AT510618A1

AT510618A1 - Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen

Info

Publication number: AT510618A1
Application number: ATA1819/2010A
Authority: AT
Inventors: Robert Dipl Ing Millner
Original assignee: Siemens Vai Metals Tech Gmbh
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-15
Also published as: WO2012059255A1; AT510618B1

Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zur Entfernung von C02 aus Abgasen (4) von Anlagen zur Roheisenherstellung oder von Synthesegasanlagen, wobei die von C02 gereinigten Abgase anschließend in einer Direktreduktionsanlage (33) eingesetzt werden. Es ist dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Abgas (4), das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, vor dessen Verwendung in einer Direktreduktionsanlage (33) das C02 mittels chemischer Absorption (1) entfernt wird, wobei die Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise - entweder durch Niederdruckdampf zur Verfügung gestellt wird, der aus einer Dampfturbine eines Dampfkraftwerks und/oder einer Dampfturbine zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung verwendet wird, - und/oder durch Niederdruckdampf (10) aus einem Abhitzekessel (16) eines Dampfkraftwerks und/oder aus einem Abhitzekessel (6, 7, 58, 61, 92) zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung und/oder aus einem Abhitzekessel (59) zur Nutzung der Abhitze aus der Direktreduktionsanlage (33), - und/oder aus einer Luftzerlegungsanlage bezogen wird, - und/oder aus Prozessgasen (22, 26, 29, 69) von Anlagen zur Roheisenherstellung, von Synthesegasanlagen (98) und/oder von Direktreduktionsanlagen (11, 46, 52) bezogen wird. Dadurch kann das C02 aus Abgasen der Roheisenerzeugung in größerem Ausmaß als bei Druckwechseladsorption von anderen Gasen getrennt werden und es kann dafür aber zusätzlich ein niederwertigerer Energieträger verwendet werden.

Description

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Beschreibung

Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von C02 aus Abgasen von Anlagen zur Roheisenherstellung oder von Synthesegasanlagen, wobei die von CO2 gereinigten Abgase anschließend in einer Direktreduktionsanlage eingesetzt werden, also die Kombination von einerseits einer Anlage zur Roheisenherstellung oder einer Synthesegasanlage mit andererseits einer Direktreduktionsanlage. Diese Direktreduktionsanlage ist eine eigenständige Anlage und ist nicht mit dem oder den gegebenenfalls in der Anlage zur Roheisenherstellung vorhandenen Reduktionsreaktoren oder Reduktionsschächten identisch.

Zur Herstellung von Roheisen, womit auch die Herstellung roheisenähnlicher Produkte umfasst sein soll, gibt es im Wesentlichen zwei bekannte gängige Verfahren: das Hochofenverfahren und die Schmelzreduktion.

Beim Hochofenverfahren wird zuerst Roheisen aus Eisenerz mit Hilfe von Koks hergestellt. Außerdem kann zusätzlich Schrott eingesetzt werden. Danach wird durch weitere Verfahren aus Roheisen Stahl hergestellt. Das Eisenerz wird als Stücker2, Pellets oder Sinter zusammen mit den Reduktionsmitteln (meist Koks, oder auch Kohle, z.B. in Form einer

Feinkohleeindüsanlage) und weiteren Bestandteilen (Kalkstein, Schlackenbildner, usw.) zum sogenannten Möller vermischt und anschließend in den Hochofen chargiert. Der Hochofen ist ein metallurgischer Reaktor, in dem im Gegenstrom die Möllersäule mit heißer Luft, dem sogenannten Heißwind, reagiert. Durch Verbrennen des Kohlenstoffs aus dem Koks entstehen die für die Reaktion nötige Wärme und Kohlenmonoxid bzw. Wasserstoff, 2 2 • « • · · • · » · · 200817716 das einen wesentlichen Teil des Reduktionsgases darstellt und das die Möllersäule durchströmt und das Eisenerz reduziert. Als Ergebnis entstehen Roheisen und Schlacke, die periodisch abgestochen werden. 5

Im sogenannten Sauerstoffhochofen, welcher auch als Hochofen mit Top- oder Gichtgasrückführung bezeichnet wird, wird bei der Vergasung von Koks bzw. Kohle sauerstoffhaltiges Gas mit mehr als 80% Sauerstoffanteil (O2) in den Hochofen 10 eingeblasen. Für das aus dem Hochofen austretende Gas, das sogenannte Topoder Gichtgas, muss eine Gasreinigung vorgesehen werden (z.B. Staubabscheider und/oder Zyklone in Kombination mit 15 Nasswäschern, Schlauchfiltereinheiten oder Heißgasfiltern). Weiters wird beim Sauerstoffhochofen meist ein Kompressor, vorzugsweise mit Nachkühler, für das in den Hochofen zurückgeführte Topgas vorgesehen sowie eine Vorrichtung zur C02~Entfernung, nach dem Stand der Technik meist mittels 20 Druckwechsel-Adsorption.

Weitere Optionen für die Ausgestaltung eines Hochofenverfahrens sind ein Erhitzer für das Reduktionsgas und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit 25 Sauerstoff.

Die Nachteile des Hochofens sind die Anforderungen an die Einsatzmaterialien und der hohe Ausstoß an Kohlendioxid. Der eingesetzte Eisenträger und der Koks müssen stückig und hart 30 sein, sodass genügend Hohlräume in der Möllersäule bestehen bleiben, die das Durchströmen durch den eingeblasenen Wind gewährleisten. Der C02~Ausstoß stellt eine starke Umweltbelastung dar. Deshalb gibt es Bestrebungen, die Hochofenroute abzulösen. Zu nennen sind hier die 35 Eisenschwammherstellung auf Basis von Erdgas (MIDREX, HYL, FINMET) sowie die Schmelzreduktionsverfahren (COREX®- und FINEX®-Verfahren). 3 3 *4 ♦ 200817716

Bei der Schmelzreduktion kommt ein Einschmelzvergaser zum Einsatz, in dem heißes flüssiges Metall hergestellt wird, sowie zumindest ein Reduktionsreaktor, in dem der Träger des Eisenerzes (Stückerz, Feinerz, Pellets, Sinter) mit Reduktionsgas reduziert wird, wobei das Reduktionsgas im Einschmelzvergaser durch Vergasung von Kohle (und gegebenenfalls eines kleinen Anteils von Koks) mit Sauerstoff (90% oder mehr) erzeugt wird.

Auch beim Schmelzreduktionsverfahren sind in der Regel - Gasreinigungsanlagen (einerseits für das Topgas aus dem Reduktionsreaktor, andererseits für das Reduktionsgas aus dem Einschmelzvergaser), - ein Kompressor, vorzugsweise mit Nachkühler, für das in den Reduktionsreaktor zurückgeführte Reduktionsgas, - eine Vorrichtung zur C02~Entfernung, nach dem Stand der Technik meist mittels Druckwechsel-Adsorption - sowie optional ein Erhitzer für das Reduktionsgas und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit Sauerstoff vorgesehen.

Das COREX®-Verfahren ist ein zweistufiges

Schmelzreduktionsverfahren (engl.: smelting reduction). Die Schmelzreduktion kombiniert den Prozess der Direktreduktion (Vorreduktion von Eisen zu Eisenschwamm) mit einem Schmelzprozess (Hauptreduktion).

Das ebenfalls bekannte FINEX®-Verfahren entspricht im Wesentlichen dem COREX®-Verfahren, allerdings wird Eisenerz als Feinerz eingebracht.

Die Erfindung kann nicht nur bei der Roheisenerzeugung, sondern auch bei Synthesegasanlagen angewendet werden. Synthesegase sind alle wasserstoffhaltigen und meist auch CO-haltigen Gasgemische, die in einer Synthesereaktion zum Einsatz kommen sollen. Synthesegase können aus festen. 4 200817716 flüssigen oder gasförmigen Stoffen hergestellt werden. Insbesondere fallen darunter die Kohlevergasung (Kohle wird mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff zu Wasserstoff und CO umgesetzt) und die Herstellung von Synthesegas aus Erdgas (Umsetzung von Methan mit Wasserdampf und/oder Sauerstoff zu Wasserstoff und CO). Auch in Synthesegasanlagen entsteht unerwünschtes CO2, das es abzutrennen gilt.

Bestandteil der Erfindung ist jedenfalls auch eine Direktreduktionsanlage. In einer Direktreduktionsanlage werden stückige Eisenerzträger (Stückerz, Feinerz oder Pellets (feinkörniges Eisenerz wird mit Wasser, Bindemitteln und Zuschlagstoffen zu Grünpellets gerollt und in einem abschließenden Brennvorgang gehärtet)) im festen Zustand bei 750-1000°C durch Reduktionsgas oder Kohle reduziert. Dabei entsteht direkt reduziertes Eisen (englisch: direct reduced iron, kurz DRI), das auch als Eisenschwamm bezeichnet wird. Die Direktreduktionsanlage enthält als Herzstück entweder einen Reduktionsschacht im Sinne eines Festbettreaktors oder Wirbelschichtreaktoren, in den bzw. in die das stückige Eisenerz und das Reduktionsgas (oder die Kohle) eingebracht werden. Im Folgenden wird der Begriff „Reduktionsschacht" sowohl für Fest- als auch für Wirbelschichtreaktoren verwendet.

Eine Direktreduktionsanlage kann aber auch dazu verwendet werden, um das direkt reduzierte Eisen zu größeren Einheiten zu verbinden, also heiß zu brikettieren, sodass aus dem aus dem Reduktionsschacht ausgetragenen DRI mittels einer Heißbrikettieranlage sogenanntes heiß brikettiertes Eisen (englisch: hot briqueted iron, kurz HBI) entsteht. Auch sogenanntes niedrig reduziertes Eisen (englisch: low reduced iron, kurz LRI) kann bei entsprechender Verfahrensführung aus dem Reduktionsschacht abgezogen werden.

