[发明专利]工业炉气的综合利用方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及工业炉气的综合利用方法，具体为主要含CO₂的工业炉气的利用。

背景技术

对于主要含CO₂的工业炉气，目前的处理方法，一般是将其中的粉尘杂质或SO₂、H₂S等环境不友好的杂质除去后，直接排放至大气；或者对其余热进行利用。

如：金属氧化物还原工艺，即金属氧化物(如铜、铁、铬、钛等氧化物)与还原剂反应得到金属的工艺，在还原过程中采用碳质还原剂时，还原后产生的高温炉气主要成分为CO、CO₂及固体杂质。对于这类炉气的处理方式一般是采用富氧空气燃烧的方式，在还原炉外另建设备加以利用，如：利用余热发电、烘干或是预热工艺原料；或者是对炉气加常温空气进行冷却后，采用变压吸附的方式对CO、CO₂进行分离，将分离后的CO再加热到工艺所需温度用于还原，将分离出的CO₂进行排放。上述处理工艺：余热发电、烘干或是预热工艺原料，可利用炉气中的热量，但会造成大量的CO₂排放；同时因未对炉气中的CO加以有效利用，会增加主工艺还原气体CO的生产量，进而增加碳的消耗量。采用冷却后变压吸附的方式，虽然可循环利用CO，但因冷却步骤和变压吸附脱除CO₂步骤均需大量的设备投资和运行成本，分离后的CO用作还原剂再循环时，增加了贮存环节，还需耗能加热到还原所需要的工艺温度，增加了运行能耗，故该方法的经济成本比较高。

为有效利用工业炉气，减少CO₂排放，顺应低碳排放的大趋势，本领域急需开发新技术解决上述技术问题。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种工业炉气的综合利用方法，针对的是主要含CO₂的工业炉气，减少CO₂排放，提高炉气中碳源和余热的利用价值，该方法是通过以下技术方案实现的：

A、对工业炉气进行预处理除杂；

B、在不超过1450℃的温度环境中，用催化剂将步骤A处理后的工业炉气中的CO₂分解成CO；

C、利用步骤B得到的CO。

在以往的工业炉气再利用中，一般只是单纯的利用余热资源，而本发明方法为了有效利用其中的CO₂，不让其白白排掉，采用催化工艺将CO₂转化成CO后加以利用；还充分利用了炉气的余热，为催化反应提供热源；催化CO₂转化成CO气体时，热量损失很少，故利用这部分余热资源及CO可大大减少热源和碳源的使用，起到节能减排的作用，实现了炉气中碳源和热量有效的综合利用。

上述综合利用工业炉气的方法中，步骤A对工业炉气预处理，是为了除去会影响步骤B的催化效率的杂质，主要影响杂质有SO₂、烟尘等，即进行相应的脱硫、除尘处理。若工业炉气中还含有其他会影响催化效率的杂质，按照现有的常规的处理方法先除去杂质后，再进行步骤B的催化分解。

步骤B中利用催化剂分解CO₂成CO的工艺为现有工艺，常用的催化剂有碳质催化剂、过热蒸气、镍基催化剂、铁基催化剂，通常的催化反应条件不超过1450℃，一般在750-1450℃的高温环境中催化分解。上述催化分解工艺单独应用催化剂将CO₂分解制成CO时，由于反应温度较高，导致能耗偏高及运行成本高，一般很少应用，无实际意义。本发明方法中，应用该催化工艺可最大化的利用炉气的余热，即利用还原工艺中的余热对催化室供热，将CO₂分解成CO，避免以往在应用该催化工艺时，因供热导致运行成本高而难以应用。