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一、 碳捕集、利用与封存类技术
24富含一氧化碳的气态二次能源综合利用技术
一、技术名称:富含一氧化碳的气态二次能源综合利用技术
二、技术类别:储碳技术
三、所属领域及适用范围:钢铁、化工等行业,CO回收利用
四、该技术应用现状及产业化情况
富含CO气态二次能源目前主要存在形态为高炉煤气、转炉煤气、黄磷尾气、电石尾气、垃圾焚烧尾气、化工弛放气等。这些气态二次能源中不仅含有CO,还含有较多的N2等杂质,由于CO和N2分子量相同、常压沸点相近,采用常规方法较难进行有效分离或提纯CO。目前普遍的处理方式是直接燃烧或发电(间接燃烧),资源利用率低,且造成大量CO2排放。该技术可将气态二次能源中的CO完全回收并用作化工原料,大幅度减少CO2排放量,节约一次化石能源,具有较好的经济和社会效益。目前,已在新疆、湖南、宁夏、河南、陕西等省建成8套从富含CO气态二次能源中回收CO用于化工生产的气体分离提纯装置,累计回收CO产品气6.3亿m3/a。
五、技术内容
1. 技术原理
该技术通过新型高效CO专用吸附剂和变压吸附分离技术,通过吸附、降压、置换冲洗、解吸等步骤,把富含CO的气态二次能源中CO有效分离提纯出来,用于化工生产等,实现固碳。
2. 关键技术
(1)高效CuCl/分子筛吸附剂变压吸附提纯技术
通过将CuCl分散在分子筛表面,利用Cu+可与CO络合吸附的性质,制得对CO有高吸附容量和高选择性的CuCl/分子筛高效吸附剂,实现从富含CO气态二次能源中回收CO。
(2)尾气预处理技术
对钢厂尾气、电石炉气尾气、黄磷尾气等进行除尘、脱硫等,并采用PU-5除氧剂在高CO气氛下进行高效除氧;同时,对于黄磷尾气中的磷杂质通过DeP0x催化剂进行连续催化氧化深度脱磷,再通过变压吸附分离提纯CO。
3. 工艺流程
含有CO的混合气变压吸附提纯CO示意图见图1,富含CO工业尾气应用流程图见图2。
六、主要技术指标
以高炉煤气生产10万t/a乙二醇为例:
1. 主要消耗品:高炉煤气150000Nm3/h,氧气2500Nm3/h,氮气800Nm3/h,硝酸60kg/h,蒸汽100t/h,循环水500t/h,电5000kWh;
2. CO产品气:10000Nm3/h,纯度99%,收率85%。
七、技术鉴定情况
该技术已获得国家发明专利14项,实用新型专利1项,软件著作权18项,并于2005年通过教育部组织的专家成果鉴定, 2006年获得国家技术发明奖二等奖。
八、典型用户及投资效益
典型用户:新疆天业、湖南衡钢、贵州鑫天合等。
典型案例1
案例名称:新疆天智辰业化工有限公司电石尾气净化合成乙二醇项目
建设规模:处理电石炉等尾气90000Nm3/h,制得CO产品气25000Nm3/h,产25万t/a乙二醇。建设条件:依托密闭式电石炉生产线,其尾气中富含CO约85%。主要建设内容:新建预处理、CO提纯、制氢、解析气回收工段、偶联工段、加氢工段。主要设备为压缩机、吸附塔、真空泵、程控阀门、反应器、吸收塔和精馏塔等。项目总投资300000万元,建设期为18个月。年碳减排量约39万tCO2,碳减排成本为-200~-100元/tCO2。年经济效益50000万元,投资回收期约6年。
典型案例2
案例名称:湖南衡钢百达先锋能源科技有限公司提纯低燃值高炉煤气综合利用工程
建设规模:装置处理原料高炉气量67000Nm3/h,产品气(富集CO)量18000Nm3/h(折合等热值天然气4700Nm3/h)。建设条件:依托炼铁高炉生产线,其尾气富含CO约20%~25%。主要建设内容:新建压缩机厂房、高炉气净化、变压吸附分离CO装置。项目总投资13000万元,建设期为12个月。年减排量约8万tCO2,碳减排成本为-200~-100元/tCO2。年经济效益6500万元,投资回收期约2年。
九、推广前景和减排潜力
利用该技术处理富含CO的工业尾气,既可避免因为燃烧排放大量二氧化碳气体,又可回收CO作为化工原料或燃料,产生良好的经济效益,在钢厂尾气、电石炉尾气和黄磷尾气等领域具有较大的应用潜力。预计未来5年,该技术预期推广比例可达10%,项目总投资约375亿元,可形成的年碳减排能力约390万tCO2。
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