Wenn der C02-Ausstoß in die Atmosphäre bei der Herstellung von Roheisen oder Synthesegas reduziert werden soll, muss das 5 200817716 C02 aus den Abgasen der Roheisenerzeugung bzw. Synthesegaserzeugung abgeschieden und in gebundener Form gespeichert werden (engl.: CO2 Capture and Sequestration (CCS) ) .

Zur Abscheidung von C02 wird bisher vornehmlich die Druckwechsel-Adsorption (engl.: PSA - Pressure Swing Adsorption), insbesondere auch die Vakuum-Druckwechsel-Adsorption (engl.: VPSA - Vacuum Pressure Swing Adsorption) verwendet. Die Druckwechsel-Adsorption ist ein physikalisches Verfahren zur selektiven Zerlegung von Gasgemischen unter Druck. Spezielle poröse Materialien (z. B. Zeolithe, Aktivkohle, aktiviertes Siliziumoxid (Si02) , aktiviertes Aluminiumoxid (AI2O3) oder der kombinierte Einsatz dieser Materialien) werden als Molekularsieb eingesetzt, um Moleküle entsprechend ihrer Adsorptionskräfte und/oder ihrem kinetischen Durchmesser zu adsorbieren. Bei der PSA wird ausgenutzt, dass Gase unterschiedlich stark an Oberflächen adsorbieren. Das Gasgemisch wird in eine Kolonne unter einem genau definierten Adsorptionsdruck eingeleitet, dazu muss das Gasgemisch von 1,5-2 barg nach Austritt aus der Anlage zur Roheisenherstellung auf bis zu 3-7 barg komprimiert werden, was durch große Turbokompressoren mit hoher elektrische Leistungsaufnahme geschieht. (Synthesegasanlage hingegen liefern das Synthesegas üblicher Weise mit 15-30 barg, wodurch eine Verdichtung nicht mehr erforderlich ist. Aus diesem Grund erfolgt die CÜ2-Entfernung dort mit Absorptionsverfahren (häufig wird ein physikalisches Absorptionsverfahren wie Rectisol® eingesetzt.)

Nun adsorbieren die unerwünschten Komponenten (hier CO2 und H20) und der Wertstoff (hier CO, H2, CH4) strömt überwiegend ungehindert durch die Kolonne. Sobald das Adsorbens vollständig beladen ist, wird der Druck abgebaut und die Kolonne gespült. Zum Betreiben einer (V)PSA-Anlage wird elektrischer Strom für die vorherige Verdichtung des C02 reichen Rückführgases benötigt. 6 200817716

Der Produktgasstrom nach der Druckwechsel-Adsorption, der die Wertstoffe enthält, enthält bei Abgasen aus der Roheisenerzeugung noch etwa 2-6 vol% CO2 bei 2,8-6,8 barg.

Die Druckenergie des Produktgases muss je nach Reduktionsaggregat über Steuerventile wieder reduziert werden und geht damit verloren. Durch die Rückführung des Topgases aus der Direktreduktionsanlage erhöht sich der Stickstoffgehalt im Reduktionsgas, was eine höhere Energieaufnahme für den Reduktionsgaserwärmer mit sich bringt und andererseits auch die Produktivität des

Reduktionsschachts bzw. des Wirbelschichtreaktors verringert. Der Restgasstrom aus der (V)PSA Anlage enthält aber immer noch verhältnismäßig hohe reduzierende Gasbestandteile (etwa CO, H2), die für die Direktreduktion verloren gehen und damit die Kapazität der Direktreduktionsanlage vermindern.

Der Restgasstrom nach der Druckwechsel-Adsorption, der die unerwünschten Komponenten enthält, setzt sich bei Abgasen aus der Roheisenerzeugung in typischer Weise wie folgt zusammen:

Verbindung vol% bei VPSA vol% h2 2,2 5,5 n2 1,5 2,4 CO 10,9 16,8 C02 82,1 72,2 ch4 0,7 0,9 h2o 2,6 2,2

Das Restgas enthält also immer noch einen hohen Anteil an brennbaren Stoffen mit einem Heizwert in einem Bereich von typischer Weise 1800-4000 kJ/m3N und weist einen Druck von etwas über dem Umgebungsdruck auf.

Das Restgas kann nicht einfach thermisch verwertet werden, weil es - aufgrund des niedrigen und/oder schwankenden 200817716 7 Φ φφ·· · * · • * φ φ φ φ • · · φ φ * φ φ φ * * φ · φ φ · · · φ φ ♦ φ · «

Heizwerts - dazu mit anderen Brennstoffen angereichert werden müsste.

Wenn das CO2 aus dem Restgas gebunden werden soll,, muss das Restgas komprimiert werden, damit das C02 in flüssiger Form vorliegt, und anschließend muss das flüssige C02 in eine Lagerstätte eingebracht werden, wozu der Druck meist soweit erhöht werden muss, dass sich das C02 im flüssig-festen oder überkritischen Zustand befindet, wo CO2 eine Dichte von etwa 1000 kg/m3 hat.

Der überkritische Zustand ist ein Zustand oberhalb des kritischen Punktes im Phasendiagramm (siehe Fig. 1), der durch das Angleichen der Dichten von flüssiger und Gasphase gekennzeichnet ist. Die Unterschiede zwischen beiden Aggregatzuständen hören an diesem Punkt auf zu existieren.

Zu einer derart hohen Verdichtung muss ein mehrstufiger Kompressor mit hoher Leistung verwendet werden, um die typischen Dichten auf Leitungsniveau zu bringen, das sich etwa im Bereich von größer 0°C und größer 70 bar (7.000.000 Pa), bevorzugter Weise 80-150 bar bei ambienten Temperaturen, befindet.

Allerdings ist das Restgas aus einer (V)ΡΞΑ nicht geeignet, um gebunden zu werden, da es neben CO2 einen relativ hohen Anteil an CO, H2, N2,CH4, etc. aufweist. Zum einen stellt der CO-Anteil ein Sicherheitsrisiko dar, da dieser bei einer Leckage zur Gefährdung von Personen (CO-Vergiftung) und unter Umständen zur Entzündung oder Explosion führen kann. Weiters gehen die „Verunreinigungen" CO, H2, ... des CO2 für die Reduktionsarbeit verloren und beeinflussen die physikalischen Eigenschaften des komprimierten Gases, für das aufgrund der schwankenden Anteile an CO, H2, usw, die Messbarkeit, die Kompression, die Löslichkeit und die Transporteigenschaften ebenfalls schwanken. 8 200817716

Durch die Verunreinigungen müssen auch die Entfernungen zwischen den Stationen, wo das transportierte Gasgemisch bzw. die transportierte Flüssigkeit erneut komprimiert werden muss, reduziert werden, sodass die Investitions- und Betriebskosten aufgrund zusätzlicher Kompressoren bzw. Pumpen und deren Energiebedarf steigen. Oder es muss der Eingangsdruck in der Leitung erhöht werden, um die Anzahl bzw. die Leistung der zusätzlichen Pumpen und Kompressoren längs der Leitung zu verringern.

Untersuchungen betreffend den Einfluss von Verunreinigungen auf den Transport von verflüssigten Gasen hat die Newcastle University durchgeführt und veröffentlicht unter http://www.ge0s.ed.ac.uk/cc5/UKCCSC/Newcastle 2 07,ppt und ist in Fig. 2 dargestellt.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bei Direktreduktionsanlagen, welche mit Anlagen zur Roheisenerzeugung oder mit Synthesegasanlagen verbunden sind, das C02 aus Abgasen der Roheisenerzeugung oder der Synthesegaserzeugung in größerem Ausmaß als bei (V)PSA von anderen Gasen zu trennen, dafür aber zusätzlich einen niederwertigeren Energieträger als bei (V)PSA zu verwenden.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst, indem aus dem Abgas, das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, vor dessen Verwendung in einer Direktreduktionsanlage das C02 mittels chemischer Absorption entfernt wird, wobei die Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise - entweder durch Niederdruckdampf zur Verfügung gestellt wird, der aus einer Dampfturbine eines Dampfkraftwerks und/oder einer Dampfturbine zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung verwendet wird, - und/oder durch Niederdruckdampf aus einem Abhitzekessel eines Dampfkraftwerks und/oder aus einem Abhitzekessel zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung und/oder aus 9 200817716 einem Abhitzekessel zur Nutzung der Abhitze aus der Direktreduktionsanlage, - und/oder aus einer LuftZerlegungsanlage bezogen wird, - und/oder aus Prozessgasen von Anlagen zur Roheisenherstellung, von Synthesegasanlagen und/oder von Direktreduktionsanlagen bezogen wird.

Unter „Niederdruckdampf" wird Wasserdampf verstanden, der gesättigt ist und einen Druck zwischen 1 und 15 barg aufweist.

Unter dem Begriff „Dampfkraftwerk" fallen einerseits konventionelle Dampfkraftwerke, wo durch Verbrennung von Brennstoffen thermische Energie erzeugt wird, mit der Wasserdampf hergestellt wird, wobei dieser in einer Dampfturbine ausgenutzt, also letztendlich in elektrische Energie umgewandelt wird.

Andererseits fällt darunter auch ein Kombikraftwerk, genauer ein Gas-und-Dampf-Kombikraftwerk (engl.: combined cycle power plant, kurz CCPP), in dem die Prinzipien eines Gasturbinenkraftwerkes und eines Dampfkraftwerkes kombiniert werden. Eine Gasturbine dient dabei als Wärmequelle für einen nachgeschalteten Abhitzekessel, der wiederum als Dampferzeuger für die Dampfturbine wirkt.

