[发明专利]用于从废气中隔离二氧化碳的方法和装置

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请/专利是在2010年4月19日提交的题为“用于从废气中隔离二氧化碳的方法和装置(Method and Apparatus for Sequestering Carbon Dioxide From a Spent Gas)”的同时待审的美国专利申请号12/762,618的申请的部分继续，该美国专利申请要求了在2009年4月20日提交的题为“用于从炉顶煤气燃料中隔离二氧化碳的方法和装置(Method and Apparatus for Sequestering Carbon Dioxide From a Top Gas Fuel)”的美国临时专利申请号61/170,999的的优先权，这两个申请的全部内容通过引入结合在此。

发明领域

本发明一般涉及用于将铁氧化物直接还原成金属铁等工艺的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于从与这类工艺相关的废气中隔离二氧化碳的方法和装置。

发明背景

在许多工业过程中需要在直接还原工艺中从诸如炉顶煤气燃料源的二次燃料源中除去二氧化碳的有效和高效的方法。换句话说，在许多工业过程中需要用于从另外的废燃料源中除去二氧化碳的有效和高效的方法，使其可以用作一次燃料源而没有排放忧虑。在一些情况下，政府的政策要求这种二氧化碳的除去，并且二氧化碳排放控制的需要在将来只会增加。直接还原包括将铁氧化物矿石还原成金属铁粒料、块料或粉粒，其中铁氧化物被含氢气和/或一氧化碳的气体还原，产生二氧化碳副产物。

发明简述

在本发明的一个示例性实施方案中，用于从炉顶煤气燃料中隔离二氧化碳的方法，其包括：给出被分成工艺气和炉顶煤气燃料的炉顶煤气：将工艺气与烃混合并将所得的重整器进料气进料至二氧化碳和蒸汽重整器来将重整器进料气重整并形成还原气；以及将炉顶煤气燃料进料至二氧化碳洗涤器来从该炉顶煤气燃料中除去至少一些二氧化碳并在加入烃之后形成进料至该二氧化碳和蒸汽重整器的重整器燃料气。本方法也包括压缩工艺气和炉顶煤气燃料。本方法还包括从炉顶煤气产生蒸汽。本方法还进一步包括洗涤炉顶煤气以除去灰尘。任选地，该炉顶煤气是从还原炉获得的。任选地，本方法还进一步包括将还原气与氧和烃混合以形成环风管(bustle)气并将该环风管气进料至还原炉。二氧化碳洗涤器也产生贫二氧化碳气。本方法还进一步包括将贫二氧化碳气与还原气混合。任选地，本方法还进一步包括在将贫二氧化碳气与还原气混合或者将其用作燃料之前将贫二氧化碳气预热。二氧化碳和蒸汽重整器也产生烟道气。本方法还进一步包括从烟道气中产生蒸汽。任选地，本方法还进一步包括使用烟道气预热另一种气体。任选地，炉顶煤气和环风管气与用于将铁氧化物转化为金属铁的直接还原工艺相关。

在本发明的另一个示例性实施方案中，用于从炉顶煤气燃料中隔离二氧化碳的装置包括：用于将炉顶煤气分成工艺气和炉顶煤气燃料的一个或多个导管；用于将工艺气与烃混合并将所得的重整器进料气进料至二氧化碳和蒸汽重整器来将重整器进料气重整并形成还原气的一个或多个导管；和用于将炉顶煤气燃料进料至二氧化碳洗涤器来从该炉顶煤气燃料中除去至少一些二氧化碳并在加入烃之后形成进料至该二氧化碳和蒸汽重整器的重整器燃料气的一个或多个导管。本装置还包括一个或多个气体压缩机，用于压缩工艺气和炉顶煤气燃料。本装置还包括低压蒸汽锅炉，用于从炉顶煤气产生蒸汽。本装置还进一步包括湿式洗涤器，用于洗涤炉顶煤气以除去灰尘。任选地，该炉顶煤气是从还原炉获得的。任选地，本装置还进一步包括的用于将还原气与氧和烃混合以形成环风管气并将该环风管气进料至还原炉一个或多个导管。二氧化碳洗涤器也产生贫二氧化碳气。本装置还进一步包括用于将贫二氧化碳气与还原气混合的一个或多个导管。任选地，本装置还进一步包括预热器，用于在将贫二氧化碳气与还原气混合或者将其用作燃料之前将贫二氧化碳气预热。二氧化碳和蒸汽重整器也产生烟道气。本装置还进一步包括低压蒸汽锅炉，用于从烟道气产生蒸汽。任选地，本装置还进一步包括用于使用烟道气来预热另一种气体的一个或多个导管。任选地，炉顶煤气和环风管气与将铁氧化物转化为金属铁的直接还原工艺相关。