BE1030059A1 - Vorrichtung zur vereinfachten Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anlage zur Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas 10, wobei die Anlage 10 eine Hüttengaszuführung aufweist, wobei die Hüttengaszufuhr 20 direkt mit einem Rohgaseinlass 31 eines Kohlendioxidabscheiders 30 verbunden ist, wobei der Kohlendioxidabscheider 30 einen Abgasauslass 32 und einen Kohlendioxidauslass 33 aufweist, wobei der Kohlendioxidauslass 33 mit einer Entschwefelungsvorrichtung 40 verbunden ist, wobei die Entschwefelungsvorrichtung 40 mit einer Kohlenstofffixiervorrichtung 50 verbunden ist.
Description
Vorrichtung zur vereinfachten Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um Kohlendioxid in einem vereinfachten Verfahren aus einem Hüttengas abzutrennen und anschließend einer Fixierung, beispielsweise einer Methanolsynthese, zuzuführen. Hierdurch wird die Emission des Treibhausgases
Kohlendioxids in der Stahlherstellung vermieden.
Übliche Verfahren zur Abtrennung von Kohlendioxid aus Industrieabgasen sehen oftmals vor, den Gasstrom beispielsweise auf 20 bar zu komprimieren und zu entschwefeln und anschließend das Kohlendioxid beispielweise in einer Aminlösung zu binden und so aus dem Gasstrom zu entfernen. Für Gichtgas oder andere Hüttenabgase werden derzeit entsprechende Versuchsanlagen erprobt.
Aus der EP 2 520 674 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenem Eisen bekannt.
Aus der KR 2010 0078749 A ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenem
Metall bekannt, bei der Kohlendioxid gesammelt und recycelt wird.
Aus der WO 2011 / 029 792 A1 ist ein Verfahren zur Entfernung von CO» aus Abgasen von Anlagen zur Roheisenherstellung bekannt.
Aus der WO 2013 / 110 969 A2 ist ein Hochofen mit einem Recycling der Ofengase bekannt.
Aus der WO 99 / 19520 A1 ist eine Vorrichtung zur direkten Eisenreduktion bekannt.
Aus der KR 2013 0048815 A ist ein Herstellverfahren von Methangas durch eine wässrige Gasumwandlungsreaktion bekannt.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren bereitzustellen, bei dem der
Hüttengasstrom möglichst ohne weiteren Aufwand verwendet werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenen
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.
Die erfindungsgemäße Anlage dient zur Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas.
Es wird somit das Kohlendioxid aus dem Hüttengas entfernt und einer Fixierung zugeführt, um die Emission dieses Treibhausgases zu verhindern. Die Anlage weist somit eine Hüttengaszuführung auf. Über diese kann insbesondere ein von einem Hochofen kommendes Hüttengas zugeführt werden. Hüttengas weist üblicherweise einen geringen
Überdruck, beispielsweise von etwa 300 mbar, auf. Die Hüttengaszufuhr ist direkt mit einem Rohgaseinlass eines Kohlendioxidabscheiders verbunden. Direkt bedeutet, dass insbesondere kein Kompressor vorhanden ist, das Hüttengas also mit dem dem
Hüttengas eigenen Druck in den Kohlendioxidabscheider zugeführt wird. Auch wird auf eine vorhergehende Entschwefelung absichtlich verzichtet. Dieses hat natürlich als negativen Nebeneffekt, dass neben Kohlendioxid auch wenigstens teilweise auch
Schwefelverbindungen, beispielsweise und insbesondere COS, CSz und Hz:S in dem
Kohlendioxidabscheider mit aus dem Gasstrom abgetrennt werden. Der
Kohlendioxidabscheider weist weiter einen Abgasauslass und einen Kohlendioxidauslass auf. Aus dem Abgasauslass wird das vom Kohlendioxid befreite Hüttengas abgeführt.