Unter „LuftZerlegungsanlage" versteht man eine Anlage, in der Luft zuerst verdichtet, verflüssigt und anschließend in einzelne Bestandteile (Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase) zerlegt wird.

Durch die Verwendung eines chemischen Absorptionsprozesses können im erfindungsgemäß gereinigten Abgas der Roheisenherstellung bzw. Synthesegasherstellung die Anteile der für die Direktreduktion zurück gewonnenen Gase CO, H2, CH4 gegenüber einer (V)PSA erhöht und der C02-Anteil im Produktgas wesentlich (bis zu wenigen ppmv) reduziert werden. Somit kann die Anlagenleistung der Direktreduktionsanlage, 200817716 10

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also die Eisen- und/oder Brikettproduktion (DRI, HBI, LRI), erhöht werden.

Das Abgas, das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, wird oft als „Exportgas" bezeichnet. Es dient insbesondere als Bezeichnung für jenen Teil des Topgases, das aus dem Prozess der Roheisenerzeugung abgezogen wird. Das Exportgas muss normaler Weise, etwa mittels ein- oder zweistufiger Radialkompressoren, komprimiert und anschließend gekühlt werden, um z.B. als Brenngas weiter verwendet oder gelagert werden zu können. Durch die direkte Weiterleitung des Exportgases aus der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung zur chemischen Absorption können die bisher notwendigen Kompressoren und Kühler für das Exportgase entfallen.

Die Verwendung von Niederdruckdampf aus einem bereits existierenden Dampfprozess ist kostengünstiger als die Erzeugung von Dampf mit einem eigenen Aggregat nur für die Desorption. Zudem ist die Verwendung eines niederwertigen Energieträgers wie Dampf aus ökonomischer und ökologischer Sicht einem hochwertigen Energieträger wie Strom vorzuziehen. Die Entnahme von Dampf aus einem laufenden Dampfkraftwerk ist zudem flexibler möglich als aus einem eigens für die CCh-Entfernung betriebenen Dampfgenerator, der Brennstoff für die Dampferzeugung wird bei einem ständig laufenden Dampfprozess besser ausgenützt.

Ebenso ist die Verwendung von bereits vorhandener Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels aus anderen Anlagen kostengünstiger als die Bereitstellung von Wärme aus eigens dafür angeschafften Aggregaten. So kann etwa die Wärme aus Luftzerlegungsanlagen oder aus Prozessgasen, die beim erfindungsgemäßen Verfahren sowieso vorhanden sind, genutzt werden, also etwa Wärme aus den Prozessgasen von Anlagen zur 200817716 11 • » « • · · · • · · * · · »· ·

Roheisenherstellung, von Synthesegasanlagen und/oder von Direktreduktionsanlagen.

Der Restgasstrom nach der chemischen Absorption enthält hauptsächlich CO2 und nach dem Entfernen von H2S nur mehr Spuren von H2S und kann daher direkt in die Atmosphäre entlassen und/oder eben einer C02-Verdichtung mit anschließender C02-Lagerung zugeführt werden (engl.: Sequestration, z.B. EOR - enhanced oil recovery, EGR -enhanced gas recovery) und/oder aber auch als Ersatz für Inertgase wie N2, etwa bei der Eisenherstellung, verwendet werden: der Restgasstrom besteht hauptsächlich aus C02 und kann daher für Chargiereinrichtungen, Sperrdichtungen und ausgewählte Spül- und Kühlgasverbraucher verwendet werden.

Aufgrund des geringen Gehalts an Verunreinigungen ist der Energieaufwand für die Kompression des Restgasstroms aus der chemischen Absorption bis zum flüssig-festen oder superkritischen Zustand (>73,3 bar) um etwa 20-30% niedriger als für Restgas aus einer (V)PSA. Folglich erhöhen sich in den Gasleitungen auch die Abstände zwischen den Stationen, wo das Gas erneut komprimiert werden muss. Sowohl die Anschaffungskosten als auch die Betriebskosten für die C02-Lagerung werden dadurch gesenkt.

Im Vergleich zur Druckwechsel-Adsorption arbeitet die chemische Absorption mit geringeren Drücken beim zu reinigenden Gas und einem geringeren Druckabfall bei der Entfernung des C02, sodass auch hier Energie eingespart wird. Im Gegensatz zu einer VESA werden auch keine Vakuumkompressoren benötigt, die ebenfalls viel Energie verbrauchen und hohe Wartungskosten verursachen. Der geringe Energieverbrauch ist vor allem für jene Länder ein Vorteil, wo Energie knapp und/oder teuer ist.

Die Investitionskosten für ein chemisches

Absorptionsverfahren sind vergleichbar mit jenen für eine 200817716 12

Mt • ts « · * VPSA Anlage. Aber das Absorptionsverfahren braucht große Mengen an Niederdruckdampf mit einem Druck von mehr als 2 barg oder höher, z.B. 10 barg. Dieser Dampf wäre teuer, wenn er eigens hergestellt werden müsste und nicht aus einer bereits bestehenden Dampfquelle entnommen werden kann.

Es gibt verschiedene chemische Absorptionsverfahren, die für diese Erfindung geeignet sind:

Ein erstes Absorptionsverfahren ist durch die Verwendung von Kaliumkarbonat als Absorptionsmittel gekennzeichnet. Es wird heißes Kaliumkarbonat verwendet (engl. Hot potassium carbonate (HPC) or "Hot Pot"). Je nach Anbieter dieses Verfahrens werden dem Kaliumkarbonat verschiedene Stoffe beigemengt: Aktivatoren, welche die C02-Abscheidung erhöhen sollen, und Inhibitoren, welche die Korrosion verringern sollen. Ein weit verbreitetes Verfahren dieser Art ist unter dem Namen Benfield-Verfahren bekannt und wird von ÜOP angeboten. Beim Benfield-Verfahren wird etwa 0,75 kg Dampf pro Nm3 zu reinigendes Gas benötigt.

Ein zweites Absorptionsverfahren ist als Aminwäsche mit mehreren Unterverfahren bekannt. Dabei werden in einem ersten Schritt leicht alkalische wässrige Lösungen von Aminen (zumeist Ethanolamin-Derivate) eingesetzt, die die sauren Gase, also etwa das C02, reversibel chemisch absorbieren. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das saure Gas thermisch (durch Erhitzen) wieder vom Amin getrennt und das zurück gewonnene Amin erneut zur Wäsche eingesetzt.

Bekannte Verfahren dazu sind das Amine Guard FS-Verfahren von UOP, das eine Verringerung des C02-Gehalts auf 50 ppmv und des H2S-Gehalts auf 1 ppmv leistet. Der Dampfbedarf dieses Verfahrens ist etwa 1,05 kg Dampf pro Nm3 zu reinigendes Gas. 13 13 200817716 t » * * «·««» « ι · « « »··<-> ·«* «·*«« «« * * * « « « · * * ·

Amine, etwa Diethanolamin (DEA), werden auch als Aktivatoren für Absorptionsverfahren mit Verwendung von Kaliumkarbonat, etwa für das Benfield-Verfahren, verwendet. Für die Aminwäsche können primäre Amine verwendet werden, wie Methylamin, Monoethanolamin (ΜΕΔ) und/oder Diglycolamin (DGA). Für die Aminwäsche können zusätzlich oder alternativ zu primären Aminen sekundäre Amine verwendet werden, etwa Diethanolamin (DEA) und/oder Diisopropanolamin (DIPA).

Zusätzlich oder alternativ zu primären und/oder sekundären Aminen können auch tertiäre Amine verwendet werden, etwa Triethanolamin (TEA) und/oder Methyldiethanolamin (MDEA). Ein bestehendes Verfahren hierzu stellt das aMDEA-Verfahren der Firma BASF (angeboten von Linde und Lurgi) dar, welches aktiviertes Methyldiethanolamin (MDEA) verwendet. Der Dampfbedarf dieses Verfahrens liegt bei etwa 0,85 kg Dampf pro Mm3 zu reinigendes Gas.

Weitere Verfahren basieren auf Aminosäuresalzen.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhaft Topgas aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen mit Topgasrückführung, welcher überwiegend mit Sauerstoff anstelle von Heißwind betrieben wird, von CO2 gereinigt und dann der Direktreduktionsanlage als Reduktionsgas zugeleitet werden. Genauso vorteilhaft kann auch das Abgas aus einer Schmelzreduktionsanlage und/oder das Synthesegas einer Synthesegasanlage gereinigt und dann der

Direktreduktionsanlage als Reduktionsgas zugeleitet werden.

Das Abgas, das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, wird deshalb als „Exportgas" bezeichnet, weil es - gegebenenfalls nach Reinigung und/oder Kühlung - aus der Roheisen- oder 14 14 • 4 « · » I I * r 200817716

Synthesegasherstellung abgezogen und einer anderen Verwendung zugeführt wird.. Es kann sich aus folgenden Prozessgasen zusammensetzen: - Topgas aus einem Hochofen, - Überschussgas aus einer Schmelzreduktionsanlage, - Topgas aus einer Schmelzreduktionsanlage, etwa aus einem Reduktionsschacht, einem Reduktionsreaktor oder aus einem Festbettreaktor zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts - Generatorgas aus einer Schmelzreduktionsanlage, also Abgas aus dem Einschmelzvergaser. Als Generatorgas wird ein sehr CO-haltiges Gas bezeichnet, das durch Vergasung von Koks entsteht - Restgas aus einer in die Anlage zur Roheisenherstellung (Hochofen oder Schmelzreduktion) integrierten Anlage zur C02-Entfernung, etwa einer (Vakuum-) Druckwechseladsorptionsanlage.

