DE102004036767B4 - Process for the production of pig iron in a blast-furnace operated with oxygen and recycled, from the liberated CO2, with the addition of hydrocarbons - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem Hochofen, bei dem ein Reduktionsgas als Ersatzreduktionsmittel eingesetzt wird, das aus rückgeführtem, vom CO¶2¶ befreitem Gichtgas unter Zusatz von hochreaktiven Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff erzeugt wird und (CO¶2¶ + H¶2¶O)-Gehalte aufweist, die auf < 15 Vol.-%, vorzugsweise < 10 Vol.-% begrenzt, sind. Das Reduktionsgas wird in die Hochtemperaturzone im Gestell und/oder in die Rast bzw. in den unteren Schacht zugeführt. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Roheisenerzeugung im Hochofen bei gleichzeitiger Rückführung von vollständig oder teilweise aus Gichtgas hergestelltem CO- und H¶2¶-reichem Reduktionsgas in den Hochofen zu realisieren, bei dem das Reduktionsgas auf die notwendigen Temperaturen von bis zu 1400 DEG C, vorzugsweise 800 bis 1000 DEG C, aufgeheizt wird, wobei der (CO¶2¶ + H¶2¶O)-Gehalt des Reduktionsgases auf < 15 Vol.-%, vorzugsweise auf < 10 Vol.-%, begrenzt wird. Die Begrenzung des (CO¶2¶ + H¶2¶O)-Gehaltes ist notwendig, um die erforderliche Reduktionsarbeit im Hochofen bei gleichzeitiger Senkung des Koksverbrauches leisten zu können. DOLLAR A Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das den Hochofen verlassende Gichtgas einer CO¶2¶-Entfernung nach einem den Stand der Technik repräsentierenden adsorptiven oder absorptiven Verfahren unterzogen wird und dieses CO¶2¶-arme Gichtgas gemeinsam mit Sauerstoff und einem hochreaktiven Kohlenwasserstoff der ...The invention relates to a process for the production of pig iron in a blast furnace, in which a reducing gas is used as a substitute reducing agent, which is generated from recirculated, liberated from CO¶2¶ blast furnace gas with the addition of highly reactive hydrocarbons and oxygen and (CO¶2¶ + H¶2 ¶O) contents which are limited to <15% by volume, preferably <10% by volume. The reducing gas is fed into the high-temperature zone in the frame and / or in the latch or in the lower shaft. DOLLAR A The invention has for its object to provide a method for pig iron production in the blast furnace with simultaneous recycling of CO gas and H¶2¶-rich reducing gas produced completely or partially from top gas in the blast furnace, wherein the reducing gas to the necessary temperatures of up to 1400 ° C., preferably 800 to 1000 ° C., the (CO 2 2+ + H 2 SO 2) content of the reducing gas being reduced to <15% by volume, preferably to <10% by volume , is limited. The limitation of the (CO¶2¶ + H¶2¶O) content is necessary in order to perform the required reduction work in the blast furnace while reducing the coke consumption. DOLLAR A The object is achieved in that the blast furnace leaving the blast furnace CO¶2¶ removal is subjected to a representative of the prior art adsorptive or absorptive process and this CO¶2¶-poor blast furnace gas together with oxygen and a highly reactive Hydrocarbon of ...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem Hochofen, bei dem ein Reduktionsgas als Ersatzreduktionsmittel eingesetzt wird, das aus rückgeführtem, vom CO2 befreiten Gichtgas unter Zusatz von hochreaktiven Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff erzeugt wird und (CO2 + H2O)-Gehalte aufweist, die auf < 15 Vol-%, vorzugsweise < 10 Vol-% begrenzt sind. Das Reduktionsgas wird in die Hochtemperaturzone im Gestell und/oder in die Rast bzw. in den unteren Schacht zugeführt.The invention relates to a process for the production of pig iron in a blast furnace, in which a reducing gas is used as a substitute reducing agent, which is generated from recirculated, freed from CO 2 blast furnace gas with the addition of highly reactive hydrocarbons and oxygen and (CO 2 + H 2 O) contents , which are limited to <15% by volume, preferably <10% by volume. The reducing gas is fed into the high-temperature zone in the frame and / or in the latch or in the lower shaft.

