліза в процесі відновлення газами", патенті США № 4046557, озаглавленому "Спосіб одержання часток металевого заліза" і патенті США № 5437708, озаглавленому "Одержання карбіду заліза в шахтній печі", при цьому змісти всіх цих патентів повністю включені в дану заявку за допомогою посилання. [0014] Шихта відновлювальної печі діє як адіабатичний реактор і сприяє рівноважним реакціям у зоні упорскування газу з кільцевого трубопроводу. Коли газ з кільцевого трубопроводу надходить у відновлювальну піч 12 і проходить крізь шихту, газ реагує на її рівноважний состав і температуру, що спостерігається на термопарах шихти у верхній частині відновлювальної печі 12. [0015] На реакції навуглецювання впливають наступні фактори потоку відновлювального газу. 1. Початкове співвідношення водень:окис вуглецю у відновлювальному газі. 2. Початковий вміст метану у відновлювальному газі. 3. Початкова температура відновлювального газу. 4. Додавання природного газу у відновлювальний газ. 5. Додавання кисню у відновлювальний газ. 6. Додавання бідного на діоксид вуглецю газу у відновлювальний газ. 7. Підсумкове співвідношення відновника та окиснювача в газі з кільцевого трубопроводу. 8. Підсумковий тиск газу з кільцевого трубопроводу. [0016] При звичайних робочих умовах початкова якість відновлювального газу ретельно контролюється та стає основним фактором стабільності для способу прямого відновлення. У міру того, як відновлювальний газ тече до відновлювальної печі 12, додають природний газ на підставі аналізу вмісту метану в підсумковому газі з кільцевого трубопроводу. Це забезпечує стабілізуюче регулювання для будь-якої зміни вмісту метану в початковому відновлювальному газі та впливає на потенціал навуглецювання підсумкового газу з кільцевого трубопроводу. Кисень додають у відновлювальний газ для збільшення температури підсумкового газу з кільцевого трубопроводу та поліпшує динаміку способу відновлення залізної руди. [0017] Необов'язково, використовувані робочі умови включають попереднє нагрівання природного газу, що додається, вміст метану у відновлювальному газі, рівний приблизно 12 3 відсоткам або менше, і потік/тонна доданого кисню, рівний 30 Нм /т або менше. [0018] При експлуатації пристрою для прямого відновлення газ виходить з джерела 40 відновлювального газу та перший датчик виконує аналізи газу та вимірює температуру газу. Потім природний газ змішується з газом у впуску природного газу. Потім кисень змішують із сумішшю газу та природного газу у впуску кисню, тим самим утворюючи газ з кільцевого трубопроводу. Другий датчик виконує аналіз газу та вимірює температуру газу з кільцевого трубопроводу, перед вступом газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч 12. 3 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 [0019] Як також зображено на фіг. 1, згідно з даним винаходом доменний газ із газовідвідної труби відновлювальної печі 12 тече по ще одній трубі (не зображена) до парового котла 14 низького тиску. Це дозволяє ефективно виробляти пару для використання де-небудь ще в процесі, наприклад, на етапі видалення діоксиду вуглецю, описаному більш детально нижче. Живильну воду для котла подають у паровий котел 14 низького тиску і, як згадувалося вище в даному документі, утворена пара рециркулюється в ході процесу або використовується денебудь ще. [0020] Доменний газ потім направляється в вологий скрубер 20, наданий для охолодження доменного газу та видалення пилу, з вихідною водою. Вологий скрубер 20 може відноситись до будь-якого традиційного типу, відомого фахівцям у даній галузі техніки, такого як скрубер Вентурі з насадковою баштою (не зображена), при цьому доменний газ тече вниз через скрубер Вентурі та потім нагору через ущільнюючий зустрічний потік до охолодної води. [0021] Доменний газ виходить із вологого скрубера 20 у вигляді двох потоків під впливом клапана (не зображений). Перший потік являє собою технологічний газ і другий газ являє собою горючий доменний газ (тобто відходи). Співвідношення цих потоків визначене доступним теплом в установці 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари, з'єднаної з першим потоком, який звичайно є постійним, приводячи в результаті до зразкового співвідношення, що становить 1:1 (з використанням рециркульованого бідного на діоксид вуглецю газу), 2:1 (без використання рециркульованого бідного на діоксид вуглецю газу) тощо. [0022] Технологічний газ з вологого скрубера 20 подається в компресор 22, стискується до бажаного тиску та потім подається в змішувач (не зображений), де технологічний газ змішується із природним газом. Цей сировинний газ для риформінгу потім подається