Als Topgas oder Gichtgas wird das aus dem Hochofen oder einem Reduktionsschacht oben austretende Gas bezeichnet.

Als Überschussgas wird Abgas aus dem Einschmelzvergaser bezeichnet, das derzeit im Schmelzreduktionsverfahren nicht benötigt wird und daher aus dem Gassystem des Schmelzreduktionsverfahrens entfernt werden muss. Es kann sich dabei wieder um Top- oder Generatorgas handeln.

Um einfach Niederdruckdampf zu erhalten, wird dieser am besten am Ende der Expansion aus der Dampfturbine oder dem Abhitzekessel der Dampfturbine entnommen.

Die für die Regeneration des Absorptionsmittels notwendige Wärme kann aber auch aus Prozessgasen entnommen werden: von den Prozessgasen aus Anlagen zur Roheisenherstellung können - Überschussgas aus einer Schmelzreduktionsanlage, - Topgas aus einer Schmelzreduktionsanlage oder aus einem Hochofen,

200817716 15 « * · * ♦ * " « * 9 * ♦ ~ Generatorgas aus einer Schmelzreduktionsanlage - und/oder Restgas aus einer in die Anlage zur Roheisenherstellung integrierten Anlage zur C02-Entfernung verwendet werden. Es kann also die Wärme jenes Abgases, das von CO2 zu reinigen ist, auch zur Regeneration des Absorptionsmittels der chemischen Absorption verwendet werden.

Es kann folglich auch dem Synthesegas der Synthesegasanlage (etwa einer Vergasungsanlage) Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels der chemischen Absorption entzogen werden.

Auch Wärme aus dem Prozessgas von Direktreduktionsanlagen, wie aus dem Topgas oder dem Kühlgas, kann für die Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden, ebenso die Abwärme des Abgases aus dem Reduktionsgasofen (Heizaggregat) der Direktreduktionsanlage.

Die für die Regeneration des Absorptionsmittels notwendige Energie kann auch dadurch zur Verfügung gestellt werden, dass heiße Luft aus der Luftzerlegungsanlage in einen Wärmetauscher zur Erwärmung und Regeneration des Absorptionsmittels geleitet wird. Es kann etwa heiße Luft aus dem Hauptluftkompressor (engl. Main air compressor) und/oder dem Boosterluftkompressor (engl. Booster air compressor) verwendet werden.

Die Wärme aus der Luftzerlegungsanlage kann auch mittels eines Wärmeträgermediums (z.B. Wasserdampf), das von heißer Luft aus der Luftzerlegungsanlage (aus dem Hauptluftkompressor und/oder dem Boosterluftkompressor) erwärmt wird, zur Regeneration des Absorptionsmittels zur Verfügung gestellt werden.

Das aus der chemischen Absorption gewonnene CO2 reiche Gas kann - gegebenenfalls nach Verdichtung auf 5-11 barg - als Substitutgas für Stickstoff bei der Roheisenherstellung, bei der Synthesegasherstellung, bei der Direktreduktion und/oder 200817716 16 • + «· I* 4 4 ·· * · * i ff II* «4 4 t >i 4*44 ««4 I * « I « 44 4*4 4 « * 4 44 4 zur Aufbereitung und Lagerung von CO2 verwendet werden. Das CO2 reiche Gas kann bei der Roheisenherstellung, Direktreduktion und Kohlevergasung dazu verwendet werden, Stickstoff für Chargiereinrichtungen, Sperrdichtungen und ausgewählte Spül- und Kühlgasverbraucher zu ersetzen, etwa für die Dichtung des Reduktionsschachts der Direktreduktionsanlage oder für die Chargiereinrichtungen des Wirbelschichtreaktors der Direktreduktionsanlage oder für die dynamische Gassperreinrichtungen der Chargier- und Entnahmevorrichtung der Direktreduktionsanlage. Die Verwendung von C02 statt Stickstoff verringert wegen des geringeren Stickstoffgehalts auch den Energieverbrauch in den Prozessgasströmen.

Die bei der Verdichtung des C02 reichen Gases erzeugte Wärme kann ebenfalls zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden.

Bei einer dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechenden Vorrichtung, die eine Direktreduktionsanlage und eine Anlage zur Entfernung von C02 mittels chemischer Absorption umfasst, ist vorgesehen, dass von der Anlage zur CC>2-Abscheidung zumindest eine Leitung zum Reduktionsschacht der Direktreduktionsanlage führt, um die von C02 gereinigten Abgase anschließend in der Direktreduktionsanlage einzusetzen, und in die Anlage zur C02-Abscheidung zumindest eine Leitung mündet für Abgas, das aus dem Verfahren der

Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, und der Anlagenteil zur Regeneration des Absorptionsmittels - entweder so mit einer Dampfturbine eines Dampfkraftwerks oder einer Dampfturbine zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung verbunden ist, dass Niederdruckdampf aus der Dampfturbine zumindest teilweise in den Anlagenteil zur Regeneration des Absorptionsmittels geleitet werden kann, - und/oder so mit dem Abhitzekessel eines Dampfkraftwerks 17 17 *·Μ * · 200817716 und/oder dem Abhitzekessel zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung und/oder dem Abhitzekessel zur Nutzung der Abhitze aus der Direktreduktionsanlage verbunden ist, dass die Abwärme zumindest teilweise zur Erzeugung von Niederdruckdampf zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann, - und/oder so mit einer LuftZerlegungsanlage verbunden ist, dass die Wärme aus der Luftzerlegungsanlage zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann, - und/oder so mit Anlagen zur Roheisenherstellung, Synthesegasanlagen und/oder Direktreduktionsanlagen verbunden ist, dass Wärme aus den Prozessgasen dieser Anlagen zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann.

Weitere Ausbildungsvarianten der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechen den Ausführungen zum erfindungsgemäßen Verfahren: Insbesondere kann für das Hochofenverfahren eine Leitung vorgesehen sein, mit welcher Topgas aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen mit Topgasrückführung, in die Anlage zur Entfernung von COj mittels Absorption geleitet werden kann.

Bei einem Schmelzreduktionsverfahren wäre dann entsprechend zumindest eine Leitung vorgesehen, mit welcher Abgas aus einer Schmelzreduktionsanlage in die Anlage zur Entfernung von C02 mittels Absorption geleitet werden kann. Bei einer Synthesegasanlage wäre zumindest eine Leitung vorgesehen, mit der Synthesegas einer in die Anlage zur Entfernung von C02 mittels Absorption geleitet werden kann.

Zum Einbringen von Niederdruckdampf in die Anlage zur Entfernung von C02 kann vorgesehen sein, dass diese mit dem Niederdruckteil der Dampfturbine und/oder dem Abhitzekessel verbunden ist. 18 200817716 • · · · » · «

Es gibt auch verschiedene physikalische Absorptionsverfahren, die bei dieser Erfindung statt des chemischen Absorptionsverfahrens eingesetzt werden könnten, wobei hierbei natürlich die Druckwechselabsorption ausgenommen ist. Solche physikalischen Absorptionsverfahren sind aber hauptsächlich dann sinnvoll, wenn das Exportgas aus einer Synthesegasanlage stammt, weil hier die Eigenschaften des Exportgases im Hinblick auf Druck und Temperatur besser auf die physikalische Absorptionsverfahren abgestimmt sind, welche einen höheren Druck beim zu reinigenden Gas verlangen. Es wäre wirtschaftlich nicht sinnvoll, Exportgas aus der Roheisenherstellung erst unter Energieaufwand zu verdichten, um in einem physikalischen Absorptionsverfahren das C02 abzuscheiden.

Chemische Absorptionsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass das abzuscheidende Gas mit dem Absorptionsmittel· teilweise bis vollständig eine feste oder lockere chemische Bindung eingeht. Bei einem physikalischen Absorptionsverfahren wird das abzuscheidende Gas ohne Veränderung seiner stofflichen Eigenschaften im Absorptionsmittel gelöst, es wirken die Van-der-Waalschen Kräfte. Darüber hinaus gibt es noch Verfahren, bei denen sowohl chemische als auch physikalische Bindungskräfte zum Tragen kommen und die als Hybridwäschen bezeichnet werden.

Einige der wichtigsten Vertreter von geeigneten physikalischen Absorptionsverfahren sind das sogenannte Purisol®~Verfahren, das Rectisol®-Verfahren und das Selexol-Verfahren.

Beim Purisol®-Verfahren wird N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) als Absorptionsmittel verwendet, die Regeneration des Absorptionsmittels erfolgt mittels Dampf über indirekte Wärmetauscher, wobei der Dampfbedarf bei etwa 1562 kg/MM scf = ca. 0,058 kg/Nm3, liegt. Es können dabei alle Arten von 200817716 19 • * * · *

Wärmeaustauschmedien verwendet werden: Luft, Stickstoff, Dampf, Thermoöl, etc..

Beim Rectisol®-Verfahren wird gekühltes Methanol (CH3OH) als Absorptionsmittel eingesetzt. Die Regeneration des Absorptionsmittels erfolgt mittels Dampf über indirekte Wärmetauscher, wobei das Absorptionsmittel nur auf nur ca. 65°C aufgewärmt wird. Der Dampfbedarf liegt bei etwa 1275 kg/MM scf = ca. 0,047 kg/Nm3 zu reinigendes Gas. Es können dabei alle Arten von Wärmeaustauschmedien verwendet werden: Luft, Stickstoff, Dampf, Thermoöl, etc..

