AT507632A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines syntheserohgases - Google Patents

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Description

-1-
200817641AT
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Syntheserohgases
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases als Ausgangsstoff für eine chemische Verwertung in Synthese-Prozessen auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, wobei zumindest ein Teil des Exportgases in einem Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen und Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet wird.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Exportgas aus metallurgischen Anlagen einer Verwertung zugeführt werden kann, wobei insbesondere eine thermische Verwertung, wie z.B. eine Verbrennung oder auch die Nutzung des Druckes durch eine Entspannungsturbine Anwendung finden können. Weiters kann das Exportgas nach einer Aufbereitung z.B. zur Direktreduktion von oxidischen Materialien verwendet werden.
Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass die Effizienz der thermischen Verwertung niedrig ist bzw. dass aufwändige Prozesse zur Behandlung des Exportgases bzw. der Verbrennungsprodukte erforderlich sind.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine chemische Verwertung von Exportgas ermöglichen und damit das Exportgas als Wertstoff und als Ausgangsstoff für chemische Syntheseprozesse zur Verfügung stellen kann.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung nach Anspruch 24 gelöst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Brennbarkeit des Exportgases und damit der als Heizwert ausgedrückte Energieinhalt zur Erzeugung von Wasserdampf -2- ···· ···· 200817641AT genutzt, wobei der Wasserdampf zu Einstellung des Mengenverhältnisses H2 zu CO im Umwandlungsreaktor genutzt wird. In zumindest einem Dampferzeuger kann im Verfahren selbst der für die CO-Konvertierung nötige Wasserdampf zumindest teilweise erzeugt werden. Das Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren kann insofern für eine chemische Verwertung genutzt werden, weil es hohe Gehalte an CO und H2 aufweist. Durch den gezielten Zusatz von Wasserdampf kann bei entsprechenden Reaktionsbedingungen das Verhältnis CO zu H2 gezielt eingestellt werden. Dazu wird das an sich bekannte Prinzip der CO-Konvertierung genutzt, wobei das chemische Gleichgewicht der Wassergasreaktion zwischen CO + H20 und C02 + H2 beeinflusst wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das metallurgische Verfahren ein Schmelzreduktionsverfahren, das mittels eines Hochofens oder mittels eines Einschmelzvergasers, der im Verbund mit zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, arbeitet, betrieben wird, wobei eisenoxidhältige Rohstoffe, insbesondere Eisenerze, Pellets oder Sinter, und Zuschlagstoffe unter Bildung eines Reduktionsgases reduziert und in weiterer Folge zu flüssigem Roheisen erschmolzen werden.
Schmelzreduktionsverfahren erzeugen im Prozess ein Reduktionsgas, das zur Reduktion der Einsatzstoffe und hier im Besonderen zur Reduktion von zumeist oxidischen Erzen, wie z.B. Eisenerzen, genutzt wird. Dazu werden in den Prozessen z.B. Kohle oder Koks vergast und ein Reduktionsgas gebildet. Die Vergasung der Kohle kann in einem Hochofen oder in einem Einschmelzvergaser erfolgen, wobei bei Letzterem dann das Reduktionsgas, gegebenenfalls nach einer Reinigung, in das Reduktionsaggregat einströmt und im direkten Kontakt mit den Einsatzstoffen der Reduktionsprozess abläuft. Neben Verfahren mit einem einzelnen Reduktionsaggregat können auch mehrere in Serie geschaltete Reduktionsaggregate, wie z.B. mehrere Wirbelschichtreaktoren, eingesetzt
200817641AT -3- werden. Hier wird das Reduktionsgas entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Einsatzstoffe von einem Wirbelschichtreaktor zum nächsten geführt.
Erfindungsgemäß wird das Exportgas aus Topgas aus einem Hochofen oder einem Reduktionsschacht oder aus Offgas aus einem Wirbelschichtreaktor oder aus Überschussgas aus einem Einschmelzvergaser oder aus Mischungen dieser Gase gewonnen. Unter Topgas wird das Reduktionsgas nach dessen direkten Kontakt mit den Einsatzstoffen und der dabei erfolgten indirekten Reduktion verstanden. Als Offgas bezeichnet der Fachmann das Reduktionsgas, das aus einem Wirbelschichtreaktor, insbesondere aus dem letzten einer Reihe von in Serie geschalteter Wirbelschichtreaktoren abgezogen wird. Aufgrund der zumeist hohen Anteile an CO und H2 im Topgas bzw. im Offgas eignet sich dieses für eine Verwendung in Syntheseprozessen. Da die im Einschmelzvergaser gebildete Reduktionsgasmenge zeitlich nicht konstant ist, muss sogenanntes Überschussgas dem Exportgas beigefügt werden. Die Menge an Überschussgas ergibt sich aufgrund der im Reduktionsaggregat benötigten konstanten Reduktionsgasmenge und einer Systemdruckregelung im Einschmelzvergaser.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wasserdampf im Dampferzeuger durch die Verbrennung zumindest eines weiteren Teils des Exportgases und/oder durch die Nutzung von Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren und/oder aus der CO-Konvertierung und/oder aus den Synthese-Prozessen erzeugt. Der für die CO-Konvertierung benötigte Wasserdampf kann einerseits durch die Verbrennung von Exportgas und andererseits durch die Nutzung von Abwärme erfolgen. Durch die zumindest teilweise Verbrennung von Exportgas können beträchtliche Einsparungen bei der Wasserdampferzeugung erzielt werden. Vorteilhaft ist weiters, dass durch die Verbrennung toxische Anteile im Exportgas abgebaut werden. Dabei kommt insbesondere die Nutzung von Abwärme z.B. mittels Wärmetauscher aus dem metallurgischen Verfahren, aus der CO-Konvertierung bzw. aus dem dabei
200817641AT • · · · · · · ···· ···· ·· ··· ···· · ·* ···· -4- gebildeten Syntheserohgas oder aus den Syntheseprozessen genutzt werden, sodass die Wasserdampferzeugung sehr energieeffizient erfolgen kann. Es können dabei ein oder mehrere Dampferzeuger eingesetzt werden, wobei diese im Falle der Abwärmenutzung z.B. als Wärmetauscher ausgebildet sein können.
