BE1030059A1 - Device for the simplified binding of carbon dioxide from a metallurgical gas - 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.The present invention relates to a plant for binding carbon dioxide from a metallurgical gas 10, the plant 10 having a metallurgical gas feed, the metallurgical gas feed 20 being connected directly to a raw gas inlet 31 of a carbon dioxide separator 30, the carbon dioxide separator 30 having an exhaust gas outlet 32 and a carbon dioxide outlet 33 , wherein the carbon dioxide outlet 33 is connected to a desulfurizer 40, wherein the desulfurizer 40 is connected to a carbon fixer 50.
Description
Vorrichtung zur vereinfachten Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas.Device for the simplified binding of carbon dioxide from a metallurgical gas.
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 TreibhausgasesThe invention relates to a device for separating carbon dioxide from a mill gas in a simplified process and then feeding it to a fixation, for example a methanol synthesis. This reduces the emission of the greenhouse gas
Kohlendioxids in der Stahlherstellung vermieden.Carbon dioxide avoided in steel production.
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.Customary processes for separating carbon dioxide from industrial waste gases often provide for the gas stream to be compressed and desulfurized, for example to 20 bar, and then for example to bind the carbon dioxide in an amine solution and thus remove it from the gas stream. Appropriate test systems are currently being tested for blast furnace gas or other metallurgical waste gases.
Aus der EP 2 520 674 A1 ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenem Eisen bekannt.A device for producing molten iron is known from EP 2 520 674 A1.
Aus der KR 2010 0078749 A ist eine Vorrichtung zur Herstellung von geschmolzenemFrom KR 2010 0078749 A is a device for the production of molten
Metall bekannt, bei der Kohlendioxid gesammelt und recycelt wird.Metal known in which carbon dioxide is collected and recycled.
Aus der WO 2011 / 029 792 A1 ist ein Verfahren zur Entfernung von CO» aus Abgasen von Anlagen zur Roheisenherstellung bekannt.WO 2011/029 792 A1 discloses a method for removing CO from waste gases from pig iron production plants.
Aus der WO 2013 / 110 969 A2 ist ein Hochofen mit einem Recycling der Ofengase bekannt.A blast furnace with recycling of the furnace gases is known from WO 2013/110 969 A2.
Aus der WO 99 / 19520 A1 ist eine Vorrichtung zur direkten Eisenreduktion bekannt.A device for direct iron reduction is known from WO 99/19520 A1.
Aus der KR 2013 0048815 A ist ein Herstellverfahren von Methangas durch eine wässrige Gasumwandlungsreaktion bekannt.KR 2013 0048815 A discloses a process for producing methane gas using an aqueous gas conversion reaction.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein vereinfachtes Verfahren bereitzustellen, bei dem derThe object of the invention is to provide a simplified method in which the
Hüttengasstrom möglichst ohne weiteren Aufwand verwendet werden kann.Hüttengasstrom can be used as possible without further effort.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Anlage mit den in Anspruch 1 angegebenenThis problem is solved by the system specified in claim 1
Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.characteristics. Advantageous developments result from the dependent claims, the following description and the drawing.
Die erfindungsgemäße Anlage dient zur Bindung von Kohlendioxid aus einem Hüttengas.The system according to the invention is used to bind carbon dioxide from a metallurgical gas.
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 geringenThe carbon dioxide is thus removed from the furnace gas and fed to a fixation system in order to prevent the emission of this greenhouse gas. The plant thus has a metallurgical gas supply. In particular, a steel mill gas coming from a blast furnace can be supplied via this. Metallurgical gas usually has a low
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 demOverpressure, for example of about 300 mbar. The mill gas feed is directly connected to a raw gas inlet of a carbon dioxide separator. Directly means that there is no compressor in particular, so the metallurgical gas with the
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 auchMetallurgical gas own pressure is fed into the carbon dioxide separator. Prior desulfurization is also intentionally avoided. Of course, this has the negative side effect that, in addition to carbon dioxide, at least partially
Schwefelverbindungen, beispielsweise und insbesondere COS, CSz und Hz:S in demSulfur compounds, for example and in particular COS, CSz and Hz:S in the
Kohlendioxidabscheider mit aus dem Gasstrom abgetrennt werden. DerCarbon dioxide separator are separated with from the gas stream. The
Kohlendioxidabscheider weist weiter einen Abgasauslass und einen Kohlendioxidauslass auf. Aus dem Abgasauslass wird das vom Kohlendioxid befreite Hüttengas abgeführt.Carbon dioxide separator further has an exhaust gas outlet and a carbon dioxide outlet. The steel mill gas freed from carbon dioxide is discharged from the exhaust gas outlet.