Beim Selexol-Verfahren wird als Absorptionsmittel eine Mischung von Dimethylethern von Polyethylenglykol verwendet. Die Regeneration erfolgt mit Dampf, wobei ein direkter Kontakt des Absorptionsmittels mit Dampf oder einem Inertgas (z.B. Stickstoff) notwendig ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beispielhaften und schematischen Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Phasendiagramm von CO2.

Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen Verunreinigungen von Gasen und den hierfür notwendigen Verdichtungsstationen beim Transport von verflüssigten Gasen.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Schmelzreduktionsanlage (COREX® Anlage) und einer Direktreduktionsanlage.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Schmelzreduktionsanlage (FINEX® Anlage) und einer Direktreduktionsanlage.

Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Sauerstoffhochofen und einer Direktreduktionsanlage.

Fig. 6 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Kohlevergasungsanlage und einer Direktreduktionsanlage. 20 20 • · 200817716

In Fig. 1 ist Phasendiagramm von C02 dargestellt. Auf der waagrechten Achse ist die Temperatur in K aufgetragen, auf der senkrechten Achse der Druck in bar (1 bar = 105 Pascal). Die einzelnen Aggregatzustände (Feststoff bzw. fest, Flüssigkeit bzw. flüssig und Gas bzw. gasförmig) sind durch Linien voneinander getrennt.

Der Tripelpunkt ist jener Punkt, wo feste, flüssige und gasförmige Phase Zusammentreffen.

Der überkritische Zustand (überkritisches Fluid) ist ein Zustand oberhalb des kritischen Punktes im Phasendiagramm, der durch das Angleichen der Dichten von flüssiger und Gasphase gekennzeichnet ist. Die Unterschiede zwischen beiden Aggregatzuständen hören an diesem Punkt auf zu existieren.

In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen Verunreinigungen von Gasen und den hierfür notwendigen Verdichtungsstationen beim Transport von verflüssigten Gasen dargestellt.

Auf der waagrechten Achse sind die Verunreinigungen in % des Gasvolumens aufgetragen, auf der senkrechten Achse der Abstand zwischen den Verdichterstationen in km. Für jede Verunreinigung ist eine eigene Kurve eingezeichnet. Bei 10% Verunreinigung (rechter Rand der Darstellung) ergibt sich die geringste Beeinflussung auf den Abstand der Verdichterstationen bei H2S, gefolgt von S02, CH4, Ar, 02, N2 und CO gleichauf, dann N02, den größten Einfluss hat H2, wo die Kurve fast gegen Null geht.

Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Anlage zur Schmelzreduktion (nämlich einer COREX® Anlage 32), einer Direktreduktionsanlage 33 mit einer Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02 und einer Dampferzeugungsanlage 34.

Die Anlage zur chemischen Absorption 1 von C02 besteht im Wesentlichen aus einem Absorber 8, einem Stripper 9 und mehreren Wärmetauschern und Pumpen. Derartige Anlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen daher hier nur 21 * 9 200817716 in Grundzügen beschrieben werden. Im Absorber wird das zu reinigende Exportgas 4 von unten eingebracht, während von oben eine die sauren Bestandteile des Gases absorbierende Losung, etwa eine Aminlösung, nach unten strömt. Hier wird nun das C02 aus dem Exportgas 4 entfernt und das gereinigte Gas dem Reduktionsschacht 18 der Direktreduktionsanlage 33 zugeführt.

Das beladene Absorbens {die Absorbensflüssigkeit) wird von oben in den Stripper 9 geleitet, wo es mit warmem Niederdruckdampf 10, der etwa eine Temperatur von 120-260°C, insbesondere 150°C, aufweist, auf >100°C, insbesondere 110-120°C, erwärmt wird, wodurch die sauren Gase, insbesondere das C02, wieder als Restgas freigesetzt werden. Das Restgas 11 kann entweder nach einer H2S-Reinigung 12 wieder in die Atmosphäre 15 entlassen werden und/oder, da es fast nur aus C02 besteht, einem ersten Verdichter 13 zur Verdichtung von CO2 auf etwa 5-11 barg zugeführt werden, um das verdichtete CO2 39 als Ersatz für Stickstoff bei der Roheisenherstellung im COREX® Verfahren, bei der Direktreduktion oder bei der Synthesegasherstellung zu verwenden. Wenn das verdichtete C02 nach dem ersten Verdichter 13 einem zweiten Verdichter 38 zur Verflüssigung von C02 zugeführt und verflüssigt wird, kann es fortgeleitet werden, um es etwa unterirdisch zu lagern.

Jeweils nach jedem Verdichter 13, 38 ist ein Wärmetauscher 40, 41 vorgesehen, der dem C02 die bei der Verdichtung zugeführte Wärme entzieht. Diese Wärme kann unter Umständen zur Regeneration des Absorptionsmittels im Stripper 9 verwendet werden.

Das im Stripper 9 anfallende Kondensat 14 wird abgezogen und kann dem Dampfkreislauf einer Dampferzeugungsanlage 34, also etwa dem Dampfkessel 16, zugeführt werden.

Das Exportgas 4 kann über einen Exportgasbehälter 5 auch dem Dampfkessel 16 einer Dampferzeugungsanlage 34 als Brennstoff zugeführt werden. Zusätzlich wird über ein Gebläse 42 22 200817716 • » · » • ·

Verbrennungsluft zugeführt. Aus dem Dampfkessel 16 wird Niederdruckdampf 10 entnommen und dem Stripper 9 zugeführt. Dem Niederdruckdampf 10 kann auch Dampf 35 aus einem anderen Abhitzekessel zugegeben werden, etwa aus jenen Abhitzekesseln 6, 7 und/oder 58 der COREX® Anlage 32. Für den Dampfkessel 16 nicht benötigtes Exportgas kann zu anderen Zwecken verwendet werden, etwa zur Rohstofftrocknung 17 (Kohle-, Feinkohleoder Erztrocknung). Das Verbrennungsabgas der Dampferzeugungsanlage 34 wird über einen Rauchfang in die Atmosphäre geleitet.

Die COREX® Anlage 32 weist in diesem Beispiel einen Reduktionsschacht 19 auf, welcher als Festbettreaktor ausgebildet ist und mit Stückerz, Pellets, Sinter und Additiven beschickt wird, siehe Bezugszeichen 20.

Im Gegenstrom zum Stückerz etc. 20 wird das Reduktionsgas 21 geführt. Es wird am Boden des Reduktionsschachts 19 eingebracht und tritt an dessen Oberseite als Topgas 22 aus. Die Wärme des Topgases 22 aus dem Reduktionsschacht 19 wird in einem Abhitzekessel 6 zur Dampferzeugung genutzt, der dabei entstehende Niederdruckdampf wird dem Stripper 9 der Anlage 1 zur chemischen Absorption von CO2 zugeführt. Vor Eintritt in den Abhitzekessel 6 wird das Topgas 22 in einem Staubabscheider oder Zyklon 2 von Staub befreit.

Das aus dem Abhitzekessel 6 austretende Abgas wird in einem Nasswäscher 3 weiter gereinigt und als Exportgas 4 wie oben beschrieben erfindungsgemäß dem Absorber 8 zur C02~Entfernung zugeleitet.

Das Reduktionsgas 21 für den Reduktionsschacht 19 wird in einem Einschmelzvergaser 23 hergestellt, in den einerseits Kohle in Form von stückiger Kohle 24 und von Kohle in Pulverform 25 - diese gemeinsam mit Sauerstoff 02 - zugeführt wird, in den andererseits das im Reduktionsschacht 19 vorreduzierte Eisenerz zugegeben wird.

Die Kohle im Einschmelzvergaser 23 wird vergast, es entsteht ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus CO und H2 besteht, und 23 200817716 als Topgas (Generatorgas) 26 abgezogen und ein Teilstrom als Reduktionsgas 21 dem Reduktionsschacht 19 zugeleitet wird.

Das im Einschmelzvergaser 23 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 27.

Das aus dem Einschmelzvergaser 23 abgezogene Topgas 26 wird zuerst in einem Abhitzekessel 58 abgekühlt und in einen Abscheider 28 geleitet, um mit ausgetragenem Staub abzuscheiden und den Staub 36 über Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 23 zurückzuführen.

Ein Teil des vom Grobstaub gereinigten Topgases 26 wird mittels Nasswäscher 37 weiter gereinigt und als Überschussgas 29 aus der COREX® Anlage 32 entnommen und - erfindungsgemäß -dem Absorber 8 der Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02 zugeführt. Vor dem Nasswäscher 37 oder in der Generatorgasleitung 26 kann auch ein weiterer Abhitzekessel 7, 58 angeordnet sein, dessen Niederdruckdampf dem Stripper 9 zugeführt wird.

Ein Teil des gereinigten Top- oder Generatorgases 26 nach Nasswäscher 37 wird zur Abkühlung einem Gaskompressor 30 zugeleitet und dann wieder dem Top- oder Generatorgas 26 nach dem Einschmelzvergaser 23 zur Kühlung zugeführt. Durch diese Rückführung können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das COREX® Verfahren ausgenützt werden und andererseits kann die erforderliche Kühlung des heißen Topoder Generatorgases 26 von ca. lOSO^C auf 700-900°C sichergestellt werden.

Dem Stripper 9 kann in diesem Ausführungsbeispiel einerseits Niederdruckdampf 10 aus den Abhitzekesseln 6, 7, 58 der COREX® Anlage 32 und/oder Niederdruckdampf aus dem Dampfkessel 16 der Dampferzeugungsanlage 34 zugeführt werden. Bevorzugter Weise sollte die Abwärme aus dem Eisenerzeugungsprozess bzw. dem Direktreduktionsprozess verwendet werden wegen der kurzen Wegstrecken zwischen « · • · · « · « »

200817716

Abhitzekesseln 6, 7, 58 und Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02.