Weiters besteht die Möglichkeit dem Exportgas vor dessen Nutzung im Umwandlungsreaktor in einem sogenannten Sättiger, vorzugsweise heißes, Wasser zuzusetzen und dabei den Wasserdampfgehalt im Exportgas zu erhöhen. Vorteilhaft kann dazu Kondensat aus dem Umwandlungsreaktor bzw. den Wärmetauschern nach dem Umwandlungsreaktor genutzt werden. Durch den Einsatz eines Sättigers kann die erforderliche Menge an Dampfzugabe deutlich reduziert werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Topgas und/oder Offgas, insbesondere trocken, entstaubt und/oder mittels einer Nassentstaubung gereinigt, gegebenenfalls mittels eines Abwärmedampferzeugers oder eines Wärmetauschers oder einer Konditionierungseinrichtung (z.B. durch Eindüsung von Wasser über Zweistoffdüsen) gekühlt und als Exportgas zur Verfügung gestellt. Die fühlbare Wärme des Exportgases kann mittels Wärmetauscher genutzt werden, sodass ein heißes oder auch ein weitgehend kaltes Exportgas für die CO-Konvertierung zur Verfügung gestellt werden kann. Bei der Verwendung von trocken entstaubtem und damit heißem Topgas und/oder heißem Offgas kann dessen fühlbare Wärme für die CO-Konvertierung genutzt werden, sodass keine oder nur eine geringe Erwärmung vor der CO-Konvertierung erfolgen kann.
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Exportgas vor dessen Zufuhr in den Umwandlungsreaktor oder nach dessen Abfuhr aus dem Umwandlungsreaktor mittels eines Verdichters, gegebenenfalls nach einer Abtrennung von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas, verdichtet. Durch die Verdichtung wird der Druck für die CO-Konvertierung bzw. für mögliche
200817641ΑΤ : : ·: · : • ♦ · · ♦ ♦ · · t« ··· ···· -5- folgende Behandlungen des bei der CO-Konvertierung gebildeten Syntheserohgases eingestellt. Bei der Verdichtung kommt es zu einem Temperaturanstieg des verdichteten Gases, wobei dies in den meisten CO-Konvertierungsverfahren vorteilhaft ist, da das bereits erwärmte Gas nicht mehr so stark erhitzt werden muss. Durch die Abtrennung der polyaromatischen Kohlenwasserstoffe werden Teerbestandteile aus dem Exportgas abgetrennt, sodass nachteilige Einflüsse auf die Verdichtung und CO-Konvertierung vermieden werden können.
Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die CO-Konvertierung, gegebenenfalls nach einer Erwärmung des Exportgases, bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei 300-450°C. CO-Heißkonvertierungen (z.B. unter Nutzung von Katalysatoren auf Eisen-/Chrom- oder Kobaltbasis) bieten den Vorteil, dass sie keine hohe Empfindlichkeit gegenüber Schwefel bzw. Schwefelverbindungen wie z.B. H2S besitzen, sodass bis zu 100 ppmv Schwefel eingesetzt werden können und weiters daher auch für die in Exportgasen üblicherweise vorliegenden Schwefelverbindungen geeignet sind.
Exportgas aus Schmelzreduktionsverfahren hat im Gegensatz zu Exportgas aus konventionellen Kohlevergasungsverfahren mittels Festbett, Flugstrom oder Wirbelschicht den Vorteil, dass diese nur sehr geringe Schwefelgehalte aufweisen. Der über die Roh-und Zuschlagsstoffe eingebrachte Schwefel wird weitgehend mittels der Zuschlagstoffe entschwefelt und über die Schlacke der Schmelzreduktionsanlage aus dem Eisenerzeugungsverfahren entfernt. Damit ist der Gehalt an Schwefel im Exportgas, zumeist gebunden als H2S und COS deutlich geringer als bei bekannten Kohlevergasungsverfahren. Es muss daher keine separate Entschwefelung vor der CO-Konvertierung stattfinden, da das Exportgas bereits hinreichend geringe Mengen an Schwefel, teilweise weniger als iOOppmv, enthält. • ·· ·
200817641AT • · · · • · · ♦ · «··· · ·· ··♦· • · · • · · ·· ··· -6-
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Syntheserohgas mittels eines oder mehreren als Vorwärmaggregat betriebenen Wärmetauscher(n) und/oder mittels eines Wasserkühlers und/oder mittels eines Abwärmedampferzeugers zur Einstellung der Temperatur gekühlt. Nach der erfolgten CO-Konvertierung kann die Abwärme des Syntheserohgases, das nun bereits mit dem gewünschten Mengenverhältnis H2 zu CO vorliegt, in herkömmlichen Wärmetauschern oder auch zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.
Erfindungsgemäß wird das Syntheserohgas zunächst gekühlt und dann einem Abscheidungsverfahren, insbesondere einem Absorptionsverfahren, bevorzugt einer physikalische Absorption nach dem Rectisol- oder dem Selexolprozess oder einer chemischen Absorption mittels Aminwäsche oder Benfield-Prozess oder einer physi-kalisch/chemischen Absorption mittels Sulfinolprozess, zugeführt, in dem Schwefel und C02 aus dem Syntheserohgas zumindest teilweise, insbesondere weitgehend vollständig, abgeschieden werden. Für die chemische Verwertung in Syntheseprozessen, wie z.B. der Ammoniak-, der Methanol-, der Methanherstellung oder bei der Oxo-Alkohol-Herstellung ist es nötig ein möglichst reines CO-H2-Gemisch in einem bestimmten H2/CO Verhältnis einzustellen. Durch die angeführten an sich bekannten Verfahren ist es möglich C02 und Schwefel nahezu vollständig abzuscheiden, sodass H2S-Gehalte bezogen auf das Volumen von bis zu 1ppmv eingestellt werden können. Üblicherweise arbeiten derartige Verfahren bei niedrigen Temperaturen, sodass durch die Kühlung die für den Prozess nötige Gastemperatur eingestellt wird. Abscheidungsverfahren erfordern zumeist eine Verdichtung, um so die für das Abscheidungsverfahren nötigen Partialdrücke, insbesondere einen ausreichend hohen C02-Partiaidruck einzustellen. In einem Rectisolpro-zess ist z.B. ein minimaler C02-Partiaidruck von pco2=6 bar erforderlich. Dazu wird das Syntheserohgas auf etwa 10-35 barg verdichtet. Als barg versteht man die relative Druckeinheit „bar gauge“.