в установку 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари. Установка 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари містить паливні пальники (не зображені), що виробляють нагрітий топковий газ, що містить азот, діоксид вуглецю та воду, за допомогою згоряння, і безліч труб установки каталітичного риформінгу (не зображені), при цьому зазначені труби використовують сировинний газ для риформінгу та тепло від згоряння з метою утворення відновлювального газу, який подається назад у відновлювальну піч 12 після введення кисню, природного газу та бідного на діоксид вуглецю газу, утворюючи в результаті газ з кільцевого трубопроводу. [0023] Горючий доменний газ з вологого скрубера 20 також подається в компресор 26 і стискується до бажаного тиску перед вступом у скрубер 28 для очищення від діоксиду вуглецю. Скрубер 28 для очищення від діоксиду вуглецю містить впуск пари під низьким тиском, необов'язково одержаної з кожного з парових котлів 14, 32 низького тиску пристрою 10 для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу, і випуски живильної води для котла, сірки та діоксиду вуглецю. Живильна вода для котла може подаватися в кожний з парових котлів 14, 32 низького тиску пристрою 10 для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу. Іншим продуктом, що випускається зі скрубера 28 для очищення від діоксиду вуглецю, є бідний на діоксид вуглецю газ, який при змішуванні з природним газом частково перетворюється в горючий газ для риформінгу, подаваний в установку 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари. [0024] Скрубер 28 для очищення від діоксиду вуглецю може містити будь-який тип системи очищення газу із застосуванням алканоламіну, такого як МЕА, MDEA тощо, або будь-який тип системи очищення газу із застосуванням гарячого калію, відомий фахівцям у даній галузі техніки. Пара низького тиску використовується для регенерування розчину, використовуваного в скрубері 28 для очищення від діоксиду вуглецю, і виходить у вигляді живильної води для котла. У ході процесу очищення від діоксиду вуглецю в скрубері, сірка та діоксид вуглецю секвеструються з горючого доменного газу. Горючий доменний газ без сірки та діоксиду вуглецю виходить зі скрубера 28 для очищення від діоксиду вуглецю у вигляді бідного на діоксид вуглецю газу. Як і раніше, частина бідного на діоксид вуглецю газу змішується з природним газом для утворення горючого газу для риформінгу, і подається в установку 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари за допомогою паливних пальників. Залишок бідного на діоксид вуглецю газу рециркулюється та змішується з відновлювальним газом, що подаєтеся назад у відновлювальну піч 12 після подачі кисню та природного газу, тим самим утворюючи газ з кільцевого трубопроводу. Необов'язково, наступна частина бідного на діоксид вуглецю газу, або весь потік, подаються в пристрій 30 для попереднього нагрівання перед змішуванням з існуючим відновлювальним газом або його використанням у якості палива. [0025] В одному наведеному у якості прикладу варіанті здійснення даного винаходу цей потік бідного на діоксид вуглецю газу/відновлювального газу в підсумку становить приблизно 20 відсотків газу з кільцевого трубопроводу, який подається у відновлювальну піч 12, у той час як потік відновлювального газу установки риформінгу діоксиду вуглецю та пари в підсумку 4 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 становить приблизно 80 відсотків газу з кільцевого трубопроводу, який подається у відновлювальну піч 12, хоча в даному документі передбачені і інші процентні співвідношення. [0026] Газовідвідна труба топкового газу (не зображена) розташована в установці 24 риформінгу діоксиду вуглецю та пари для видалення топкового газу, що містить азот, діоксид вуглецю та воду, після згоряння. Топковий газ тече через один або декілька теплообмінників, включаючи паровий котел 32 низького тиску. Як і раніше, це дозволяє ефективно виробляти пару для використання де-небудь ще в процесі, наприклад, на етапі видалення діоксиду вуглецю, описаному більш детально вище. Живильна вода для котла подається в паровий котел 32 низького тиску, необов'язково зі скрубера 28 для очищення від діоксиду вуглецю, і, як згадувалося вище в даному документі, утворена пара рециркулюється в ході процесу або використовується де-небудь ще. Таким чином, паровий котел 32 низького тиску може бути приєднаний до необов'язкового пристрою ЗО для попереднього нагрівання. [0027] Варіанти вищезгаданих способів і пристроїв також можуть бути реалізовані в межах основних ідей даного винаходу. Наприклад, використовуваний скрубер 28 для очищення