Das Kondensat 14 des Strippers 9 wird in diesem Beispiel dem Dampfkreislauf der Dampferzeugungsanlage 34 zugeführt. Es kann aber auch dem Dampfkreislauf der Abhitzekessel 6, 7 zugeführt werden.

Wird statt der COREX® Anlage ein Sauerstoffhochofen mit Topgasrückführung verwendet, so wird an der Oberseite des Hochofens das Top- oder Gichtgas entnommen, ein Teil in den Sauerstoffhochofen zurückgeführt und ein Teil des Top- oder Gichtgases in einem Staubabscheider oder Zyklon vorgereinigt und einem Nasswäscher (oder einem Schlauchfilter bzw. Heißgasfiltersystem) nochmals gereinigt. Das so gereinigte Top- oder Gichtgas wird dann direkt als Exportgas 4 aus dem Hochofensystem entnommen und der Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02 zugeführt.

Das von C02 befreite Produktgas aus dem Absorber 8 wird in einem Heizaggregat (Reduktionsgasofen) 43 erwärmt, welches bevorzugter Weise einen Luftvorerhitzer 44 aufweist, eventuell mit Sauerstoff 02 partiell oxidiert und in den Reduktionsschacht 18 geleitet, wo das von oben aufgegebene stückige Erz und/oder die Pellets 45 chargiert werden. Das oben aus dem Reduktionsschacht 19 austretende Topgas 46 wird bevorzugter Weise in einem Staubabscheider oder Zyklon 47 trocken entstaubt und in einem Abhitzekessel 48 abgekühlt. Die dem Topgas 46 dort entzogene Wärme kann zur Regeneration des Absorptionsmittels im Stripper 9 verwendet werden.

Das Topgas 46 wird anschließend in einem Nasswäscher 49 weiter gereinigt, in einem Kompressor 50 komprimiert und in einem Gaskühler 51 gekühlt, bevor es dem Exportgas 4 vor dem Absorber 8 zugemischt wird. 25 • · 25 • · • « 200817716

Nach dem Nasswäscher 49 kann ein Teil des Topgases 46 abgezweigt und davon wiederum ein Teil dem Exportgas 4, das als Brennstoff über den Exportgasbehälter 5 in die Dampferzeugungsanlage 34 geleitet wird, zugemischt werden.

Ein anderer Teil kann dem Heizaggregat (Reduktionsgasofen) 43 als Brennstoff zugeführt werden. Die Wärme aus dem Reduktionsgasofen 43 kann in einem Abhitzekessel 59 genützt werden, der den dabei gewonnenen Niederdruckdampf zur Regeneration des Absorptionsmittels an den Stripper 9 abgibt.

Im unteren Teil des Reduktionsschachtes 18 wird Reduktionsgas als Kühlgas 52 entnoirmen, in einem Abhitzekessel 53 abgekühlt, in einem Nasswäscher 54 gereinigt, in einem Kompressor 55 verdichtet und wieder dem unteren Teil des Reduktionsschachtes 18 zugeführt. Der im Abhitzekessel 53 erzeugte Dampf kann zur Regeneration des Absorptionsmittels im Stripper 9 verwendet werden.

Der Reduktionsschacht 18 muss nicht als Festbett, er kann auch als Wirbelschicht ausgebildet sein. Am unteren Ende werden je nach chargierten Einsatzstoffen und je nach Verfahrensführung entweder Eisenschwamm, heiß brikettiertes Eisen oder niedrig reduziertes Eisen 56 entnommen.

Das dem Reduktionsschacht 18 zugeführte Exportgas 4 muss nicht zur Gänze in der Anlage 1 zur chemischen Absorption zugeführt werden, ein Teil kann auch in einer Bypassleitung 57 um die Anlage 1 zur chemischen Absorption herum direkt in das Heizaggregat 43 geleitet bzw. dem Produktgas 31 vor dem Heizaggregat 43 zugemischt werden.

Soll die Wärme für die Regeneration des Absorptionsraittels im Stripper 9 aus einer Luftzerlegungsanlage verwendet werden, so kann ein Wärmetauscher vorgesehen werden, der von einem oder zwei Heißgasströmen aus einer Luftzerlegungsanlage gespeist wird: ein Gasstrom kommt aus dem Hauptluftkompressor und hat einen Druck von ca. 4-12 barg, insbesondere von etwa 200817716 26

5 barg, und eine Temperatur von etwa 280°C; ein zweiter Gasstrom kommt aus dem Boosterluftkompressor und hat einen Druck von 5 bis 25 barg, insbesondere von 23 barg, und eine Temperatur von ca. 200°C. Alternativ kann auch zunächst der Wärmetausch von heißer Luft auf ein alternatives Wärmeträgermedium (z.B. Wasser/Dampf, Thermoöl, Stickstoff) und anschließend vom Wärmeträgermedium auf die Absorptionsflüssigkeit erfolgen.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Anlage zur Schmelzreduktion (nämlich einer FINEX© Anlage 60), einer Direktreduktionsanlage 33 mit einer Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02 und einer Dampferzeugungsanlage 34.

Die Direktreduktionsanlage 33 mit der Anlage 1 zur chemischen Absorption sowie die Dampferzeugungsanlage 34 sind im Wesentlichen wie in Fig. 3 ausgebildet.

Das Exportgas 4 der FINEX© Anlage 60 kann über einen Exportgasbehälter 5 ebenfalls dem Dampfkessel 16 der Dampferzeugungsanlage 34 als Brennstoff zugeführt werden. Dem Niederdruckdampf 10 kann auch Dampf 35 aus einem anderen Abhitzekessel zugegeben werden, etwa aus dem Abhitzekessel 61 der FINEX® Anlage 60.

Die FINEX®-Anlage weist in diesem Beispiel vier Reduktionsreaktoren 62-65 auf, welche als Wirbelschichtreaktoren ausgebildet sind und mit Feinerz beschickt werden. Feinerz und Additive 66 werden der Erztrocknung 67 zugeführt und von dort zuerst dem vierten Reaktor 65, sie gelangen dann in den dritten 64, den zweiten 63 und schließlich den ersten Reduktionsreaktor 62. Anstelle von vier Wirbelschichtreaktoren 62-65 können aber auch nur drei vorhanden sein. 200817716 27 I* 4 4 · · • I · • · ·

Im Gegenstrom zum Feinerz wird das Reduktionsgas 68 geführt. Es wird am Boden des ersten Reduktionsreaktors 62 eingebracht und tritt an dessen Oberseite aus. Bevor es von unten in den zweiten Reduktionsreaktor 63 eintritt, kann es noch mit Sauerstoff 02 erwärmt werden, ebenso zwischen zweitem 63 und drittem 64 Reduktionsreaktor. Die Wärme des Abgases 69 aus den Reduktionsreaktoren 62-65 wird in einem Abhitzekessel 61 zur Dampferzeugung genutzt, der dabei entstehende Niederdruckdampf kann dem Stripper 9 der Anlage 1 zur chemischen Absorption von CO2 zugeführt werden.

Das aus dem vierten Reduktionsreaktor 65 austretende Abgas 69 wird nach dem Abhitzekessel 61 in einem Wäscher 70 gereinigt, ehe ein Teilstrom als Exportgas 4 aus der FINEX® Anlage 60 abgezogen wird. Ein weiterer Teilstrom wird als Rückführgas 71 wieder im FINEX®-Verfahren Verwendung finden. Dazu wird es im Rückführgaskompressor 72 komprimiert und dann einer Anlage 73 zur Druckwechseladsorption zugeführt, wo C02 entfernt wird. Es könnte auch eine Vakuumdruckwechseladsorptionsanlage oder eine chemischen Absorption zur Anwendung kommen.

Der Restgasstrom 74 nach der Anlage 73 enthält hauptsächlich C02, ein Teil des Restgases kann dem Exportgas 4 vor Eintritt in den Exportgasbehälter 5 zur Kühlung zugeleitet werden, ein weiterer Teil dem Reduktionsgasofen 43 zur Erwärmung des Produktgases 31. Dem Restgas 74 könnte auch in einem eigenen, hier nicht dargestellten Dampferzeuger (Abhitzekessel) Wärme entzogen werden - gegebenenfalls nach Mischung mit Exportgas 4 - und zur Herstellung von Niederdruckdampf für den Stripper 9 verwendet werden.

Das Reduktionsgas 68 wird in Fig. 4 in einem

Einschmelzvergaser 75 hergestellt, in den einerseits Kohle in Form von stückiger Kohle 76 und von Kohle in Pulverform 77 -diese gemeinsam mit Sauerstoff 02 - zugeführt wird, in den andererseits das in den Reduktionsreaktoren 62-65 vorreduzierte und in der Eisenbrikettierung 78 in heißem 200817716 28 *··· ·« ♦ · · * * *

Zustand zu Briketts (engl.: HCl Hot Compacted Iron) geformte Eisenerz zugegeben wird. Die Eisenbriketts gelangen dabei über eine Förderanlage in einen Speicherbehälter 79, der als Festbettreaktor ausgebildet ist, wo die Eisenbriketts mit grob gereinigtem Generatorgas 80 aus dem Einschmelzvergaser 75 gegebenenfalls vorgewärmt und reduziert werden. Hier können auch kalte Eisenbriketts 81 zugegeben werden. Anschließend werden die Eisenbriketts bzw. -oxide von oben in den Einschmelzvergaser 75 chargiert. Niedrig reduziertes Eisen (engl. LRI = low reduced iron) kann ebenfalls aus der Eisenbrikettierung 81 abgezogen werden.