Dieses kann beispielweise einer Verbrennung zugeführt werden, da es durch die
Entfernung des Kohlendioxids einen erhöhten Brennwert hat. Ebenso kann es aufgrund des Gehalts an Wasserstoff und Kohlenmonoxid an anderer Stelle des Hüttenprozesses beispielsweise anstelle von Methan zugesetzt werden, um so die Gesamtbilanz bezüglich der Freisetzung von Kohlendioxid zu optimieren. Der Kohlendioxidauslass ist mit einer
Entschwefelungsvorrichtung verbunden. Somit werden die Schwefelverbindungen erst aus dem Kohlendioxid-Strom abgetrennt. Die Entschwefelungsvorrichtung ist mit einer
Kohlenstofffixiervorrichtung verbunden. Eine Kohlenstofffixiervorrichtung im Sinne der
Erfindung ist breit zu verstehen und kann beispielsweise und insbesondere eine
Methanolsynthese sein. Ebenso kann die Kohlenstofffixiervorrichtung auch eine
Vorrichtung zur Erzeugung von festem Kohlenstoff aus Kohlendioxid sein, da fester
Kohlenstoff einfacher und sicherer endgelagert werden kann. Erfindungswesentlich ist somit, dass die Entschwefelung erst nach der Abtrennung des Kohlendioxids aus dem
Gasstrom und vor der Kohlenstofffixiervorrichtung erfolgt. Hierdurch sind die wenigsten
Modifikationen des ursprünglichen Hüttengasstromes notwendig, sodass die
Gesamtenergiebilanz des Gesamtprozesses günstiger ist. Insbesondere kann auf eine
Druckerhöhung für den gesamten Hüttengasstrom verzichtet werden, welcher nur zu rund % aus Kohlendioxid besteht, sodass rund % nicht unnötig komprimiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Kohlenstofffixiervorrichtung eine Wasserstoffquelle, ein Kompressor und einen Synthesereaktor auf. Besonders bevorzugt ist die Wasserstoffquelle eine Wasserelektrolyse, welche bevorzugt mit regenerativ erzeugter elektrischer Energie betrieben wird. Bevorzugt dient die
Kohlenstofffixiervorrichtung der Herstellung von Methanol. Alternativ zu einer bevorzugten chemischen Synthese insbesondere von Methanol in einem chemischen
Prozess kann die Kohlenstofffixierung in der Kohlenstofffixiervorrichtung auch beispielsweise biochemisch erfolgen, beispielsweise ebenfalls unter der Herstellung von
Methanol.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Entschwefelungsvorrichtung eine
Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung. Dieses bedeutet, dass die
Schwefelverbindungen direkt an der Oberfläche der
Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung adsorbiert und vorzugsweise gebunden werden.
Hierzu weist die Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung beispielsweise und bevorzugt
Zinkoxid oder Kupfer auf. Zwar muss dann regelmäßig ein Austausch der
Adsorptionsflächen erfolgen, aufgrund der geringen Schwefelgehalte im ppm Bereich ist diese effiziente, einfache und ansonsten verschleilsfreie Technik zielführend.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Kohlendioxidabscheider eine
Aminlösung auf. Weiter weist der Kohlendioxidabscheider einen Absorber und einen
Desorber auf. Im Absorber wird das Hüttengas an der Aminlôsung vorbeigeführt, sodass das Kohlendioxid von der Aminlösung absorbiert wird. Die Aminlösung wird dann erwärmt in den Desorber überführt, wo das Kohlendioxid wieder ausgetrieben und über den
Kohlendioxidauslass wieder abgegeben wird. Die so regenerierte Aminlösung wird zurück in dem Absorber überführt, wobei diese den aus dem Absorber kommenden Strom in einem Wärmetauscher erwärmt. Derartige Kohlendioxidabscheider sind dem
Fachmann bekannt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Kohlendioxidauslass und der Entschwefelungsvorrichtung ein Kompressor angeordnet.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Fig. 1 Schema einer beispielhaften Anlage