Dieses kann beispielweise einer Verbrennung zugeführt werden, da es durch dieThis can, for example, be supplied to incineration, since it is caused by the
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 einerRemoval of carbon dioxide has an increased calorific value. Due to the hydrogen and carbon monoxide content, it can also be added elsewhere in the metallurgical process, for example instead of methane, in order to optimize the overall balance with regard to the release of carbon dioxide. The carbon dioxide outlet is equipped with a
Entschwefelungsvorrichtung verbunden. Somit werden die Schwefelverbindungen erst aus dem Kohlendioxid-Strom abgetrennt. Die Entschwefelungsvorrichtung ist mit einerConnected desulfurization device. Thus, the sulfur compounds are only separated from the carbon dioxide stream. The desulfurization device is equipped with a
Kohlenstofffixiervorrichtung verbunden. Eine Kohlenstofffixiervorrichtung im Sinne derConnected carbon fixation device. A carbon fixation device within the meaning of
Erfindung ist breit zu verstehen und kann beispielsweise und insbesondere eineInvention is to be understood broadly and can, for example, and in particular
Methanolsynthese sein. Ebenso kann die Kohlenstofffixiervorrichtung auch einebe methanol synthesis. Likewise, the carbon fixing device can also be a
Vorrichtung zur Erzeugung von festem Kohlenstoff aus Kohlendioxid sein, da festerApparatus for generating fixed carbon from carbon dioxide, since more solid
Kohlenstoff einfacher und sicherer endgelagert werden kann. Erfindungswesentlich ist somit, dass die Entschwefelung erst nach der Abtrennung des Kohlendioxids aus demCarbon can be disposed of more easily and safely. Essential to the invention is therefore that the desulfurization only after the separation of the carbon dioxide from the
Gasstrom und vor der Kohlenstofffixiervorrichtung erfolgt. Hierdurch sind die wenigstenGas flow and takes place before the carbon fixation device. As a result, the fewest
Modifikationen des ursprünglichen Hüttengasstromes notwendig, sodass dieModifications of the original metallurgical gas flow necessary, so that the
Gesamtenergiebilanz des Gesamtprozesses günstiger ist. Insbesondere kann auf eineOverall energy balance of the overall process is cheaper. In particular, on a
Druckerhöhung für den gesamten Hüttengasstrom verzichtet werden, welcher nur zu rund % aus Kohlendioxid besteht, sodass rund % nicht unnötig komprimiert werden.Increase in pressure for the entire metallurgical gas stream can be dispensed with, which consists of only about % carbon dioxide, so that about % is not unnecessarily compressed.
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 dieIn another embodiment of the invention, the carbon fixation device includes a hydrogen source, a compressor, and a synthesis reactor. The hydrogen source is particularly preferably a water electrolysis, which is preferably operated with regeneratively generated electrical energy. Preferably serves the
Kohlenstofffixiervorrichtung der Herstellung von Methanol. Alternativ zu einer bevorzugten chemischen Synthese insbesondere von Methanol in einem chemischenCarbon fixation device of the production of methanol. As an alternative to a preferred chemical synthesis, in particular of methanol in a chemical
Prozess kann die Kohlenstofffixierung in der Kohlenstofffixiervorrichtung auch beispielsweise biochemisch erfolgen, beispielsweise ebenfalls unter der Herstellung vonProcess, the carbon fixation in the carbon fixation device can also take place, for example, biochemically, for example also under the production of
Methanol.methanol.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Entschwefelungsvorrichtung eineIn a further embodiment of the invention, the desulfurization device is a
Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung. Dieses bedeutet, dass dieadsorption desulfurization device. This means that the
Schwefelverbindungen direkt an der Oberfläche derSulfur compounds directly on the surface of the
Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung adsorbiert und vorzugsweise gebunden werden.Adsorption desulfurization device are adsorbed and preferably bound.