Aus dem Stand der Technik sind Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem mit Sauerstoff und rückgeführtem Gichtgas betriebenen Hochofen bekannt. Hierzu sind Blasformen im Gestell des Hochofens sowie zusätzliche Blasformen in der Rast und/oder im unteren Schacht angeordnet. So wird in DE 37 02 875 C1 ein Verfahren beschrieben, bei dem aus Gichtgas gewonnenes Reduktionsgas zusammen mit technischem Sauerstoff und Staubkohle durch Blasformen in das Gestell und in die Rast des Hochofens eingeführt werden. Zur Temperaturregelung wird den Blasformen im Gestell zusätzlich CO2 bzw. Wasserdampf zugeführt, was sich nachteilig auf den Wärmehaushalt und damit auf den Koksverbrauch auswirkt.The prior art discloses processes for producing pig iron in a blast furnace operated with oxygen and recycled blast furnace gas. For this purpose, blow molds in the frame of the blast furnace and additional blow molds in the detent and / or in the lower shaft are arranged. So will in DE 37 02 875 C1 described a method in which derived from top gas reducing gas are introduced together with technical oxygen and dust coal by blow molding in the frame and in the rest of the blast furnace. For temperature control, the blow molds in the frame additionally CO 2 or water vapor is supplied, which adversely affects the heat balance and thus on the coke consumption.

Nachteilig sind aus dem gleichen Grund auch die CO2 – bzw. Wasserdampfgehalte des in den Rastformen hergestellten Reduktionsgases, dessen Temperatur und Menge mit den Verhältnissen von dem aus Gichtgas gewonnenen Reduktionsgas zu Sauerstoff und zu Staubkohle eingestellt werden. Zur Erreichung der entsprechenden Temperaturen wird nicht nur ein Teil der zugeführten Staubkohle, sondern auch ein Teil des im Reduktionsgas vorhandenen CO + H2 mit dem zugeführten Sauerstoff zu CO2 und H2O verbrannt, wodurch das Reduktionspotential erheblich geschmälert wird.A disadvantage for the same reason, the CO 2 - or water vapor contents of the reducing gas produced in the locking molds, the temperature and quantity are set with the ratios of the reduction gas obtained from top gas to oxygen and to pulverized coal. To achieve the appropriate temperatures not only a portion of the supplied dust, but also a portion of the existing in the reducing gas CO + H 2 is burned with the oxygen supplied to CO 2 and H 2 O, whereby the reduction potential is significantly reduced.

Die in der DE 2 261 766 A vorgeschlagene Zuführung von Heizöl bzw. Staubkohle besitzt ebenso wie die Verwendung feinkörniger fester Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Kunststoffe, den Nachteil eines erhöhten Wasserdampfbedarfes für die Vergasung. Der dabei nicht umgesetzte Anteil dieses Wasserdampfbedarfes schmälert das Reduktionspotential. Wird andererseits auf den Zusatz von Wasserdampf verzichtet, kommt es zu erheblicher Russbildung. Weiterhin reagiert der eingesetzte Sauerstoff infolge der geringeren Reaktionsfähigkeit der genannten Stoffe verstärkt mit den CO- und H2-Anteilen des CO2-armen Gichtgases und setzt damit dessen Reduktionsfähigkeit zusätzlich herab.The in the DE 2 261 766 A proposed supply of fuel oil or coal has as well as the use of fine-grained solid hydrocarbons, such as plastics, the disadvantage of increased water vapor demand for gasification. The unreacted portion of this water vapor requirement reduces the reduction potential. If, on the other hand, the addition of water vapor is dispensed with, considerable soot formation occurs. Furthermore, the oxygen used due to the lower reactivity of the said substances reacts reinforced with the CO and H 2 -Anteilen of the CO 2 lean top gas, thus setting its reduction ability additionally reduced.

Um diesen Nachteil zu umgehen, gibt es verschiedene Lösungsvorschläge. So schlagen Minsheng Qin et.al. (Blast furnace operation with full oxygen blast. Ironmaking and Steelmaking 1988. Vol. 15, No. 6, S. 287–292) die indirekte Aufheizung auf 900°C in Wärmetauschern vor. In diesem Zustand wird das rückgeführte, von CO2 befreite Gichtgas in die Rastformen eingeblasen. Mit diesem Verfahren sind die Voraussetzungen dafür gegeben, dass mit dem Einbringen von heißem Reduktionsgas die gewünschten Vorteile bei der Reduktionsarbeit im Hochofenschacht erzielt werden können. Nachteilig sind der zusätzliche erforderliche Energiebedarf für die Reduktionsgaserhitzung sowie der materielle Aufwand für die Hochtemperaturwärmetauscher.To avoid this disadvantage, there are various solutions. So beat Minsheng Qin et.al. (Blast furnace operation with full oxygen blast, Ironmaking and Steelmaking 1988. Vol. 15, No. 6, pp. 287-292) Indirect heating to 900 ° C in heat exchangers. In this state, the recirculated, freed from CO 2 blast furnace gas is blown into the latching forms. With this method, the conditions are met that can be achieved with the introduction of hot reducing gas, the desired benefits in the reduction work in the blast furnace shaft. Disadvantages are the additional energy required for the reduction gas heating and the material costs for the high-temperature heat exchanger.