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Anlage 10 stark vereinfacht dargestellt. Aus einem
Hochofen 60 wird ein Hüttengas über eine Hüttengaszuführung 20 dem Rohgaseinlass 31 des Kohlendioxidabscheiders 30 zugeführt. Im Absorber 34 wird das Hüttengas 34 mit einer Aminlösung in Kontakt gebracht, sodass sich das Kohlendioxid und eben auch einige Schwefelverbindungen in der Aminlösung lösen. Diese Kohlendioxidhaltige
Lösung wird durch den Wärmetauscher W erwärmt und in den Desorber 35 geführt. Dort entweicht das Kohlendioxid und die Schwefelverbindungen und die Aminlösung wird regeneriert und über den Wärmetauscher W zurück in den Absorber 34 geführt. Das
Kohlendioxid wird durch den Kohlendioxidauslass 33 der Entschwefelungsvorrichtung 40 zugeführt. Die Entschwefelungsvorrichtung weist Kupferhaltige Oberflächen auf, an die die schwefelhaltigen Verbindungen adsorbiert werden. Daher müssen diese Oberflächen in regelmäßigen Abständen erneuert werden. Das gereinigte Kohlendioxid wird der
Kohlenstofffixiervorrichtung 50 zugeführt. Die Kohlenstofffixiervorrichtung 50 weist beispielsweise eine Energiequelle 51 auf. Damit die erzeugte Energie umweltfreundlich ist und möglichst zuverlässig kann die Energiequelle 51 beispielsweise aus einem kombinierten Solarfeld und Windpark bestehen. Zusätzlich kann die Energiequelle 51 zusätzlich einen Energiespeicher, beispielsweise eine Batterie oder einen Kondensator aufweisen. Die Energiequelle 51 ist mit dem Elektrolyseur 52 verbunden, in dem Wasser mit der elektrischen Energie in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten wird. Der
Wasserstoff kann zur Zwischenspeicherung auch in einem Druckspeicher oder einem
Metallhydridspeicher zwischengespeichert werden, um Schwankungen der Erzeugung regenerativer Energie auszugleichen. Der Wasserstoff wird mit dem Kohlendioxid vermischt und über einen Kompressor K einem Methanolreaktor 53 zugeführt und dort zu Methanol umgesetzt. Das entstandene Methanol kann dann beispielsweise deponiert werden, um Kohlenstoffemissionen zu vermeiden.
Bezugszeichen
Anlage zur Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas 20 Hüttengaszufuhr 30 Kohlendioxidabscheider 5 31 Rohgaseinlass 32 Abgasauslass 33 Kohlendioxidauslass 34 Absorber 35 Desorber 10 40 Entschwefelungsvorrichtung 50 Kohlenstofffixiervorrichtung 51 Energiequelle 52 Elektrolyseur 53 Methanolreaktor 60 Hochofen
K Kompressor
W Wärmetauscher
Claims (6)
1. Anlage zur Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas (10), wobei die Anlage (10) eine Hüttengaszuführung aufweist, wobei die Hüttengaszufuhr (20) direkt mit einem Rohgaseinlass (31) eines Kohlendioxidabscheiders (30) verbunden ist, wobei der Kohlendioxidabscheider (30) einen Abgasauslass (32) und einen Kohlendioxidauslass (33) aufweist, wobei der Kohlendioxidauslass (33) mit einer Entschwefelungsvorrichtung (40) verbunden ist, wobei die Entschwefelungsvorrichtung (40) mit einer Kohlenstofffixiervorrichtung (50) verbunden ist.
2. Anlage (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kohlenstofffixiervorrichtung (50) eine Wasserstoffquelle, ein Kompressor (K) und einen Synthesereaktor aufweist.
3. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschwefelungsvorrichtung (40) eine Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung (40) ist.
4. Anlage (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Entschwefelungsvorrichtung (40) Zinkoxid oder Kupfer aufweist.
5. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlendioxidabscheider (30) eine Aminlösung aufweist.
6. Anlage (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kohlendioxidauslass (33) und der Entschwefelungsvorrichtung (40) ein Kompressor (K) angeordnet ist.
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