Hierzu weist die Adsorptionsentschwefelungsvorrichtung beispielsweise und bevorzugtFor this purpose, the adsorption desulfurization device has, for example and preferably
Zinkoxid oder Kupfer auf. Zwar muss dann regelmäßig ein Austausch derzinc oxide or copper. Although then a regular exchange of the
Adsorptionsflächen erfolgen, aufgrund der geringen Schwefelgehalte im ppm Bereich ist diese effiziente, einfache und ansonsten verschleilsfreie Technik zielführend.Adsorption surfaces take place, due to the low sulfur content in the ppm range, this efficient, simple and otherwise wear-free technology is expedient.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Kohlendioxidabscheider eineIn a further embodiment of the invention, the carbon dioxide separator has a
Aminlösung auf. Weiter weist der Kohlendioxidabscheider einen Absorber und einenamine solution. Next, the carbon dioxide separator has an absorber and a
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 dendesorber up. In the absorber, the mill gas is guided past the amine solution, so that the carbon dioxide is absorbed by the amine solution. The amine solution is then heated and transferred to the desorber, where the carbon dioxide is expelled again and over the
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 demCarbon dioxide outlet is released again. The amine solution thus regenerated is transferred back to the absorber, heating the stream coming out of the absorber in a heat exchanger. Such carbon dioxide separators are the
Fachmann bekannt.known to those skilled in the art.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Kohlendioxidauslass und der Entschwefelungsvorrichtung ein Kompressor angeordnet.In a further embodiment of the invention, a compressor is arranged between the carbon dioxide outlet and the desulfurization device.
Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Anlage anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The system according to the invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment illustrated in the drawing.
Fig. 1 Schema einer beispielhaften AnlageFig. 1 Schematic of an exemplary system
In Fig. 1 ist eine beispielhafte Anlage 10 stark vereinfacht dargestellt. Aus einemIn Fig. 1 an exemplary system 10 is shown in a greatly simplified manner. From a
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 KohlendioxidhaltigeBlast furnace 60 is fed to the crude gas inlet 31 of the carbon dioxide separator 30 via a furnace gas feed line 20 . In the absorber 34, the furnace gas 34 is brought into contact with an amine solution, so that the carbon dioxide and also some sulfur compounds dissolve in the amine solution. This carbon dioxide
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. DasSolution is heated by the heat exchanger W and fed into the desorber 35. The carbon dioxide and the sulfur compounds escape there and the amine solution is regenerated and fed back into the absorber 34 via the heat exchanger W. The
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 derCarbon dioxide is supplied to the desulfurization device 40 through the carbon dioxide outlet 33 . The desulfurization device has copper-containing surfaces on which the sulfur-containing compounds are adsorbed. Therefore, these surfaces must be renewed at regular intervals. The cleaned carbon dioxide is the
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. DerCarbon fixation device 50 supplied. The carbon fixing device 50 has a power source 51, for example. So that the energy generated is environmentally friendly and as reliable as possible, the energy source 51 can consist of a combined solar field and wind farm, for example. In addition, the energy source 51 can also have an energy store, for example a battery or a capacitor. The energy source 51 is connected to the electrolyzer 52, in which water is split into hydrogen and oxygen using the electrical energy. The
Wasserstoff kann zur Zwischenspeicherung auch in einem Druckspeicher oder einemHydrogen can also be used for temporary storage in a pressure accumulator or a
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.Metal hydride storage are temporarily stored to compensate for fluctuations in the generation of renewable energy. The hydrogen is mixed with the carbon dioxide and fed to a methanol reactor 53 via a compressor K, where it is converted into methanol. The resulting methanol can then be landfilled, for example, to avoid carbon emissions.
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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 HochofenPlant for binding carbon dioxide from a metallurgical gas 20 metallurgical gas supply 30 carbon dioxide separator 5 31 raw gas inlet 32 exhaust gas outlet 33 carbon dioxide outlet 34 absorber 35 desorber 10 40 desulfurization device 50 carbon fixation device 51 energy source 52 electrolyzer 53 methanol reactor 60 blast furnace
K KompressorK compressor
W WärmetauscherW heat exchanger
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