[发明专利]预处理石灰窑尾气及提高该尾气中二氧化碳浓度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金及废气综合利用领域，尤其涉及一种对石灰窑尾气进行预处理及提高石灰窑尾气中CO₂浓度的方法。

背景技术

随着工业化进程的发展，含有CO₂等有害物的废气排放日益增多，给环境带来了很大的危害，尤其是CO₂的过量排放对全球温室效应的影响已经是众所周知的。另一方面，CO₂是一种非常宝贵的碳资源，如能有效利用，不仅降低CO₂排放带来的温室效应，还可弥补因石油、天然气大量消耗引起的“碳源危机”，实现了地球上CO₂的良性循环。因此对排放的CO₂进行回收、固定、利用及再资源化，已成为世界各国十分关注的问题。

高铝粉煤灰预脱硅-碱石灰烧结法生产氧化铝的铝酸钠溶液碳酸化分解过程，使用石灰窑尾气提供CO₂来源，可以认为是综合利用排放气中CO₂的典型例子，该技术中，为了满足碳酸化分解的需求，将石灰窑尾气中CO₂的浓度由20%提高到40%左右，是关键因素之一。

传统的提高工业废气中CO₂浓度的方法主要有溶剂法、膜分离法、精馏法及变压吸附法，其中变压吸附法由于无污染、操作方便而备受瞩目。但是，变压吸附法提浓CO₂对气源纯度要求较高。对于燃烧和矿石分解尾气等排放气，其中含有大量的粉尘、硫化物等矿物杂质，如果预处理不干净，在使用变压吸附法提浓CO₂时，会发生吸附剂积累性中毒、装置失效的事故。

石灰窑尾气成分复杂，CO₂含量为20%左右，N₂约占79%左右，还含有SO₂、氮氧化物等有害气成分，还会夹带一定量的粉尘（大约1-10g/Nm³），该粉尘主要成分为CaO、MgO、C等。此外，石灰窑尾气的烟气中还含有一定量的焦油。石灰窑尾气组分中，CO₂是可利用成分，而SO₂、氮氧化物、粉尘及焦油则属于危害较大污染物，国家对于其排放标准日益严格，这些都是石灰窑尾气处理的关键。

由于石灰窑尾气成分复杂且杂质含量高，目前关于利用变压吸附技术提纯石灰窑尾气，富集CO₂的研究报道不多，全国尚无工业成功实例。

已经有报道和应用的石灰窑尾气处理的工艺通常是将石灰窑尾气先经旋风除尘后，再经喷淋、活性炭吸附、电除尘（布袋除尘）等，例如，授权公告号为CN201930680、名称为“石灰窑气净化系统”的中国专利，公开了一种采用旋风除尘器+喷淋+焦炭过滤+电除尘的组合工艺，但该工艺的缺点是杂质处理工艺单一且深度不够，即使可以满足大气排放标准，却满足不了利用变压吸附法提纯CO₂的工艺要求。另外，授权公告号为CN202460402、名称为“一种石灰窑气净化塔”的中国专利，公开了一种采用水槽+石灰石填充层+喷淋+丝网除沫器的组合工艺，该工艺虽然粉尘处理效率较高，但对SO₂和焦油的去除效果不大；专利号为ZL200820016124.9、名称为的“环保节能石灰窑炉脱硫除尘器”的中国专利，公开了一种采用多级石灰水对石灰窑气处理的工艺，虽然SO₂处理效率较高，但小颗粒粉尘及焦油难以去除，排放至大气中仍会造成环境污染，在回收利用时，会给后续的尾气CO₂利用工序带来困难。

为提高环保力度，对于氮氧化物排放的标准已经在出台中，而目前有关石灰窑尾气处理技术均未涉及针对降低和脱除氮氧化物的手段，即使按照上述技术处理石灰窑尾气，也难以满足氮氧化物的排放要求。

发明内容

本发明所解决的主要技术问题是提出一种实现预处理石灰窑尾气的方法，通过科学有效的处理手段，使经预处理后的石灰窑尾气中的焦油、SO₂、氮氧化物、粉尘等有害杂质被有效除去，从而能够满足变压吸附技术提浓CO₂的要求。

本发明还提供了一种提高石灰窑尾气中CO₂的方法，将前述预处理工艺与变压吸附技术相结合，对石灰窑尾气中CO₂进行有效的提纯和分离，在实现石灰窑尾气的综合利用，也更提高了排放气品质。

为实现上述目的，本发明提供了一种新型的预处理石灰窑尾气的方法，该方法包括以下步骤：