200817641AT Φφ Φ ♦♦ ··♦· ΦΦΦΦ φφ ΦΦΦΦΦΦ Φ ΦΦ· Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ Φ ΦΦΦΦ Φ Φ Φ Φ ΦΦ ΦΦΦ ΦΦΦΦ Φ ΦΦ ΦΦΦΦ -7-
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das im Abscheidungsverfahren behandelte Syntheserohgas, insbesondere auf eine Temperatur von 200 bis 400°C, erwärmt und gegebenenfalls in einer weiteren Feinentschwefelungsstufe, insbesondere mittels Zinkoxid oder Aktivkohle, entschwefelt. Die zusätzliche Feinentschwefelungsstufe ermöglicht eine weitere Reduktion des Schwefelgehaltes im Syntheserohgas auf sehr geringe Restgehalte von unter 0,02 ppmv H2S, wie sie z.B. für die Methanolherstellung mit < 0,1 ppmv erforderlich sind. Durch die Erwärmung wird die für die Entschwefelung optimale Verfahrenstemperatur von etwa 200 - 400°C eingestellt. Als Feinentschwefelungsstufe können z.B. Zinkoxid-Adsorptionsverfahren oder Aktivkohleverfahren, etc. zum Einsatz kommen.
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher anfallende Abwärme zur Erwärmung des im Abscheidungsverfahren behandelten Syntheserohgases genutzt. Durch die Nutzung der Abwärme kann eine effiziente Erwärmung des behandelten Syntheserohgases erfolgen.
Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der beim Kühlen im Abwärmedampferzeuger anfallende Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur Nutzung in der CO-Konvertierung zugeführt wird. Damit kann der Energiebedarf zur Wasserdampferzeugung reduziert werden.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das, insbesondere im Abscheidungsverfahren behandelte, Syntheserohgas mittels eines Wärmetauschers auf eine Temperatur von 200 bis 450°C erwärmt wird. Vorteilhaft kann dabei die Wärme genutzt werden, die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher vor dessen Behandlung im Abscheidungsverfahren angefallen ist. Das Syntheserohgas wird dabei auf eine für den nachfolgenden Syntheseprozess nötige Temperatur erwärmt.
200817641AT • · · · · · • ♦ · · · · • · · · · · · ·« ··· ···· · ·* -8-
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Syntheserohgas, gegebenenfalls vor der weiteren Feinentschwefelungsstufe und/oder vor dem Syntheseprozess, mittels eines Kompressors verdichtet. Die Verdichtung erfolgt auf ein für das jeweilige Syntheseverfahren nötiges Druckniveau. Die bei der Verdichtung des Syntheserohgases auftretende Erwärmung vermindert die nötige Energiezufuhr, um das Syntheserohgas auf die in der Feinentschwefelungsstufe und/oder einem nachfolgenden Syntheseprozess nötigen Prozesstemperaturen zu bringen.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der abgeschiedene Schwefel in einer Schwefelregenerationseinrichtung vom abgeschiedenen C02 abgetrennt, wobei das verbleibende C02 im metallurgischen Verfahren an Stelle von Stickstoff, insbesondere für Gassperren zur Atmosphäre, genutzt werden kann. Um das aus dem Syntheserohgas abgetrennte C02 technisch uneingeschränkt nutzbar zu machen, ist es nötig dieses zu entschwefeln. Dabei kann z.B. das Wasserstoff-Sulfid-Oxidationsverfahren (LO-CAT II) eingesetzt werden, wobei Schwefel als Filterkuchen abgeschieden wird. Das entschwefelte C02 kann nun in technischen Anwendungen, wie z.B. für Gassperren zur Abdichtung von Prozessaggregaten gegenüber der Atmosphäre genutzt oder auch in die Atmosphäre abgegeben werden.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der weitere Teil des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger zum Ausgleich von Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert. Für einen möglichst gleichmäßigen Betrieb des Dampferzeugers ist es nötig Exportgas, das einen weitgehend konstanten Heizwert aufweist und in konstanter Menge vorliegt zur Verfügung zu stellen. Um diese Bedingungen erfüllen zu können, wird das Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert, wobei Heizwert- und Volumenschwankungen ausgeglichen werden können. -9-
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Durch ein hinreichend großes Volumen des Gasbehälters kann eine weitgehend konstante Versorgung des Dampferzeugers erzielt werden.
Erfindungsgemäß wird ein Teil des Exportgases zur Nutzung als Brenngas in anderen Heizeinrichtungen ausgeschleust. Damit können verbleibende Mengen an Exportgas, die nicht für die Wasserdampferzeugung oder für die CO-Konvertierung genutzt werden, verwertet werden, wobei neben einer thermischen Verwertung auch eine Nutzung der Druckenergie möglich ist.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Mengenverhältnis H2 zu CO und/oder der Druck und/oder die Temperatur des Syntheserohgases in Abhängigkeit vom Syntheseprozess, in dem das Syntheserohgas verarbeitet wird, eingestellt. Syntheseprozesse arbeiten bei sehr unterschiedlichen Drücken, Temperaturen und mit unterschiedlichen Mengenverhältnissen H2 zu CO. Dabei benötigt z.B. die Methanolherstellung ein Mengenverhältnis H2 zu CO von 2,0 bis 2,3 oder anders ausgedrückt ein Verhältnis (H2-C02)/(CO+C02) gleich 2,03, während z.B. die Oxo-Alko-holsynthese ein Mengenverhältnis von 1,0 bis 1,2 benötigt. Durch die Flexibilität des Verfahrens ist es daher möglich das Syntheserohgas genau auf das jeweilige Syntheseverfahren einzustellen.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des im Dampferzeuger gebildeten Wasserdampfes als Energieträger dem Abscheidungsverfahren zugeführt, wobei ein thermisches Austreiben des absorbierten C02 aus der im Abscheidungsverfahren verwendeten Absorptionsflüssigkeit erfolgt. Durch die Nutzung des Wasserdampfes aus dem Dampferzeuger kann das Abscheidungsverfahren sehr energieeffizient betrieben werden. Das thermische Austreiben stellt dabei ein mögliches Verfahren zur Abscheidung des C02 dar. -10-
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Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Mengenverhältnis H2 zu CO im Exportgas durch den Zusatz von Wasser und/oder Wasserdampf in das metallurgische Verfahren beeinflusst und damit an einen nachfolgenden Syntheseprozess angepasst wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich bereits die Zusammensetzung des Exportgases und damit bereits vor der CO-Konvertierung gezielt zu beeinflussen. Dadurch kann insbesondere H2 und/oder Wasserdampf aus dem metallurgischen Verfahren genutzt und somit die Exportgaszusammensetzung auf die geplante chemische Verwertung abgestimmt werden.