Die Kohle im Einschmelzvergaser 75 wird vergast, es entsteht ein Gasgemisch, das hauptsächlich aus CO und H2 besteht, und als Reduktionsgas (Generatorgas) 80 abgezogen und ein Teilstrom als Reduktionsgas 68 den Reduktionsreaktoren 62-65 zugeleitet wird.

Das im Einschmelzvergaser 75 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 82.

Das aus dem Einschmelzvergaser 75 abgezogene Generatorgas 80 wird zuerst in einen Abscheider 83 geleitet, um mit ausgetragenem Staub abzuscheiden und den Staub über Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 75 zurückzuführen.

Ein Teil des vom Grobstaub gereinigten Generatorgases 80 wird mittels Nasswäscher 84 weiter gereinigt und als Überschussgas 85 dem Exportgas 4 zugegeben.

Ein weiterer Teil des gereinigten Generatorgases 80 wird ebenfalls in einem Nasswäscher für Kühlgas weiter gereinigt, zur Abkühlung einem Gaskompressor zugeleitet und dann nach Mischung mit dem aus der Anlage 73 entnommenen, von CO2 befreiten Rückführgas 71 wieder dem Generatorgas 80 nach dem Einschmelzvergaser 75 zur Kühlung zugeführt. Durch diese Rückführung des von CO2 befreiten Gases 71 können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das FINEX©-Verfahren ausgenützt werden und andererseits kann die 200817716 29

• · • t · · « > f · • · * s · « • « * erforderliche Kühlung des heißen Generatorgases 80 sichergestellt werden.

Das aus dem Speicherbehälter 79, wo die Eisenbriketts bzw. Eisenoxide mit entstaubtem und gekühltem Generatorgas 80 aus dem Einschmelzvergaser 75 erwärmt und reduziert werden, austretende Topgas kann in einem Nasswäscher gereinigt und dann ebenfalls der Anlage 73 zur Entfernung von C02 zugeführt werden.

In Fig. 5 wird die Erfindung anhand eines Sauerstoffhochofens dargestellt. Hier wird Eisenerz aus einer Sinteranlage 86 sowie Koks (nicht dargestellt) über eine Chargiereinrichtung von oben in den Hochofen 87 zugeführt. Sauerstoffhaltiges Gas 88 mit einem Sauerstoffgehalt > 80% wird in die Ringleitung des Hochofens 87 eingebracht, ebenso Kohle in Pulverform (nicht dargestellt). Im Reduktionsgasofen 89 wird Reduktionsgas 90 erwärmt, wobei für die Verbrennung Sauerstoff 02 und Verbrennungsluft zugeführt werden.

Gemeinsam mit kaltem oder vorgewärmtem Sauerstoff wird das erwärmte Reduktionsgas 90 in den Hochofen 87 eingebracht. Schlacke und Roheisen werden unten aus dem Hochofen 87 abgezogen. Im oberen Teil des Hochofens 87 wird das Top- oder Gichtgas 91 entnommen und In einem Staubabscheider oder Zyklon vorgereinigt und in einem Nasswäscher 93 weiter gereinigt. Das so gereinigte Top- oder Gichtgas 91 ist noch so heiß, dass dessen Energie in einem Abhitzekessel zur Dampferzeugung genützt und in weiterer Folge für die Absorption in der Anlage 1 verwendet werden könnte (nicht dargestellt).

Die Abwärme aus dem Reduktionsgasofen 89 kann ebenfalls in einem Abhitzekessel 92 und anschließend in der Anlage 1 genützt werden. Wie bei den Abhitzekesseln der anderen Fig. stellt auch hier der linke Kreislauf den Dampfkreislauf dar, der rechte Kreislauf dient zur Erwärmung und Verdampfung von Kondensat. 200817716 • · 30 • ·«·· ·« * * * · · · · • · * ι β · * * ♦ ··'-«· ♦ · * « * «·« · ·· m

Das gereinigte und gegebenenfalls gekühlte Topgas 91 kann teilweise direkt als Exportgas 4 aus dem Hochofensystem entnommen und einer optionalen Entspannungsturbine 94 und danach dem Exportgasbehälter 5 zugeführt werden. Ein anderer Teil kann einer Anlage 73 zur Druckwechseladsorption zur CO2-Entfernung zugeführt werden, wobei das gereinigte und rückzuführende Top- oder Gichtgas 91 zuvor in einem Gaskühler, der mit Kaltwasser gekühlt ist, abgekühlt wird und anschließend mit einem Kompressor verdichtet wird. Zusätzlich ist in Fig. 5 eine - strichliert dargestellte - Leitung vorgesehen, mit welcher das rückzuführende Topgas 91 an der Anlage 73 vorbei oder an Gaskühler und Anlage 73 vorbei als Brenngas in den Reduktionsgasofen 89 geleitet wird.

Das von CO2 gereinigte Produktgas wird als Reduktionsgas 91 entweder direkt und/oder nach einer Erwärmung im Reduktionsgasofen 89 wieder dem Hochofen 87 zugeführt. Das CO2 reiche Restgas 74 kann wie in Fig. 4 teilweise als Brenngas dem Reduktionsgasofen 89 zugeführt werden. Schließlich kann ein Teil des Restgases 74 dem Exportgas 4 vor Eintritt in den Exportgasbehälter 5 zur Kühlung zugeleitet werden (wobei, wie unter Fig. 4 erläutert, ein eigener Abhitzekessel zur Gewinnung von Niederdruckdampf angeordnet werden könnte), ein weiterer Teil dem Reduktionsgasofen 43 zur Erwärmung des Produktgases 31.

In Fig. 6 ist die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Kohlevergasungsanlage und einer Direktreduktionsanlage dargestellt. Die Direktreduktionsanlage 33 mit der Anlage 1 zur chemischen Absorption sowie die Dampferzeugungsanlage 34 sind im Wesentlichen wie in Fig. 3 ausgebildet. Es ist lediglich eine weitere CC>2-Entfernungsanlagel04 nach dem Gaskühler 51 für das Topgas 46 aus dem Reduktionsschacht 18 vorgesehen. 200817716 31

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Die Kohlevergasungsanlage besteht aus drei Teilbereichen: der linke Teilbereich zeigt die Kohlezufuhr 95, wobei die Kohle in den obersten Behälter zugeführt wird. Der mittlere Bereich zeigt die Vergasung 96 mit dem Vergasungsreaktor oben und darunter den Anlagenteilen zur Schlammbehandlung. Der rechte Bereich betrifft die mechanische Gasreinigung 97. Hier wird im oberen Bereich das Gas gewaschen, mit Niederdruckdampf behandelt und anschließend als Synthesegas 98 abgezogen. Im unteren Bereich wird das Waschwasser aus dem Vergasungsreaktor behandelt.

In der Gasnachbehandlung 99 wird beim Synthesegas 98 einerseits in einer Shiftanlage 100 mittels Wassergas-Shift-Reaktion der CO-Anteil reduziert, andererseits werden im Synthesegas 98 enthaltenes COS und HCN durch Hydrolyse in der Hydrolyseanlage 101 zerlegt. Die Wärme des derart gereinigten Synthesegases 98 kann in einem Abhitzekessel 102 genutzt werden, dessen Niederdruckdampf der Anlage 1 zur Regeneration des Absorbens zugeleitet werden kann. Zusätzlich kann auch ein Kühler 103 für das Synthesegas 98 vorgesehen werden, bevor es der Anlage 1 zugeführt wird. Dem Synthesegas könnte vor Eintritt in die Anlage 1 noch Energie durch eine Entspannungsturbine 94 entzogen werden.

Die Anlage 1 zur chemischen Absorption von C02 könnte, wie bereits erwähnt, jeweils auch durch eine physikalische Absorption ersetzt werden, was aber lediglich bei der Ausführung nach Fig. 6 aufgrund des höheren Drucks des Synthesegases wirtschaftlich und energetisch sinnvoll ist.

Auch die Anlagen des restlichen Hüttenwerkes können als Dampf- oder Wärmequelle verwendet werden, wie etwa Wärme aus der Konvertergaskühlung des Stahlkonverters oder aus dem Lichtbogenofen zur Stahlherstellung. 200817716 r