Ein anderer Weg wird in der DE 1 939 354 A vorgeschlagen, indem das Reduktionsgas durch teilweises oder vollständiges Umsetzen des CO2- und H2O-Anteiles eines aus der Reduktionszone des Hochofens abgezogenen "Abgases" mit einem Kohlenwasserstoff-Brennstoff in einem gesonderten, beheizten Reaktionssystem zu erzeugen ist. Das so erhaltene CO2- und H2O-arme Reduktionsgas soll heiß dem Hochofen zugeführt werden. Dabei wird vorausgesetzt, dass die Umsetzung der CO2- und H2O-Anteile dieses Abgases mit dem Kohlenwasserstoff-Brennstoff in Gegenwart der im Hochofenschacht anwesenden Eisenoxide bzw. durch reduziertes Eisen katalytisch beschleunigt wird. Die Nachteile bestehen in dem zusätzlichen Energiebedarf für die dabei im Hochofen ablaufenden endothermen Reaktionen sowie im zusätzlich erforderlichen Energiebedarf für die Gichtgaserhitzung und im materiellen Aufwand für die Hochtemperaturwärmetauscher.Another way will be in the DE 1 939 354 A proposed by the reduction gas by partially or completely reacting the CO 2 - and H 2 O content of an extracted from the reduction zone of the blast furnace "exhaust gas" is to be generated with a hydrocarbon fuel in a separate, heated reaction system. The thus obtained CO 2 - and H 2 O-lean reducing gas should be fed hot to the blast furnace. It is assumed that the conversion of the CO 2 and H 2 O content of this exhaust gas with the hydrocarbon fuel is catalytically accelerated in the presence of the iron oxides present in the blast furnace shaft or by reduced iron. The disadvantages are the additional energy required for the endothermic reactions taking place in the blast furnace as well as the additionally required energy requirement for the top gas heating and the material outlay for the high-temperature heat exchangers.