Erfindungsgemäß wird Tailgas einer C02-Entfernungseinrichtung des metallurgischen Verfahrens mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt. Somit können auch weitere Prozessgase, wie sie bei Einrichtungen zur C02-Entfernung auftreten zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.
Erfindungsgemäß wird Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt. Spülgas entsteht beim Recycling von Gasen in Syntheseprozessen. Im Syntheseprozess kann zumeist nur ein Teil des Syntheserohgases umgesetzt werden, da dann das thermodynamische Gleichgewicht erreicht wird. Zur Erhöhung des Umsatzes ist daher eine Kreislauffahrwei-se erforderlich, wobei Prozesswasser und z.B. Methanol auskondensiert und abgetrennt werden. Das nicht umgesetzte Synthesegas wird in den Synthesereaktor rückgeführt. Um eine ungewollte Anreicherung an unerwünschten Gasbestandteilen zu vermeiden, muss ein Teil als Spülgas aus dem Kreislauf ausgeschleust werden, der zusammen mit Exportgas thermisch verwertet werden kann.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren zur Herstellung von Wasserdampf genutzt und der dabei erzeugte Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor und/oder dem Abscheidungsverfahren zugeführt. Dadurch kann Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren -11-
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selbst und der damit gewonnene Wasserdampf für die CO-Konvertierung oder für eine Regenerierung der mit C02 beladenen und im Abscheidungsverfahren verwendeten Absorptionsflüssigkeit genutzt werden, sodass sich eine weitere Effizienzsteigerung erzielen lässt. Die Abwärme kann z.B. aus heißem Topgas, Offgas oder Überschussgas gewonnen werden.
Metallurgische Verfahren benötigen meist weitere Hilfsverfahren, die z.B. Prozessstoffe für das metallurgische Verfahren zur Verfügung stellen. Ein Beispiel ist eine Sauerstofferzeugung, die üblicherweise mit metallurgischen Verfahren gekoppelt ist. Abwärme kann daher auch aus derartigen Hilfsverfahren bzw. Anlagen, wie z.B. einer Sauerstofferzeugung oder auch einer Synthesegasaufbereitung für die Dampferzeugung genutzt werden.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zusätzlich oder anstelle des Exportgases partiell oxidierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, Asphalt, Kohle oder Naphta, verwendet werden. Durch die weiteren Gase anstelle oder zusätzlich zum Exportgas kann ein redundantes Verfahren erzielt werden, sodass auch bei einem geplanten Stillstand des metallurgischen Verfahrens oder bei Störungen der Betrieb des Syntheseprozesses aufrecht erhalten werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor verbunden ist, sodass zumindest ein Teil des Exportgases im Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen werden kann. Dabei wird ein Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet. Zur Erzeugung des für die CO-Konvertierung nötigen Wasserdampfes ist die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Dampferzeuger verbunden, sodass ein weiterer Teil des Exportgases im Dampferzeuger unter Bildung von Wasserdampf zumindest teilweise verbrannt und der gebildete Wasserdampf über eine Dampfleitung dem Umwandlungsreaktor zugeführt werden kann. Alternativ ist es auch
200817641AT ···· ···· ·· ··· ···· · ·· *··· -12- denkbar, dass der Umwandlungsreaktor mittels Wasserdampf aus einer Abwärmerückgewinnungsanlage versorgt werden kann.
Eine mögliche Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine Abscheidungseinrichtung zum Abscheiden von Schwefel und C02 aus dem Syntheserohgas vorgesehen ist, die über eine Rohgasleitung mit dem Umwandlungsreaktor verbunden ist. Als Abscheidungseinrichtung kommen an sich bekannte Einrichtungen zur Anwendung, die z.B. aus einer Absorptions- und einer Stripperkolonne aufgebaut sind. Derartige Einrichtungen sind aus dem Stand der Technik zu entnehmen.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Dampfleitung, die vom Dampferzeuger oder Abwärmerückgewinnungsanlage zur Abscheidungseinrichtung führt, vorgesehen, sodass der Abscheidungseinrichtung Wasserdampf oder alternativ auch Energie in Form eines heißen Gasstromes zugeführt werden kann. Die für das zumeist thermische Austreiben des C02 nötige Energie kann durch die Zufuhr von Wasserdampf oder Abwärme aufgebracht werden, sodass keine zusätzliche Energiequelle nötig ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bzw. sind zur Kühlung des aus dem Umwandlungsreaktor abgeleiteten Syntheserohgases in der Rohgasleitung ein Wärmetauscher und/oder eine Vorheizung und/oder ein Wasserkühler und/oder ein Abwärmedampferzeuger vorgesehen. Für die weitere Behandlung des Syntheserohgases ist eine Kühlung nötig, wobei die dabei abgeführte Wärme in einem Wärmetauscher abgeführt oder auch zur Dampferzeugung genutzt werden kann. Dabei können Gas-Gas-Wärmetauscher oder auch Flüssig-Gas-Wärmetauscher eingesetzt werden, wobei letztere eine stärkere Abkühlung des Synthesegases ermöglichen.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Feinentschwefelungsstufe, insbesondere auf Basis von Zinkoxid oder Aktivkohle, zur
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Abscheidung von Restschwefel aus dem, bereits in der Abscheidungseinrichtung behandelten, Syntheserohgas vorgesehen. Derartige Feinentschwefelungsstufen können als Zinkoxid-Adsorptionsverfahren oder Aktivkohleverfahren, die in Adsorptionskolonnen ablaufen ausgebildet sein.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass zumindest ein Verdichter, insbesondere ein ein- oder mehrstufiger Kompressor, zur Verdichtung des Exportgases vor dem Einleiten in den Umwandlungsreaktor und/oder ein Verdichter zur Verdichtung des Syntheserohgases vor dem Einleiten in die Abscheidungseinrichtung oder in die Entschwefelungsstufe vorgesehen sind bzw. ist. Mehrstufige Kompressoren werden vor allem dann eingesetzt, wenn höhere Verdichtungen nötig sind. Bei der Verdichtung kommt es zu einer Erwärmung des verdichteten Gases. Ein Vorteil der Aufteilung auf zwei Verdichter ist dadurch gegeben, dass nach der Abscheidung von C02 und Schwefel nur mehr ein Teil des Syntheserohgases (z.B. ca. 55% für eine Methanolerzeugung) auf den für den Syntheseprozess erforderlichen Druck verdichtet werden muss, da ein großer Teil des Synthesegases in Form von C02 in der Abscheidungseinrichtung (z.B. ca. 45% für eine Methanolerzeugung) bereits abgeschieden wird.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Abscheidungseinrichtung leitungsmäßig mit der Feinentschwefelungsstufe verbunden, wobei diese Verbindung gegebenenfalls durch eine Vorheizung führt, sodass das Syntheserohgas vor dessen Einleitung in die Entschwefelungsstufe erhitzt werden kann. Durch den Wärmetauscher kann das Syntheserohgas auf eine für die Entschwefelungsstufe und/oder den Syntheseprozess optimale Temperatur angepasst werden, wobei durch die Nutzung der Abwärme eine energieeffiziente Erwärmung des Gases erfolgt.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Schwefelregenerationseinrichtung, zur Regeneration von Schwefel aus dem in der Abscheidungseinrichtung abgeschiedenen Gemisch aus Schwefel und C02 vorgesehen. -14- • ·
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Schwefel wird dabei als Filterkuchen abgeschieden, die Abscheidungseinrichtung kann z.B. als Wasserstoff-Sulfid-Oxidationsverfahren (LO-CATII) betrieben werden.
Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Exportgasquelle eine Schmelzreduktionsanlage und umfasst insbesondere einen Hochofen oder einen Einschmelzvergaser mit zumindest einem Reduktionsaggregat. Derartige metallurgische Aggregate erzeugen Exportgas in einer für eine chemische Verwertung ausreichenden Menge und Qualität, wobei das erfindungsgemäße Verfahren genutzt wird. Durch die Möglichkeit der Einstellung des Exportgases hinsichtlich dessen Zusammensetzung sind derartige Anlagen als Exportgasquelle besonders gut geeignet.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Reduktionsaggregat als Hochofen oder als Reduktionsschacht oder als Wirbelschichtreaktor oder als zumindest zwei in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren ausgebildet. Die in den Reduktionsaggregaten erzeugten Reduktionsgase werden nach dessen Reaktion mit den zu reduzierenden Einsatzstoffen aus den Aggregaten abgezogen. Je nach Verfahren entsteht dabei ein CO- und H2-reiches Gas, das nach einer Entstaubung und/oder eine Wäsche als Exportgas genutzt werden kann.
Eine mögliche Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass ein Gasbehälter zum Zwischenspeichern des weiteren Teils des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger vorgesehen ist, sodass Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können. Das Volumen des Gasbehälters wird derart gewählt, dass trotz anlagenbedingter Schwankungen bei der Exportgasmenge bzw. dessen Zusammensetzung eine weitgehend konstante Versorgung des Dampferzeugers sichergestellt werden kann.
Nach einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Teerentfemungseinrichtung zum Entfernen von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen • ·
200817641AT ···· ···· ·· ·#· ···· · ·· a··· -15- aus dem Exportgas vorgesehen, die in der Verbindungsleitung zwischen der Exportgasquelle und dem Umwandlungsreaktor angeordnet ist. Damit können ungewollte Bestandteile, die sich negativ auf die Gasaufbereitung (z.B. Verdichtung) und eine chemische Verwertung auswirken können, entfernt werden.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Abwärmerückgewinnung und/oder der Wärmetauscher und/oder der Vorheizer zur Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen und leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor verbunden, sodass gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zugeführt werden kann. Damit kann die Abwärme zur Dampferzeugung genutzt werden. Ebenso können die Synthese-Anlagen mit Abwärmedampferzeuger (z.B. bei isothermer Prozessführung des Syntheseprozesses) versehen werden, sodass auch Abwärme aus den Syntheseprozessen zur Wasserdampferzeugung genutzt werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.
Fig. 1: Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis einer COREX®-Schmelz-reduktionsanlage
Fig. 2: Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis einer FINEX®-Schmelz-reduktionsanlage
Fig. 3: Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis eines Hochofens
Figur 1 zeigt ein Prozessschema bzw. eine Anlage, die Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren bzw. einer metallurgischen Anlage, wie z.B. einer COREX®-Schmelz-reduktionsanlage verarbeitet. Der Anlagenteil A umfasst die Schmelzreduktionsanlage, Anlagenteil B umfasst die Anlage zur Herstellung des Syntheserrohgases und der Syntheseprodukte, während Anlagenteil C die Dampferzeugung betrifft.
In einem Schmelzaggregat, wie z.B. einem Einschmelzvergaser 1 wird Roheisen RE aus den im Reduktionsaggregat 2 reduzierten Einsatzstoffen und unter Erzeugung eines
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Reduktionsgases erschmolzen. Das Reduktionsgas wird in das Reduktionsaggregat 2 eingebracht, wo im direkten Kontakt des Reduktionsgases mit den Einsatzstoffen eine zumindest teilweise Reduktion zu Eisenschwamm erfolgt. Auf weitere Details zur Behandlung des Reduktionsgases vor dessen Eintrag in das Reduktionsaggregat 2 wird nicht näher eingegangen, da dies zum Stand der Technik gehört und dem Fachmann gut bekannt ist.
Das Reduktionsgas wird nach der Reduktion im Reduktionsaggregat 2 als Topgas TG aus dem Reduktionsaggregat 2 abgezogen und zumindest einer Trockenentstaubung 3 oder auch einer Nassentstaubung 4 zugeführt und gereinigt. Es ist auch möglich eine Vorreinigung in der Trockenentstaubung 3 mit einer nachfolgenden Nassentstaubung 4 zu kombinieren. Um die fühlbare Wärme des Topgases zu nutzen kann das Topgas auch einem Abwärmerückgewinnung 5, wie z.B. einem Wärmetauscher oder einem Abwärmedampferzeuger, zugeführt und dabei gekühlt werden. Das gereinigte und gegebenenfalls gekühlte Topgas wird als Exportgas dem Anlagenteil B zur Verfügung gestellt. Anlagenteil A dient als Exportgasquelle. Zusätzlich zu dieser Exportgasquelle kann auch eine weitere gleiche oder andere metallurgische Anlage oder auch Brennkammern zur partiellen Oxidation von Erdgas, Dampfreformer basierend auf Erdgas oder Flugstromvergaser zur Vergasung von Kohle als Gasquelle dienen.