Bezugszeichenliste: 1 Anlage zur chemischen Absorption von CO2 2 Staubabscheider oder Zyklon 3 Nasswäscher 4 Exportgas 5 Exportgasbehälter 6 Abhitzekessel für Topgas 22 7 Nachkühler 8 Absorber 9 Stripper 10 Niederdruckdampf 11 Restgas nach Stripper 9 12 H2S-Reinigung 13 Erster Verdichter zur Verdichtung von C02 14 Kondensat 15 Atmosphäre 16 Dampfkessel 17 Zur Rohstofftrocknung (Kohle-, Feinkohle- oder Erztrocknung) 18 Reduktionsschacht der Direktreduktionsanlage 19 Reduktionsschacht der COREX®--Anlage 20 Stückerz, Pellets, Sinter und Additive 21 Reduktionsgas 22 Topgas aus Reduktionsschacht 19 23 Einschmelzvergaser 24 stückige Kohle 25 Kohle in Pulverform 26 Top- oder Generatorgas aus Einschmelzvergaser 23 27 heißes Metall und Schlacke 28 Abscheider für Feinerz 29 Überschussgas 30 Gaskompressor 31 von CO2 befreiten Gas (Produktgas) aus Absorber 8 32 COREX® Anlage 33 Direktreduktionsanlage 34 Dampferzeugungsanlage 200817716 • ·*ι » » · : 33 35 Dampf aus einem anderen Abhitzekessel 36 Staub aus Abscheider 28 37 Nasswäscher für Topgas 26 38 Zweiter Verdichter zur Verflüssigung von C02 39 verdichtetes C02 als Ersatz für Stickstoff 40 Wärmetauscher nach erstem Verdichter 13 41 Wärmetauscher nach zweitem Verdichter 38 42 Gebläse für Verbrennungsluft 43 Heizaggregat (Reduktionsgasofen) für Produktgas 31 44 Luftvorerhitzer 45 stückiges Erz und/oder die Pellets 46 Topgas aus Reduktionsschacht 18 47 Staubabscheider oder Zyklon für Topgas 46 48 Abhitzekessel für Topgas 46 49 Nasswäscher für Topgas 46 50 Kompressor für Topgas 46 51 Gaskühler für Topgas 46 52 Reduktionsgas als Kühlgas aus unterem Teil des Reduktionsschachtes 18 53 Abhitzekessel für Reduktionsgas 52 54 Nasswäscher für Reduktionsgas 52 55 Kompressor für Reduktionsgas 52 56 heiß brikettiertes Eisen oder niedrig reduziertes Eisen 57 Bypassleitung 58 Abhitzekessel für Top- oder Generatorgas 26 59 Abhitzekessel für Abhitze aus Reduktionsgasofen 43 60 FINEX® Anlage 61 Abhitzekessel für Abgas aus Reduktionsreaktoren 62-65 62 Erster Reduktionsreaktor 63 Zweiter Reduktionsreaktor 64 Dritter Reduktionsreaktor 65 Vierter Reduktionsreaktor 66 Feinerz und Additive 67 Erztrocknung 68 Reduktionsgas 69 Abgas aus Reduktionsreaktoren 62-65 •34 200817716 • » * · « · 70 Wäscher für Abgas 69 71 Rückführgas 72 Rückführgaskompressor 73 Anlage zur Druckwechseladsorption 74 Restgas 75 Einschmelzvergaser 76 stückige Kohle 77 Kohle in Pulverform 78 Eisenbrikettierung 79 Speicherbehälter 80 Generatorgas aus Einschmelzvergaser 75 81 kalte Eisenbriketts 82 heißes Metall und die Schlacke 83 Abscheider 84 Nasswäscher für Generatorgas 80 85 Überschussgas 86 Sinteranlage 87 Hochofen 88 Sauerstoffhaltiges Gas 89 Reduktionsgasofen 90 Reduktionsgas 91 Top- oder Gichtgas 92 Abhitzekessel für Reduktionsgasofen 89 93 Nasswäscher 94 EntSpannungsturbine 95 Kohlezufuhr 96 Vergasung 97 mechanische Gasreinigung 98 Synthesegas 99 Gasnachbehandlung 100 Shiftanlage 101 Hydrolyseanlage 102 Abhitzekessel 103 Kühler 104 Weitere C02-Entfernungsanlage

Claims

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35 ι · · » · . · · Patentansprüche 1. Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen (4) von Anlagen zur Roheisenherstellung oder von Synthesegasanlagen, wobei die von C02 gereinigten Abgase anschließend in einer Direktreduktionsanlage (33) eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet:, dass aus dem Abgas (4), das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, vor dessen Verwendung in einer Direktreduktionsanlage (33) das CO2 mittels chemischer Absorption (1) entfernt wird, wobei die Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise - entweder durch Niederdruckdampf zur Verfügung gestellt wird, der aus einer Dampfturbine eines Dampfkraftwerks und/oder einer Dampfturbine zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung verwendet wird, - und/oder durch Niederdruckdampf (10) aus einem Abhitzekessel (16) eines Dampfkraftwerks und/oder aus einem Abhitzekessel (6, 7, 58, 61, 92) zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung und/oder aus einem Abhitzekessel (59) zur Nutzung der Abhitze aus der Direktreduktionsanlage (33), - und/oder aus einer LuftZerlegungsanlage bezogen wird, - und/oder aus Prozessgasen (22, 26, 29, 69) von Anlagen zur Roheisenherstellung, von Synthesegasanlagen (98) 200817716 * *36 · ι * · * * · ψ und/oder von Direktreduktionsanlagen {11, 46, 52) bezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Absorptionsmittel Kaliumkarbonat verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Aminwäsche umfasst.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass primäre Amine, wie Methylamin, Monoethanolamin (MEA) und/oder Diglycolamin (DGA), zum Einsatz kommen.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sekundäre Amine, wie Diethanolamin (DEA) und/oder Diisopropanolamin (DIPA), zum Einsatz kommen.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass tertiäre Amine, wie Triethanolamin (TEA) und/oder Methyldiethanolamin (MDEA), zum Einsatz kommen.
7. Verfahren nach Anspruch 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass Aminosäuresalze zum Einsatz kommen.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Topgas (91) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen (87) mit Topgasrückführung, vom CO2 gereinigt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas (22, 26, 29, 69} aus einer 200817716

Schmelzreduktionsanlage und/oder Synthesegas (98) einer Synthesegasanlage gereinigt wird. 5
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas von Anlagen zur Roheisenherstellung zumindest eines der folgenden Prozessgase verwendet wird: - Überschussgas (29) aus einer Schmelzreduktionsanlage, - Topgas (22, 69) aus einer Schmelzreduktionsanlage oder aus einem Hochofen, 10 - Generatorgas (26) aus einer Schmelzreduktionsanlage - Restgas (74) aus einer in die Anlage zur Roheisenherstellung integrierten Anlage (73) zur CO2-Entfernung. 15
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas von Synthesegasanlagen das Synthesegas (98) verwendet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Prozessgas von Direktreduktionsanlagen (33) zumindest ein Teil des Topgases (46) verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels aus einer LuftZerlegungsanlage in Form von heißer Luft aus dem Hauptluftkompressor 20 200817716 • · :3tf und/oder dem Boosterluftkompressor oder deren Abwärme über ein Wärmeträgermedium verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Niederdruckdampf am Ende der Expansion der Dampfturbine entnommen wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der chemischen Absorption gewonnene CO2 reiche Gas (11) - gegebenenfalls nach Verdichtung (13} auf 5-11 barg - als Substitutgas für Stickstoff bei der Roheisenherstellung, bei der Synthesegasherstellung, bei der Direktreduktion und/oder zur Aufbereitung und Lagerung von C02 verwendet wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die bei der Verdichtung (13) des C02 reichen Gases (11) erzeugte Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet wird.
17. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend eine Direktreduktionsanlage (33) und eine Anlage (1) zur Entfernung von C02 mittels chemischer Absorption, dadurch gekennzeichnet, dass von der Anlage (1) zur C02-Abscheidung zumindest eine Leitung (31) zum Reduktionsschacht (18) der Direktreduktionsanlage (33) führt, um die von C02 gereinigten Abgase anschließend in der 200817716 39 * Direktreduktionsanlage (33) einzusetzen, und dass in die Anlage (1) zur C02-Abscheidung zumindest eine Leitung mündet für Abgas (4), das aus dem Verfahren der Roheisenherstellung oder der Synthesegasherstellung abgezogen wurde, und wobei der Anlagenteil (9) zur Regeneration des Absorptionsmittels - entweder so mit einer Dampfturbine eines Dampfkraftwerks oder einer Dampfturbine zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung verbunden ist, dass Niederdruckdampf aus der Dampfturbine zumindest teilweise in den Anlagenteil (9) zur Regeneration des Absorptionsmittels geleitet werden kann, - und/oder so mit dem Abhitzekessel (16) eines Dampfkraftwerks und/oder dem Abhitzekessel (6, 7) zur Nutzung der Abhitze aus der Roheisenherstellung und/oder dem Abhitzekessel (59) zur Nutzung der Abhitze aus der Direktreduktionsanlage (33) verbunden ist, dass Niederdruckdampf zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann, - und/oder so mit einer Luftzerlegungsanlage verbunden ist, dass die Wärme aus der Luftzerlegungsanlage zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann, - und/oder so mit Anlagen zur Roheisenherstellung, 200817716 4 · · · « * # * · 4 4 • · ν · # .*4 ο: Synthesegasanlagen und/oder Direktreduktionsanlagen verbunden ist, dass Wärme aus den Prozessgasen {11, 22, 26, 29, 46, 52, 69, 98) dieser Anlagen zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in die Anlage (1} zur C02-Abscheidung zumindest eine Leitung mündet für Topgas (91) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen (87) mit Topgasrückführung.
19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass in die Anlage (1) zur 002- Abscheidung zumindest eine Leitung mündet für Abgas (22, 26, 29, 69) aus einer Schmelzreduktionsanlage und/oder für Synthesegas (98) einer Synthesegasanlage.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verwendung von Wärme aus den Prozessgasen im Anlagenteil (9) zur Regeneration des Absorptionsmittels dieser mit Abhitzekesseln (6, 7, 40, 41, 48, 53, 58, 61, 102) für Leitungen für - Überschussgas (29) aus einer Schmelzreduktionsanlage, - Topgas (22, 69) aus einer Schmelzreduktionsanlage oder aus einem Hochofen, - Generatorgas (26) aus einer Schmelzreduktionsanlage, - Synthesegas (98) aus einer Synthesegasanlage,

200817716 - Topgas (46) aus einer Direktreduktionsanlage, - verbunden ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenteil (9) zur 5 Regeneration des Absorptionsmittels so mit einer LuftZerlegungsanlage verbunden ist, dass Wärme in Form von heißer Luft aus dem Hauptluftkompressor und/oder dem Boosterluftkompressor oder deren Abwärme über ein Wärmeträgermedium verwendet werden kann.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenteil (9) zur Regeneration des Absorptionsmittels so mit einem Wärmetauscher (40, 41) verbunden ist, der einem Verdichter (13, 38) zur Verdichtung des CO2 reichen Gases 15 (11) nachgeschaltet ist, dass die Wärme aus dem verdichteten C02 reichen Gas zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann.