[发明专利]一种从钢厂煤气中分离回收工业二氧化碳的方法及装置

权利要求书

1.一种从钢厂煤气中分离回收工业二氧化碳的方法，主要分为三个工段：第一工段采用变压吸附方法对钢厂煤气进行初步的二氧化碳分离和富集，得到粗二氧化碳产品气；第二工段采用低温液化精馏方法对第一工段得到的粗二氧化碳产品气进行液化提纯，得到产品纯度为99.5％的二氧化碳产品；第三工段对第一工段和第二工段进行工艺整合，即对第一工段产生的余压进行利用，为第一工段原料气进行增压和为第二工段提供制冷量。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一工段首先将来自钢厂除尘净化后的原料煤气进行压缩，升压至2-8barg，然后采用有机硫一步水解法将原料煤气中的有机硫转化为无机硫，再采用变压吸附方法进行二氧化碳的分离和富集。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在第一工段采用的有机硫一步水解法中，水解温度控制在60-100℃，利用前一步压缩产生的余热使原料煤气的温度控制在水解温度，或者，将压缩后的原料煤气先降温分离液态水，再升温至水解温度；在水解温度下，原料煤气自上而下通过装有有机硫水解剂的塔器进行有机硫水解。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，有机硫水解转化后的原料煤气通过装有二氧化碳吸附剂的吸附塔，在吸附塔内二氧化碳作为主要吸附相被吸附下来，再通过逆向放压和/或抽真空方式将吸附气体解吸出来，即为粗二氧化碳产品气；未被吸附的剩余气体作为吸附尾气由第三工段进行余压利用。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二工段首先对粗二氧化碳产品气进行加压，将压力升至10-30barg，分离液态饱和水；然后采用一级粗脱硫加二级精脱硫的两级脱硫方式脱硫，再采用多塔变温吸附方式脱除粗二氧化碳产品气中的水分；脱除硫、水后的粗二氧化碳产品气先经过两级预降温，再降温至液化温度实现液化冷凝，得到二氧化碳液体产品。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，脱除硫、水后的粗二氧化碳产品气进入冷箱单元，在冷箱单元中设置回热器、汽化器、主换热器、产品精制塔、过冷器和制冷系统；粗二氧化碳产品气先在回热器内通过与后续产生的低温液化精馏装置尾气进行换热，在回收尾气冷量的同时对粗二氧化碳产品气进行初步降温；初步降温后的粗二氧化碳产品气在汽化器内与后续获得的二氧化碳液体产品进行换热再次回收冷量，使液态二氧化碳产品变成气态二氧化碳产品，同时在汽化器内粗二氧化碳产品气实现再次降温；经过两级预降温后的粗二氧化碳产品气进入主换热器，在主换热器内降温至最终液化温度-25～-55℃，二氧化碳大部分被液化，与少量未液化的二氧化碳及不凝气体组分组成气液混合物进入产品精制塔，在塔内经过热质交换后塔顶得到未液化的二氧化碳及不凝气体组分，即为低温液化精馏产生的尾气，该尾气进入回热器回收冷量后返回第一工段进行变压吸附；塔底得到纯度符合要求的二氧化碳液体产品。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，第一工段产生的变压吸附尾气通过第三工段的膨胀机进行绝热膨胀，变压吸附尾气绝热膨胀后自身温度降低，产生冷量，通过第二工段的主换热器与粗二氧化碳产品气换热回收冷量，使粗二氧化碳产品气温度降低；变压吸附尾气通过膨胀机进行绝热膨胀降温的同时对外做功，用于为第一工段提升原料气的压力。