від діоксиду вуглецю може являти собою пристрій для адсорбції при перемежованому тиску (PSA), пристрій для адсорбції у вакуумі при перемежованому тиску (VPSA) або мембранний сепаратор, зважаючи на обставини. Пристрій MDEA може використовуватися без пари, і може безпосередньо обігріватися природним газом та/або експортним паливом, надаючи пристрій MDEA з прямим теплообміном з доменним газом та/або топковим газом. Уловлений діоксид вуглецю може бути використаний для вторинних методів видобутку нафти, поліпшеного біоросту для виробництва біопалива, виробництва будівельних цегл із карбонату заліза/силікату заліза (дрібні частинки Fe + СО2 + здрібнений сталеплавильний шлак) тощо. Уловлений діоксид вуглецю також може піддаватися риформінгу і одержаний у результаті риформінгу газ може бути використаний у способі прямого відновлення. Установка риформінгу/нагрівач на кисневому паливі можуть використовуватися для концентрації діоксиду вуглецю в топковому газі. Реактор конверсії може використовуватися для перетворення окису вуглецю та води в діоксид вуглецю та Н2, потім Н2 може бути поданий у якості палива в установку риформінгу для утворення води. Діоксид вуглецю топкового газу може бути вловлений з концентрованого топкового газу. Вода може бути вловлена з топкового газу для застосування в сухих областях. Нарешті, нагрівач прямого нагрівання може бути використаний для повторного нагрівання збідненого (очищеного) горючого доменного газу та/або технологічних газів. [0028] Хоча даний винахід був зображений і описаний у даному документі з посиланням на переважні варіанти здійснення і його конкретні приклади, фахівцям у даній галузі техніки є очевидним, що інші варіанти здійснення та приклади можуть виконувати подібні функції та/або досягати подібних результатів. Усі ці еквівалентні варіанти здійснення та приклади перебувають у межах обсягу та ідеї даного винаходу, передбачені даним винаходом і передбачені як такі, що включені в наступну формулу винаходу. У цьому зв'язку вищенаведений опис даного винаходу слід вважати необмежуючим і всеосяжним у максимальному можливому ступені. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 1. Спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що включає: за умови, що доменний газ розділений на технологічний газ і горючий доменний газ: змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу та з метою утворення відновлювального газу; та подачу щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що принаймні частково змішують з відновлювальним газом; при цьому об'ємне співвідношення технологічного газу та горючого доменного газу являє собою 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом; при цьому діоксид вуглецю, видалений за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, піддають риформінгу, і одержаний у результаті риформінгу газ використовують в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає подачу щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення 5 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу. 3. Спосіб за п. 2, який відрізняється тим, що додатково включає стискання технологічного газу та горючого доменного газу. 4. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає утворення пари з доменного газу. 5. Спосіб за п. 4, який відрізняється тим, що додатково включає скруберне очищення доменного газу для видалення пилу. 6. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що доменний газ одержують із відновлювальної печі. 7. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачу газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч. 8. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що додатково включає попереднє нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом. 9. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що за допомогою установки риформінгу діоксиду вуглецю та пари також одержують топковий газ. 10. Спосіб за п. 9, який відрізняється тим, що додатково включає утворення пари з топкового газу. 11. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що доменний газ і відновлювальний газ використовують в процесі прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо. 12. Пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з горючого доменного газу в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що містить: один або декілька трубопроводів для розділення доменного газу на технологічний газ і горючий доменний газ; один або декілька трубопроводів для змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачі одержаного в результаті сировинного газу для риформінгу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу для риформінгу та з метою утворення відновлювального газу; та один або декілька трубопроводів для подачі щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що змішують з відновлювальним газом; при цьому пристрій виконаний з можливістю забезпечення об'ємного співвідношення технологічного газу та горючого доменного газу 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом; та при цьому пристрій виконаний з можливістю піддання риформінгу діоксиду вуглецю, видаленого за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, і використання одержаного у результаті риформінгу газу в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу. 13. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька трубопроводів для подачі щонайменше частини горючого доменного газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з горючого доменного газу та з метою утворення горючого газу для риформінгу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу. 14. Пристрій за п. 13, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька газових компресорів для стискання технологічного газу та горючого доменного газу. 15. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з доменного газу. 16. Пристрій за п. 15, який відрізняється тим, що додатково містить мокрий скрубер для скруберного очищення доменного газу з метою видалення пилу. 17. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить відновлювальну піч для одержання доменного газу. 18. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить один або декілька трубопроводів для змішування відновлювального газу з киснем і вуглеводнем для утворення газу з кільцевого трубопроводу та подачі газу з кільцевого трубопроводу у відновлювальну піч. 19. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що додатково містить пристрій для попереднього нагрівання з метою попереднього нагрівання бідного на діоксид вуглецю газу перед його змішуванням з відновлювальним газом і його використанням як палива. 20. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що установка риформінгу діоксиду вуглецю та пари також виконана з можливістю вироблення топкового газу. 6 UA 115161 C2 5 10 15 20 25 21. Пристрій за п. 20, який відрізняється тим, що додатково містить паровий котел низького тиску для утворення пари з топкового газу. 22. Пристрій за п. 12, який відрізняється тим, що виконаний з можливістю використання доменного газу і відновлювального газу в процесі прямого відновлення для перетворення оксиду заліза в металеве залізо. 23. Спосіб секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу і його повторного використання як газу, що рециркулює, в процесі прямого відновлення оксиду заліза до металевого заліза, що включає: за умови, що джерело газу розділене на технологічний газ і відпрацьований газ: змішування технологічного газу з вуглеводнем і подачу одержаного в результаті сировинного газу в установку риформінгу з метою риформінгу сировинного газу та з метою утворення відновлювального газу; та подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення бідного на діоксид вуглецю газу, що принаймні частково змішують з відновлювальним газом; при цьому об’ємне співвідношення технологічного газу та відпрацьованого газу являє собою 1:1, коли бідний на діоксид вуглецю газ повністю використаний для змішування з відновлювальним газом; та при цьому діоксид вуглецю, видалений за допомогою скрубера для очищення від діоксиду вуглецю, піддають риформінгу, і одержаний у результаті риформінгу газ використовують в процесі прямого відновлення з одержанням доменного газу. 24. Спосіб за п. 23, який відрізняється тим, що додатково включає подачу щонайменше частини відпрацьованого газу до скрубера для очищення від діоксиду вуглецю з метою видалення щонайменше деякої кількості діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу та з метою утворення горючого газу після додавання вуглеводню, який подають в установку риформінгу. 7 UA 115161 C2 Комп’ютерна верстка О. Гергіль Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 8

Дивитися

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas

Автори англійською

Metius, Gary, E., McClelland, James, M., Jr.

Автори російською

Метиус Гари Э., МакКлилланд Джэймз М. Джр.

МПК / Мітки

МПК: C01B 3/38, C01B 3/24

Мітки: пристрій, спосіб, вуглецю, газу, діоксиду, відпрацьованого, секвестрації

Код посилання

<a href="https://ua.patents.su/10-115161-sposib-ta-pristrijj-dlya-sekvestraci-dioksidu-vuglecyu-z-vidpracovanogo-gazu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб та пристрій для секвестрації діоксиду вуглецю з відпрацьованого газу</a>

Подібні патенти