Hier wird das Exportgas zunächst in einem Verdichter 6, wie z.B. einem Kompressor verdichtet, wobei ein für den Umwandlungsreaktor 7 bzw. die CO-Konvertierung nötiger Druck eingestellt wird. Vor der Verdichtung können aus dem Exportgas mittels einer Teerentfemungseinrichtung 8 polyaromatische Kohlenwasserstoffe abgeschieden werden. Nach einer optionalen Erwärmung des verdichteten Exportgases in einem Wärmetauscher 11, erfolgt unter Zusatz von Dampf, der über die Dampfleitung 9 aus dem Dampferzeuger 10 dem Umwandlungsreaktor 7 zugeführt wird, die CO-Konvertierung, wobei es zu einer Verschiebung der Mengenanteile CO und H2 kommt.
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200817641AT Über die Menge an zugesetztem Wasserdampf, die Temperatur und den Druck kann die Reaktion gezielt gesteuert werden, wobei das Syntheserohgas erzeugt wird.
Das Syntheserohgas wird zunächst mittels der Wärmetauscher 11, 12, und der Vorheizung 13, die auch als Wärmetauscher ausgebildet sein kann, und gegebenenfalls mittels eines weiteren Wasserkühlers 14 gekühlt, wobei diese Aggregate in der Rohgasleitung 19 angeordnet sind. Optional kann das heiße Syntheserohgas mittels eines Abwärmedampferzeugers 15 gekühlt und dabei zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden. Das gekühlte Syntheserohgas wird nun einer Abscheidungseinrichtung 16 zum Abscheiden von Schwefel und C02 aus dem Syntheserohgas zugeführt, wobei der abgeschiedene Schwefel und das C02 einer Entschwefelungsstufe 17 zugeführt werden. Hier wird unter Bildung eines Schwefelkuchens SK der Schwefel aus dem C02 abgetrennt. Das nun nahezu schwefelfreie C02 kann als Prozessgas in metallurgischen Verfahren, wie z.B. in Gassperren, verwendet werden oder auch in die Atmosphäre abgegeben werden.
Das gereinigte Synthesegas wir nun nach einer Komprimierung in einem Verdichter 18 der Vorheizung 13 zugeführt, wobei das gereinigte Syntheserohgas unter Nutzung der Abwärme aus dem Syntheserohgas nach Austritt aus dem Umwandlungsreaktor 7 erwärmt wird. Das nunmehr erwärmte Syntheserohgas wird gegebenenfalls einer Feinentschwefelungsstufe 20 zugeführt, wobei in Adsorptionskolonnen auf Basis eines Zinkoxid-Adsorptions- oder eines Aktivkohleverfahrens Schwefel bzw. Schwefelwasserstoff (H2S) abgetrennt wird. Üblicherweise erfolgt diese Adsorptionsbehandlung bei Temperaturen von etwa 200 bis 400°C. Das entschwefelte und heiße Syntheserohgas kann mittels des Wärmetauschers 12 je nach Bedarf weiter erwärmt werden, wobei eine für die nachfolgende chemische Verwertung vorteilhafte Temperatur von etwa 200 bis 450°C eingestellt wird. Für Regelungszwecke kann das verdichtete Exportgas über eine
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Bypassleitung 21 am Umwandlungsreaktor bzw. am Wärmetauscher 11 vorbeigeführt werden.
Sowohl der Umwandlungsreaktor 7 als auch die Abscheidungseinrichtung 16 benötigen große Mengen an Wasserdampf für den Betrieb. Die Exportgasquelle ist dazu über eine Leitung auch mit einem Dampferzeuger 10 verbunden. Im Dampferzeuger wird mittels der Verbrennungswärme des Exportgases Wasserdampf erzeugt und über Dampfleitungen 9a und 9b dem Umwandlungsreaktor 7 bzw. der Abscheidungseinrichtung 16 zugeführt. Optional können die Dampfleitungen 9a und 9b auch über eine zusätzliche Dampfleitung 9c versorgt werden, wobei dies Wasserdampf betrifft, der aus der Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren, der Gasaufbereitung oder dem Syntheseprozess stammt und z.B. mittels Abwärmedampferzeuger unter Verwendung von heißen Prozessmedien erzeugt wurde.
Der Anlagenteil C umfasst neben dem Dampferzeuger 10 auch noch ein Gasbehälter 22 zum Zwischenspeichern des Teils des Exportgases, der für die Verbrennung im Dampferzeuger 10 vorgesehen ist, wobei Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können. Für den Fall, dass überschüssiges Exportgas vorliegen sollte kann dies über eine Ableitung 23 auch anderen Zwecken, wie z.B. in Kohletrocknungsanlagen, Feinkohletrocknungsanlagen oder Erztrocknungsanlagen genutzt werden. In der Abscheidungseinrichtung 16 gebildete Kondensate können über eine Kondensatleitung 24 in den Dampferzeuger 10 rückgeführt werden.
Das gereinigte und erhitzte Rohsynthesegas kann z.B. als Ausgangsstoff für die Herstellung von Methan, Methanol, Oxo-Alkohole oder auch Fischer-Tropsch-Brenn-stoffen in chemischen Syntheseprozessen SP1-SP4 genutzt werden, wobei jeweils das Rohsynthesegas auf den Syntheseprozess abgestimmt wird. Dazu wird neben dem Druck und der Temperatur vor allem das Mengenverhältnis von CO zu H2 eingestellt.
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19- Über eine Spülgasieitung 30 kann Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und dem Gasbehälter 22 zugeführt und in weiterer Folge in dem Dampferzeuger 10 verbrannt werden.
Figur 2 zeigt eine zur Figur 1 ähnliche Anlage, wobei der Anlagenteil A durch eine FINEX®-Schmelzreduktionsanlage gebildet wird. Das im Einschmelzvergaser gebildete Reduktionsgas wird durch die Wirbelschichtreaktoren R1, R2, R3 und R4 geleitet und strömt dabei entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Feinerzes, das in den Wirbelschichtreaktoren R1, R2, R3 und R4 reduziert und dann im Einschmelzvergaser 1 erschmolzen wird. Das Reduktionsgas wird am Wirbelschichtreaktor R4 als Offgas OG abgezogen, in einem Wärmetauscher 29 gekühlt und nach einer Entstaubung als Exportgas zur Verfügung gestellt. Das Tailgas einer C02-Entfernungsanlage 28, wie z.B. einer Druckwechseladsorptionsanlage (PSA oder VPSA-Anlage), kann gemeinsam mit Exportgas dem Gasbehälter 22 zugeführt und zur Wasserdampferzeugung im Dampferzeuger 10 genutzt werden.
Figur 3 zeigt eine im Prinzip gleiche Anlage, wobei der Anlagenteil A durch einen Hochofen mit angeschlossenen Versorgungsaggregaten gebildet wird. Das Topgas aus dem Hochofen 25 wird zunächst in einer Trockenentstaubung 26 entstaubt, gegebenenfalls anschließend in einer Nassentstaubung 27 weiter gereinigt und als Exportgas für den Anlagenteil B bzw. C zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann das Tailgas einer C02-Entfemungsanlage 28 ebenfalls zusammen mit Exportgas dem Gasbehälter 22 zugeführt und zur Wasserdampferzeugung im Dampferzeuger 10 genutzt werden.
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Bezugszeichenliste 1 Einschmelzvergaser 2 Reduktionsaggregat 3 Trockenentstaubung 4 Nassentstaubung 5 Abwärmerückgewinnung 6 Verdichter 7 Umwandlungsreaktor 8 Teerentfernungseinrichtung 9 Dampfleitung 10 Dampferzeuger 11 Wärmetauscher 12 Wärmetauscher 13 Vorheizung 14 Wasserkühler 15 Abwärmedampferzeugers 16 Abscheidungseinrichtung 17 Entschwefelungsstufe 18 Verdichter 19 Rohgasleitung 20 Feinentschwefelungsstufe 21 Bypassleitung 22 Gasbehälter 23 Ableitung 24 Kondensatleitung 25 Hochofen 26 Trockenentstaubung 27 Nassentstaubung 28 C02-Entfemungsanlage 29 Wärmetauscher 30 Spülgasleitung

Claims (37)

  1. 200817641AT ·· ·♦·· ♦··· · * • · · · · · • · · · ♦ · · · • · · · · • ···· » ·· ff»· -21-ANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases, als Ausgangsstoff für eine chemische Verwertung in Synthese-Prozessen auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, wobei zumindest ein Teil des Exportgases in einem Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen und Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Dampferzeuger gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur CO-Konvertierung des Exportgases zugeführt wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Verfahren ein Schmelzreduktionsverfahren ist, das mittels eines Hochofens oder mittels eines Einschmelzvergasers, der im Verbund mit zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, arbeitet, betrieben wird, wobei eisenoxidhältige Rohstoffe, insbesondere Eisenerze, Pellets oder Sinter, und Zuschlagstoffe unter Bildung eines Reduktionsgases reduziert und in weiterer Folge zu flüssigem Roheisen erschmolzen werden.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Exportgas aus Topgas aus einem Hochofen oder einem Reduktionsschacht oder aus Offgas aus einem Wirbelschichtreaktor oder aus Überschussgas aus einem Einschmelzvergaser oder aus Mischungen dieser Gase gewonnen wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf im Dampferzeuger durch die Verbrennung zumindest eines weiteren Teils des Exportgases und/oder durch die Nutzung von Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren und/oder aus der CO-Konvertierung und/oder aus den Synthese-Prozessen erzeugt wird.
    200817641AT ·· ♦··♦ ···· φ· • · I · · * • · · · • · · · • · · · · ···· · ·» «··· -22-
  5. 5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Topgas und/oder Offgas, insbesondere trocken, entstaubt und/oder mittels einer Nassentstaubung gereinigt, gegebenenfalls mittels eines Abwärmedampferzeugers oder eines Wärmetauschers gekühlt und als Exportgas zur Verfügung gestellt wird.
  6. 6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Exportgas vor dessen Zufuhr in den Umwandlungsreaktor oder nach dessen Abfuhr aus dem Umwandlungsreaktor mittels eines Verdichters, gegebenenfalls nach einer Abtrennung von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas, verdichtet wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die CO-Konvertierung, gegebenenfalls nach einer Erwärmung des Exportgases, bei erhöhten Temperaturen, insbesondere bei 300-450°C, erfolgt.
  8. 8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas mittels eines oder mehreren als Vonwärmaggregat betriebenen Wärmetauschers, und/oder mittels eines Wasserkühlers und/oder mittels eines Abwärmedampferzeugers, zur Einstellung der Temperatur gekühlt wird.
  9. 9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas zunächst gekühlt und dann einem Abscheidungsverfahren, insbesondere einem Absorptionsverfahren, bevorzugt einer physikalischen Absorption mittels Rectisol- oder Selexolprozess oder einer chemischen Absorption mittels Aminwäsche oder Benfield-Prozess oder einer physikalisch/chemischen Absorption mittels Sulfinolprozess, zugeführt wird, in dem Schwefel und C02 aus dem Syntheserohgas zumindest teilweise, insbesondere weitgehend vollständig, abgeschieden werden.
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  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das im Abscheidungsverfahren behandelte Syntheserohgas, insbesondere auf eine Temperatur von 200 bis 400°C, erwärmt und in einer Feinentschwefelungsstufe, insbesondere mittels Zinkoxid oder Aktivkohle, entschwefelt wird.
  11. 11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher anfallende Abwärme zur Erwärmung des im Abscheidungsverfahren behandelten Syntheserohgases genutzt wird.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der beim Kühlen im Abwärmedampferzeuger anfallende Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur Nutzung in der CO-Konvertierung zugeführt wird.