Es wurde auch vorgeschlagen, das von CO2 befreite Gichtgas eines mit technischem Sauerstoff betriebenen Hochofens durch partielle Oxidation zu erhitzen und dem Hochofen als heißes Reduktionsgas zuzuführen ( DE 2 261 766 A ). Der Nachteil dieser Verfahrensweise besteht darin, dass dadurch die CO- und H2-Gehalte dieses Reduktionsgases verringert und somit sein Reduktionspotential vermindert werden. Zusätzlich entstehen höhere (CO2 + H2O)-Gehalte, wie der Vergleich am Ende der unten angegebenen Beispielrechnung 1 zeigt.It has also been proposed to heat the CO 2 -related blast furnace gas of a technical-furnace furnace by partial oxidation and to supply it to the blast furnace as a hot reducing gas ( DE 2 261 766 A ). The disadvantage of this procedure is that it reduces the CO and H 2 contents of this reducing gas and thus reduces its reduction potential. In addition, higher (CO 2 + H 2 O) contents are formed, as the comparison at the end of the example calculation 1 given below shows.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Roheisenerzeugung im Hochofen bei gleichzeitiger Rückführung von vollständig oder teilweise aus Gichtgas hergestelltem CO2- und H2O-armem Reduktionsgas in den Hochofen zu realisieren, bei dem das Reduktionsgas auf die notwendigen Temperaturen von bis zu 1400°C, vorzugsweise 800 bis 1000°C, aufgeheizt wird, ohne einen Teil des CO- und H2-Anteiles des Reduktionsgases für die Aufheizung zu verbrennen und ohne eine materiell aufwendige indirekte Aufheizung des Reduktionsgases bis auf die gewünschte Temperatur für die Zuführung in den Hochofen betreiben zu müssen. Dabei soll der (CO2 + H2O)-Gehalt des Reduktionsgases < 15 Vol-%, vorzugsweise < 10 Vol-% sein, um die notwendige Reduktionsarbeit bei gleichzeitiger Senkung des Koksverbrauchs leisten zu können.The invention is therefore an object of the invention to provide a method for pig iron production in the blast furnace with simultaneous recycling of fully or partially made of blast furnace produced CO 2 - and H 2 O-poor reducing gas in the blast furnace, wherein the reducing gas to the necessary temperatures of up is heated to 1400 ° C, preferably 800 to 1000 ° C, without burning a portion of the CO and H 2 content of the reducing gas for heating and without a materially complex indirect heating of the reducing gas to the desired temperature for the supply to operate in the blast furnace. The (CO 2 + H 2 O) content of the reducing gas should be <15% by volume, preferably <10% by volume, in order to be able to perform the necessary reduction work while at the same time reducing the consumption of coke.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das den Hochofen verlassende Gichtgas einer CO2-Entfernung nach einem den Stand der Technik repräsentierenden adsorptiven oder absorptiven Verfahren unterzogen wird und dieses CO2-arme Gichtgas gemeinsam mit Sauerstoff und einem hochreaktiven Kohlenwasserstoff, der aus leichteren gasförmigen und/oder flüssigen Kohlenwasserstoffen besteht, der Vergasung nach dem Prinzip der partiellen autothermen Oxidation unterworfen wird. Dabei wird die Wärme für die Aufheizung des gebildeten (CO2 + H2O)-armen Reduktionsgases auf die für die Zuführung zum Hochofen gewünschte Temperatur von bis zu 1400°C, vorzugsweise 800 bis 1000°C, aus der Exothermie der Reaktionen CnHm + n/2 O2 = nCO + m/2 H2 + Q1 (1) CnHm + (n + m/2) O2 = nCO2 + m/2H2O + Q2 (2)gedeckt. Dabei wird die Reaktion (2) durch die Höhe der Sauerstoffzuführung so begrenzt, dass sich der (CO2 + H2O)-Gehalt auf < 15 Vol-%, vorzugsweise < 10 Vol-% einstellt.The object is achieved according to the invention by subjecting the blast furnace gas leaving the blast furnace to CO 2 removal according to an adsorptive or absorptive process which represents the state of the art, and this CO 2 -low blast furnace gas together with oxygen and a highly reactive hydrocarbon which consists of lighter gaseous hydrocarbons and / or liquid hydrocarbons, the gasification is subjected to the principle of partial autothermal oxidation. The heat for the heating of the formed (CO 2 + H 2 O) -reduction reducing gas to the desired temperature for the supply to the blast furnace of up to 1400 ° C, preferably 800 to 1000 ° C, from the exotherm of the reactions C n H m + n / 2 O 2 = nCO + m / 2 H 2 + Q 1 (1) C n H m + (n + m / 2) O 2 = nCO 2 + m / 2H 2 O + Q 2 (2) covered. The reaction (2) is limited by the amount of oxygen supply so that the (CO 2 + H 2 O) content is set to <15% by volume, preferably <10% by volume.

Als hochreaktive Kohlenwasserstoffe für die Aufheizung des Reduktionsgases werden vorteilhafterweise solche verstanden, deren Moleküle weniger als 16 C-Atome aufweisen, wie z.B. die kohlenwasserstoffhaltigen Gase Methan, Äthan, Propan, Butan oder ihre Mischungen sowie flüssige Kohlenwasserstoffe aus dem Bereich der Flüssiggase sowie der Benzin-, Kerosin- und Dieselfraktion. Das (CO2 + H2O)-arme Reduktionsgas kann sowohl in das Gestell, in die Rast bzw. in den unteren Schacht als auch simultan in mehrere oder alle der genannten Einblasebenen dem Hochofen zugeführt werden.As highly reactive hydrocarbons for the heating of the reducing gas are advantageously understood those whose molecules have less than 16 carbon atoms, such as the hydrocarbon gases methane, ethane, propane, butane or their mixtures and liquid hydrocarbons from the field of liquefied gases and gasoline , Kerosene and diesel fraction. The (CO 2 + H 2 O) -reducing reducing gas can be supplied to the blast furnace both in the frame, in the detent and in the lower shaft as well as simultaneously in several or all of the mentioned Einblasebenen.

Die Erzeugung des (CO2 + H2O)-armen Reduktionsgases aus CO2-armem Gichtgas, Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff kann dabei sowohl in den Blasformen des Gestells, der Rast bzw. des unteren Schachts selbst oder in separaten außerhalb des Hochofens angeordneten Einrichtungen erfolgen. Sowohl das aus dem Gichtgas gewonnene CO2-arme Reduktionsgas als auch die Kohlenwasserstoffe können wahlweise durch indirekte Aufheizung auf vorzugsweise 200–600°C vorgewärmt werden, was zur Verringerung des Bedarfs an Sauerstoff und Kohlenwasserstoffen wie auch zu geringeren CO2- und H2O-Gehalten im Reduktionsgas führt. Die Begrenzung auf diese Vorwärmtemperaturen ist sinnvoll, weil bis in diesem Temperaturbereich einfache metallische Rekuperatoren eingesetzt werden können.The generation of the (CO 2 + H 2 O) -reduction gas from low-CO 2 lean gas, hydrocarbons and oxygen can be carried out both in the blow molds of the frame, the catch or the lower shaft itself or in separate outside of the blast furnace arranged facilities , Both the lean CO 2 reduction gas and the hydrocarbons recovered from the top gas can optionally be preheated by indirect heating to preferably 200-600 ° C, which reduces the need for oxygen and hydrocarbons as well as lower CO 2 and H 2 O Keeps in the reducing gas leads. The limitation to these preheating temperatures makes sense, because up to this temperature range simple metallic recuperators can be used.

Die Erfindung soll an nachfolgenden zwei Beispielen erläutert werden, wobei als Kohlenwasserstoff Methan ausgewählt wurde.The Invention will be explained in the following two examples, wherein as the hydrocarbon methane was selected.

Beispiel 1example 1

Es besteht die Absicht, in einem konventionell betriebenen Hochofen die Koksmenge pro Tonne Roheisen zu reduzieren, indem Sauerstoff anstelle von sauerstoffangereichertem Heißwind eingesetzt wird und ein Teil des Gichtgases nach Entfernung des CO2 aufgeheizt und als Ersatzreduktionsmittel den Blasformen im Gestell und den Blasformen in einer zweiten Einblasebene im unteren Schacht wieder zugeführt wird.It is the intention in a conventionally operated blast furnace to reduce the amount of coke per tonne of pig iron by using oxygen instead of oxygen enriched hot blast and heating some of the blast furnace gas after removal of CO 2 and as a replacement reductant the blow molds in the rack and the blow molds in a second Einblasebene in the lower shaft is fed back.

Der Betrieb des konventionellen Hochofens wird durch folgende Parameter gekennzeichnet: Roheisenproduktion 60 t/h Koksverbrauch 432 kg/t RE Öleinsatz 2 kg/t RE Kunststoffeinsatz 68 kg/t RE Heißwind 1180 Nm3/t RE Sauerstoffzusatz 38 Nm3/t RE Gichtgas 1820 Nm3/t RE davon 438 Nm3/t RE für Cowper 1382 Nm3/t RE für Export The operation of the conventional blast furnace is characterized by the following parameters: pig iron production 60 t / h coke consumption 432 kg / t RE oil feed 2 kg / t RE Plastic insert 68 kg / t RE hot blast 1180 Nm 3 / t RE addition of oxygen 38 Nm 3 / t RE Blast furnace gas 1820 Nm 3 / t RE from that 438 Nm 3 / t RE for Cowper 1382 Nm 3 / t RE for export

Nach der Umstellung auf den Sauerstoffbetrieb ergeben sich, bezogen auf die gleiche Roheisenproduktion und bei sonst gleichen Zusatzreduktionsmitteln, folgende Werte für Koksverbrauch und Gichtgaszusammensetzung bzw. -menge: Koksverbrauch 299 kg/t RE Oeleinsatz 2 kg/t RE Kunststoffeinsatz 68 kg/t RE Sauerstoff in Windformen 209 Nm3/t RE (CO2 + H2O)-armes Reduktionsgas 698 Nm3/t RE Gichtgas 1490 Nm3/t RE Gichtgasanalyse(tr): CO 55,1 Vol-% CO2 35,9 Vol-% H2 6,2 Vol-% N2 2,8 Vol-% After the conversion to the oxygen mode, the following values for coke consumption and blast furnace gas composition or quantity result, based on the same pig iron production and with otherwise the same additional reductants: coke consumption 299 kg / t RE Oeleinsatz 2 kg / t RE Plastic insert 68 kg / t RE Oxygen in wind forms 209 Nm 3 / t RE (CO 2 + H 2 O) -arm reducing gas 698 Nm 3 / t RE Blast furnace gas 1490 Nm 3 / t RE Blast furnace gas analysis (tr): CO 55.1% by volume CO 2 35.9% by volume H 2 6.2% by volume N 2 2.8% by volume

Zur Erzeugung des (CO2 + H2O)-armen Reduktionsgases wird ein Teil des Gichtgases einer CO2-Entfernung durch eine Monoäthanolaminwäsche (MEA-Wäsche) unterzogen, wodurch dieses für die Rückführung in den Hochofen vorgesehene Gas folgende Zusammensetzung erfährt: CO 83,4 Vol-% CO2 3,0 Vol-% H2 9,1 Vol-% N2 4,5 Vol-% To produce the (CO 2 + H 2 O) -reduction gas, a part of the top gas is subjected to a CO 2 removal by a monoethanolamine (MEA) scrubbing, whereby this gas provided for the return into the blast furnace is subjected to the following composition: CO 83.4% by volume CO 2 3.0% by volume H 2 9.1% by volume N 2 4.5% by volume

Das Reduktionsgas wird mit 900°C sowohl dem unteren Schacht als auch dem Gestell zugeführt. Um aufwendige Hochtemperaturwärmetauscher zu vermeiden, erfolgt die Aufheizung durch die exotherme Reaktion der partiellen Oxidation von Methan nach CH4 + 0,5 O2 = CO + 2H2 + 1,58 MJ/Nm3 The reducing gas is supplied at 900 ° C both the lower shaft and the frame. In order to avoid expensive high-temperature heat exchangers, the heating takes place by the exothermic reaction of the partial oxidation of methane CH 4 + 0.5 O 2 = CO + 2H 2 + 1.58 MJ / Nm 3

Zur Substitution von 133 kg des Hochofenkokses sind 698 Nm3/tRE (CO2 + H2O)-armes Reduktionsgas mit einer Temperatur von 900°C erforderlich. Zu seiner Erzeugung werden benötigt: CO2-armes Gichtgas nach MEA-Wäsche : 490,0 Nm3/tRE CH4: 72,1 Nm3/tRE O2: 66,5 Nm3/tRE Substitution of 133 kg of the blast furnace coke requires 698 Nm 3 / tRE (CO 2 + H 2 O) low-reduction gas at a temperature of 900 ° C. For its production are needed: CO 2 -low blast furnace gas after MEA scrubbing: 490.0 Nm 3 / tRE CH 4 : 72.1 Nm 3 / tRE O 2 : 66.5 Nm 3 / tRE

Zur Erzeugung des aus dem Gichtgas resultierenden Anteiles an (CO2 + H2O)-armem Reduktionsgas von 490 Nm3/tRE werden 741,5 Nm3/tRE Gichtgas der MEA-Wäsche zugeführt. Von der gesamten Gichtgasmenge von 1490 Nm3/tRE stehen danach 1490,0 – 741,5 = 748,5 Nm3/tRE für den Export zur Verfügung.To produce the resulting from the top gas portion of (CO 2 + H 2 O) -armem reducing gas of 490 Nm 3 / tRE 741.5 Nm 3 / tRE blast furnace of MEA laundry are supplied. Of the total topping gas volume of 1490 Nm 3 / tRE, 1490.0 - 741.5 = 748.5 Nm 3 / tRE are then available for export.

Das dem Hochofen zugeführte (CO2 + H2O)-arme Reduktionsgas besitzt nach der Aufheizung durch die partielle Oxidation auf 900°C folgende Zusammensetzung: CO 63,0 Vol-% CO2 6,7 Vol-% H2 23,8 Vol-% H2O 3,3 Vol-% N2 3,2 Vol-% The (CO 2 + H 2 O) low-reducing gas fed to the blast furnace has the following composition after being heated up by the partial oxidation to 900 ° C.: CO 63.0% by volume CO 2 6.7 vol% H 2 23.8% by volume H 2 O 3.3% by volume N 2 3.2% by volume

Die reduzierenden Bestandteile CO + H2 betragen 86,8 Vol-%, die oxidierenden Anteile CO2 + H2O liegen bei 10,0 Vol-%.The reducing components CO + H 2 are 86.8% by volume, the oxidizing components CO 2 + H 2 O are 10.0% by volume.

Würde die partielle Oxidation auf 900°C ohne Zusatz eines hochreaktiven Kohlenwasserstoffs erfolgen, so muss unter sonst gleichen Bedingungen mit folgender Gaszusammensetzung gerechnet werden: CO 75.5 Vol-% CO2 10.9 Vol-% H2 5.2 Vol-% H2O 3.9 Vol-% N2 4.5 Vol-% If the partial oxidation took place at 900 ° C. without addition of a highly reactive hydrocarbon, the following gas composition must be expected under otherwise identical conditions: CO 75.5% by volume CO 2 10.9 Vol% H 2 5.2% by volume H 2 O 3.9 Vol% N 2 4.5% by volume

Die reduzierenden Bestandteile CO + H2 würden dann 80,7 Vol-%, die oxidierenden Anteile CO2 + H2O würden 14,8 Vol-% betragen.The reducing components CO + H 2 would then be 80.7% by volume, the oxidizing components CO 2 + H 2 O would be 14.8% by volume.

Beispiel 2Example 2

Der Hochofen wird unter den gleichen Bedingungen betrieben wie im Beispiel 1 dargestellt. Zur Verminderung des Bedarfs an Sauerstoff und an Methan wird das in der MEA-Wäsche vom CO2 befreite Gichtgas auf 400°C vorgewärmt. Diese Vorwärmtemperatur wurde deshalb gewählt, weil bis zu dieser Temperatur problemlos einfache metallische Rekuperatoren zur indirekten Wärmeübertragung eingesetzt werden können. Zur Substitution von 133 kg des Hochofenkokses sind wegen des geringeren (CO2 + H2O)-Gehaltes von 6,57 Vol-% gegenüber 10,0 Vol-% im Beispiel 1 nur 636 Nm3/tRE Reduktionsgas mit nachfolgender Zusammensetzung erforderlich: CO 69,3 Vol-% CO2 4,7 Vol-% H2 20,7 Vol-% H2O 1,8 Vol-% N2 3,5 Vol-% The blast furnace is operated under the same conditions as shown in Example 1. To reduce the need for oxygen and methane, the blast furnace gas freed of CO 2 in the MEA scrubber is preheated to 400 ° C. This preheating temperature was selected because simple metallic recuperators for indirect heat transfer can easily be used up to this temperature. For the substitution of 133 kg of the blast furnace coke, only 636 Nm 3 / tRE reduction gas with the following composition is required because of the lower (CO 2 + H 2 O) content of 6.57% by volume compared to 10.0% by volume in Example 1: CO 69.3% by volume CO 2 4.7% by volume H 2 20.7% by volume H 2 O 1.8% by volume N 2 3.5% by volume

Zu seiner Erzeugung ebenfalls durch partielle Oxidation mit Sauerstoff werden benötigt: CO2-armes Gas nach MEA-Wäsche: 490 Nm3/tRE CH4: 49 Nm3/tRE O2: 46 Nm3/tRE For its production also by partial oxidation with oxygen are needed: Low CO 2 gas after MEA scrubbing: 490 Nm 3 / tRE CH 4 : 49 Nm 3 / tRE O 2 : 46 Nm 3 / tRE

In Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Hochofens und der Verfügbarkeit weiterer Ersatzreduktionsmittel wird das auf 900 °C aufgeheizte (CO2 + H2O)-armes Reduktionsgas gleichzeitig dem unteren Schacht und dem Gestell oder nur dem unteren Schacht zugeführt.Depending on the operating conditions of the blast furnace and the availability of other substitute reducing agents, the (CO 2 + H 2 O) -reducing gas heated to 900 ° C is simultaneously supplied to the lower pit and the cradle or only to the lower bunker.

Claims (5)

Verfahren zur Roheisenerzeugung in einem mit Sauerstoff und rückgeführtem, vom CO2 befreiten Gichtgas unter Zusatz von Kohlenwasserstoffen betriebenen Hochofen, dadurch gekennzeichnet, dass – das aus dem Hochofenprozeß rückgeführte Gichtgas einem absorptiven oder adsorptiven Prozeß zur CO2-Entfernung unterzogen wird, – das vom CO2 befreite Gichtgas gemeinsam mit Kohlenwasserstoffen und Sauerstoff einer autothermen partiellen Oxidation unterzogen wird, wobei unter Kohlenwasserstoffen solche verstanden werden, deren Moleküle weniger als 16 C-Atome aufweisen, wie z.B. Kohlenwasserstoffgase, wie Methan, Äthan u.a., oder ihre Mischungen, sowie flüssige Kohlenwasserstoffe aus dem Bereich der Flüssiggase sowie der Benzin-, Kerosin- oder Dieselfraktion, – die Relationen zwischen dem vom CO2 befreiten Gichtgas, den Kohlenwasserstoffen und dem Sauerstoff so gewählt werden, dass das als Reduktionsgas genutzte Vergasungsgas einen (CO2 + H2O)-Gehalt < 15 Vol-%, vorzugsweise < 10 Vol-% besitzt und Temperaturen aufweist, die bis zu 1400 °C betragen können und vorzugsweise zwischen 800 – 1000 °C liegen, – das entstandene Vergasungsgas als (CO2 + H2O)-armes Reduktionsgas mit Temperaturen von bis zu 1400 °C, vorzugsweise mit 800 – 1000°C, und einer (CO2 + H2O)-Konzentration < 15 Vol-%, vorzugsweise < 10 Vol%, im Gestell oder in der Rast bzw. im unteren Schacht oder simultan in mehreren oder allen der genannten Einblasebenen dem Hochofen zugeführt wird.Process for the production of pig iron in a blast furnace operated with oxygen and recirculated, freed of CO 2 with the addition of hydrocarbons, characterized in that - blast furnace gas recirculated from the blast furnace process is subjected to an absorptive or adsorptive CO 2 removal process, - that from CO 2 freed top gas is subjected together with hydrocarbons and oxygen of an autothermal partial oxidation, wherein hydrocarbons are understood as those whose molecules have less than 16 carbon atoms, such as hydrocarbon gases, such as methane, ethane, etc., or their mixtures, and liquid hydrocarbons the range of liquefied gases and the gasoline, kerosene or diesel fraction, - the relations between the top gas freed of CO 2 , the hydrocarbons and the oxygen are chosen so that the gas used as reducing gas a (CO 2 + H 2 O) - Content <15 vol.%, Preferably < Has 10% by volume and has temperatures which can be up to 1400 ° C and preferably between 800 - 1000 ° C, - the resulting gasification gas as (CO 2 + H 2 O) -armes reducing gas with temperatures of up to 1400 ° C, preferably with 800 - 1000 ° C, and a (CO 2 + H 2 O) concentration <15% by volume, preferably <10% by volume, in the frame or in the rest or in the lower shaft or simultaneously in several or all of the said Einblasebenen the blast furnace is supplied. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Vergasung der Kohlenwasserstoffe und aus dem CO2-armen Gichtgas resultierende heiße Reduktionsgas sowohl in den Blasformen des Gestells, der Rast bzw. des unteren Schachts selbst oder in separaten, außerhalb des Hochofens angeordneten Einrichtungen erzeugt wird.A method according to claim 1, characterized in that the hot reducing gas resulting from the gasification of the hydrocarbons and from the low-CO 2 blast furnace gas both in the blow molds of the frame, the latch or the lower shaft itself or in separate, arranged outside the blast furnace facilities is produced. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2-arme Gichtgas und ggf. die Kohlenwasserstoffe auf bis zu 600 °C, vorzugsweise auf 200 bis 500°C rekuperativ oder regenerativ vorgeheizt werden, bevor der Umsatz der Kohlenwasserstoffe mit technischem Sauerstoff vollzogen wird und die weitere Aufheizung des (CO2- + H2O)-armen Reduktionsgases damit geschieht.A method according to claim 1 to 2, characterized in that the low-CO 2 overhead gas and optionally the hydrocarbons are preheated to up to 600 ° C, preferably to 200 to 500 ° C recuperative or regenerative before the conversion of hydrocarbons with technical oxygen is carried out and the further heating of the (CO 2 - + H 2 O) -reduction reducing gas is done with it. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Blasformen im Gestell gleichzeitig andere, nicht vorgeheizte Ersatzreduktionsmittel eingeblasen werden.Method according to Claims 1 to 3, characterized that by the blow molding in the frame at the same time others, not preheated substitute reducing agents are injected. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das aus der Vergasung der Kohlenwasserstoffe und dem CO2-armen Gichtgas resultierende heiße Reduktionsgas in die Rast bzw. in den unteren Schacht eingeblasen wird, während den Windformen im Gestell weitere Ersatzreduktionsmittel zugeführt werden.A method according to claim 1 to 4, characterized in that the hot reducing gas resulting from the gasification of the hydrocarbons and the low-CO 2 blast furnace gas is injected into the detent or in the lower shaft, while the wind forms in the frame further replacement reducing agent are supplied.
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