  13. 13. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere im Abscheidungsverfahren behandelte, Syntheserohgas mittels eines Wärmetauschers auf eine Temperatur von 200 bis 450°C erwärmt wird.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas, gegebenenfalls vor der weiteren Feinentschwefelungsstufe und/oder vor dem Syntheseprozess, mittels eines Kompressors verdichtet wird.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschiedene Schwefel in einer Schwefelregenerationseinrichtung vom abgeschiedenen C02 abgetrennt wird, wobei das verbleibende C02 im metallurgischen Verfahren an Stelle von Stickstoff, insbesondere für Gassperren zur Atmosphäre, genutzt wird.
  16. 16. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Teil des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger zum 200817641AT ·· · • · «· • · · • · · • · · ·· ···· ···· ·· ·· • · ♦ ·· ····
    24· Ausgleich von Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert wird.
  17. 17. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Exportgases zur Nutzung als Brenngas in anderen Heizeinrichtungen ausgeschleust wird.
  18. 18. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis H2 zu CO und/oder der Druck und/oder die Temperatur des Syntheserohgases in Abhängigkeit vom Syntheseprozess, in dem das Syntheserohgas verarbeitet wird, eingestellt wird.
  19. 19. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des im Dampferzeuger gebildeten Wasserdampfes als Energieträger dem Abscheidungsverfahren zugeführt wird, wobei ein thermisches Austreiben des C02 aus der im Abscheidungsverfahren verwendeten Absorptionsflüssigkeit erfolgt.
  20. 20. Verfahren nach einem der der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis H2 zu CO im Exportgas durch den Zusatz von Wasser und/oder Wasserdampf in das metallurgische Verfahren beeinflusst und damit an einen nachfolgenden Syntheseprozess angepasst wird.
  21. 21. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tailgas einer C02-Entfernungseinrichtung des metallurgischen Verfahrens mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt wird.
  22. 22. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt wird. 200817641AT • · · · · · · *··· ··· ·· ··· ···· · ·· ···· -25-
  23. 23. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren zur Herstellung von Wasserdampf genutzt und der dabei erzeugte Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor und/oder dem Abscheidungsverfahren zugeführt wird.
  24. 24. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder anstelle des Exportgases partiell oxidierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, Asphalt, Kohle oder Naphta, verwendet werden.
  25. 25. Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases, als Ausgangsstoff für die chemische Verwertung in Synthese-Prozessen, auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, mit zumindest einem Umwandlungsreaktor (7), zumindest einem Dampferzeuger (10) und zumindest einer Exportgasquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden ist, sodass zumindest ein Teil des Exportgases im Umwandlungsreaktor (7) unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen werden kann, unter Bildung eines Syntheserohgases mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO, und die Exportgasquelle weiters leitungsmäßig mit dem Dampferzeuger (10) verbunden ist, sodass ein weiterer Teil des Exportgases im Dampferzeuger (10) unter Bildung von Wasserdampf zumindest teilweise verbrannt und der gebildete Wasserdampf über eine Dampfleitung (9a) dem Umwandiungsreaktor (7) zugeführt werden kann.
  26. 26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidungseinrichtung (16) zum Abscheiden von Schwefel und C02 aus dem Syntheserohgas vorgesehen ist, die über eine Rohgasleitung (19) mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden ist. 200817641AT ·» ···· MM Μ • · · · · · • · · * · · · · • · · · ♦ · · · ·· «····· · Μ ·»·* -26-
  27. 27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfleitung (9b), die vom Dampferzeuger (10) zur Abscheidungseinrichtung (16) führt, vorgesehen ist, sodass der Abscheidungseinrichtung (16) Wasserdampf zugeführt werden kann.
  28. 28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des aus dem Umwandiungsreaktor (7) abgeleiteten Syntheserohgases in der Rohgasleitung (19) ein Wärmetauscher (12) und/oder eine Vorheizung (13) und/oder ein Wasserkühler (14) und/oder ein Abwärmedampferzeuger (15) vorgesehen ist bzw. sind.
  29. 29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinentschwefelungsstufe (20), insbesondere auf Basis von Zinkoxid oder Aktivkohle, zur Abscheidung von Restschwefel aus dem bereits in der Abscheidungseinrichtung (16) behandelten Syntheserohgas vorgesehen ist.
  30. 30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verdichter (6), insbesondere ein ein- oder mehrstufiger Kompressor, zur Verdichtung des Exportgases vor dem Einleiten in den Umwandlungsreaktor (7) und/oder ein Verdichter (18) zur Verdichtung des Syntheserohgases vor dem Einleiten in die Abscheidungseinrichtung (16) oder in die Entschwefelungsstufe (20) vorgesehen sind bzw. ist.
  31. 31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtung (16) leitungsmäßig mit der Feinentschwefelungsstufe (20) verbunden ist, wobei diese Verbindung gegebenenfalls durch die Vorheizung (13) führt, sodass das Syntheserohgas vor dessen Einleitung in die Feinentschwefelungsstufe (20) erhitzt werden kann.
    200817641AT • ·· ···· Mt· t« ·· · · · » · · • · · · ( • · · · · • · · · · · ·*····· · ·· ···· -27-
  32. 32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwefelregenerationseinrichtung (17), zur Regeneration von Schwefel aus dem in der Abscheidungseinrichtung abgeschiedenen Gemisch aus Schwefel und C02 vorgesehen ist.
  33. 33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Exportgasquelle eine Schmelzreduktionsanlage ist und insbesondere einen Hochofen (25) oder einen Einschmelzvergaser (1) mit zumindest einem Reduktionsaggregat (2, R1, R2, R3, R4) umfasst.
  34. 34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsaggregat als Hochofen (25) oder als Reduktionsschacht (2) oder als Wirbelschichtreaktor (R1) oder als zumindest zwei in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren (R1, R2, R3, R4) ausgebildet ist.
  35. 35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasbehälter (22) zum Zwischenspeichern des weiteren Teils des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger (10) vorgesehen ist, sodass Mengen-und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können.
  36. 36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teerentfernungseinrichtung (8) zum Entfernen von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas vorgesehen ist, die in der Verbindungsleitung zwischen der Exportgasquelle und dem Umwandlungsreaktor (7) angeordnet ist.
  37. 37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 36 dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärmerückgewinnung (5) und/oder der Wärmetauscher (12) und/oder der Vorheizer (13) zur Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen sind und leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden sind, sodass gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor (7) zugeführt werden kann.
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