DE69908263T2 - Integrierte Schwammeisenherstellung und Krafterzeugung - Google Patents

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Description

  • Technisches Gebiet
  • Diese Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Herstellung von Eisen durch die Direktreduktion von Eisenerz entsprechend dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bzw. 5.
  • Stand der Technik
  • Eisenerz oder Eisenoxid wird zu metallischem Eisen direktreduziert, indem das Eisenerz direkt mit einem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht wird. Die Direktreduktion von Eisenerz zur Erzeugung von metallischem Eisen verbraucht signifikante Energiemengen, aber die optimale geographische Stelle solcher Direktreduktionsanlagen liegt oft in Gebieten, in denen zusätzliche Energie zum Betreieben der Anlage nicht ohne weiteres und effizient verfügbar ist.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Eisen gemäß des Oberbegriffs der Ansprüche 1 und 5 ist aus CN-A-1 109 510 bekannt, wobei reduzierendes Gas aus Kohle, Sauerstoff und Kohlendioxid hergestellt wird. Der Sauerstoff wird durch eine Sauerstoffstation bereitgestellt und das reduzierende Gas wird in Reduktionsöfen verwendet, wobei deren reduziertes Rückstandsgas zyklisch oder für die Elektrizitätserzeugung wiederverwendet wird.
  • Aus GB-A-2 084 611 ist die Erzeugung von reduzierendem Gas bekannt, welches größtenteils aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, in einer Reformierungseinheit aus Erdgas und Dampf herzustellen. Das reduzierende Gas wird in einem Reduktionsreaktor verwendet, wobei an der Oberseite des Reaktors austretendes Gas in einem Abschreckkühler gekühlt und entwässert wird. Nach der Durchleitung durch eine Kohlendioxidentfernungseinheit wird dieses Gas zu dem Reduktionsreaktor zurückgeführt.
  • EP-A-269 609 offenbart einen Direktreduktionsofen, in dem Reduktionsgas zum Herstellen von reduziertem Erz aus Eisenerz eingespeist wird. Eine Luftzerlegungseinheit wird zum Erzeugen von Sauerstoff enthaltendem Gas benutzt. Die Gase von der Luftzerlegungseinheit werden zum Erzeugen des reduzierenden Gases in einem Einschmelzvergaser verwendet. Von der Direktreduktionszone abgezogenes Kopfgas wird durch einen Kühler geleitet und in einem Kompressor verdichtet, bevor es mit einem Gemisch aus komprimierter Luft und Stickstoff enthaltendem Gas von der Luftzerlegungseinheit in einer Brennerkammer vermischt wird. Das Gasgemisch von der Brennerkammer wird durch eine Gasturbine zum Erzeugen von Elektrizität expandiert.
  • Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens für die Herstellung von Eisen durch die Direktreduktion von Eisenerz, das an jedem geographischen Ort unabhängig von der äußeren Verfügbarkeit von Energie bei einem derartigen Ort effizient betrieben werden kann.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die obigen und weitere Aufgaben, die dem Fachmann anhand dieser Beschreibung deutlich werden, werden durch die vorliegende Erfindung gelöst, deren einer Aspekt in einem Verfahren zum Herstellen von Eisen gemäß Anspruch 1 besteht.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Herstellen von Eisen gemäß Anspruch 5.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Synthesegas" ein Kohlenmonoxid und Wasserstoff aufweisendes Gemisch.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Eisenerz" ein oder mehrere Oxide von Eisen wie z. B. Ferrioxid und Ferrooxid.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Trockner" eine Ausrüstung, die Feuchtigkeit von einem Gasgemisch abführen kann. Die Ausrüstung kann ein Material wie z. B. ein Adsorptionsmittel verwenden, um Wasserdampf von dem Gasgemisch abzuführen, oder eine Wärmeaustauschanordnung wie z. B. einen Kühler und einen nachfolgenden Phasenseparator, um kondensiertes Wasser von dem Gasgemisch zu entfernen.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Gasturbine" eine Einheit, die einen Luftkompressor, einen Combustor und einen Gasexpander zur Erzeugung von Wellenkraft aus der Verbrennung eines geeigneten Brennstoffs bei erhöhtem Druckpegel kombiniert. Typischerweise sind der Luftkompressor und die Gasexpanderkomponenten auf gemeinsamen Wellen montiert, die ebenfalls andere Energie verbrauchende Fluidkomponenten oder einen elektrischen Generator antreiben können.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Einsatzluft" ein hauptsächlich Sauerstoff und Stickstoff aufweisendes Gemisch wie z. B. Umgebungsluft.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Luftzerlegungsanlage" eine Ausrüstung, die Einsatzluft zerlegen und mindestens Sauerstoff oder Stickstoff erzeugen kann.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "kryogene Luftzerlegungsanlage" eine Luftzerlegungsanlage, die mindestens über eine Kolonne verfügt und wobei mindestens ein Teil des Betriebs der Kolonne bei Temperaturen bei oder unter 150° Kelvin (K) durchgeführt wird.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Kolonne" eine Destilations- oder Fraktionierkolonne oder – zone, d. h. eine Kontaktkolonne oder -zone, in der flüssige und dampfförmige Phasen im Gegenstrom in Kontakt gebracht werden, um eine Trennung eines Fluidgemisches zu bewirken, z. B. indem die dampfförmige und die flüssige Phase an einer Reihe von vertikal in Abstand innerhalb der Kolonne angebrachten Böden oder Platten und/oder an Packungselementen wie z. B. strukturierter oder Zufallspackung in Kontakt gebracht werden.
  • Wie hier verwendet bezeichnet der Begriff "Druckwechseladsorptions-Luftzerlegungsanlage" eine Luftzerlegungsanlage zum Ausführen der Zerlegung von Einsatzluft, welche die prinzipiellen Schritte der Adsorption, während derer eine Einsatzluftkomponente bevorzugt auf dem Adsorptionsmittel adsorbiert, und der Regenerierung oder Desorption aufweist, wobei die bevorzugt adsorbierte Komponente von dem Adsorptionsmittel durch eine Druckreduktion entfernt wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform, die kein Teil der Erfindung ist und wobei der Synthesegasgenerator ein Reformierer ist.
  • 2 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform, die kein Teil der Erfindung ist und in der zwei unterschiedliche Synthesegasgeneratoren benutzt werden.
  • 3 ist ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform, die kein Teil der Erfindung und die große Mengen von Abgasrückführung verwendet.
  • 4 ist ein Ablaufdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, in der sowohl von der Luftzerlegungsanlage erzeugter Sauerstoff wie Stickstoff verwendet werden.
  • 5 ist ein Ablaufdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, in der ein fester oder schwerer flüssiger Brennstoff zur Erzeugung des Synthesegases verwendet wird.
  • Die Bezugszeichen in den Figuren sind für die allgemeinen Elemente die Gleichen.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die Erfindung verwendet ein Nebenprodukt der Direktreduktion von Eisenerz zur Energieerzeugung und vorzugsweise ebenso als Rückführung zu dem Direktreduktionsverfahren selbst. Die Energieerzeugung erleichtert die Anordnung der Direktreduktionsanlage an Orten, wo Energie nicht einfach verfügbar ist, und die Rückführung verbessert diese Erleichterung durch ein Reduzieren der Energieerfordernisse des Direktreduktionsverfahrens. Das System ist weiterhin mit einer Luftzerlegungsanlage wie z. B. einer kryogenen Luftzerlegungsanlage integriert, wodurch sich die Vorteile der gesamten Anordnung weiter erhöhen.
  • Die Erfindung wird ausführlich mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben werden. Nun auf die 1 Bezug nehmend, die sich auf keine Ausführungsform der Erfindung bezieht, wird Kohlenwasserstofffluid 100, das typischerweise und vorzugsweise hauptsächlich aus Methan bestehendes Erdgas aufweist, jedoch auch teilweise oder vollständig aus anderen leichten Kohlenwasserstoffen bis zu und einschließlich verdampftem Naphtha bestehen kann, mit zurückgeführtem Abgas 105 zur Ausbildung eines Einsatzstroms 110 vermischt, der in einen Synthesegenerator 500 eingeleitet wird. In der in 1 illustrierten Ausführungsform ist der Synthesegasgenerator 500 ein Reformierer. Innerhalb des Reformierers 500 reagiert Kohlendioxid mit Kohlenwasserstoff in einer endothermischen Reaktion zur Ausbildung von Synthesegas. Dem Reformierer 500 kann durch die Verbrennung von Erdgas wie durch ein Element 115 dargestellt Wärme zugeführt werden, um die endothermischen Reaktionen anzutreiben. Ein Synthesegas 120, das in dem Synthesegasgenerator 500 erzeugtes Kohlenmonoxid und Wasserstoff sowie von dem Direktreduktionsreaktor zurückgeführtes Kohlenmonoxid und Wasserstoff beinhaltet, wird vorzugsweise und wie in 1 dargestellt ohne jede Kühlung über die aus der natürlichen Wärmeübertragung resultierende Kühlung hinaus in einen Direktreduktionsreaktorbehälter 510 eingespeist.
  • Eisenerz 210 wird in den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 eingeleitet und innerhalb des Behälters 510 tritt das Eisenerz mit dem heißen Synthesegas in Kontakt, das im allgemeinen bei einer Temperatur innerhalb des Bereichs von 760° C bis 982° C (1400°F bis 1800°F) vorliegt, und das Eisenerz reagiert mit dem Synthesegas. Die Reaktion des Synthesegases mit dem Eisenerz reduziert das Eisenerz zu metalli schem Eisen und erzeugt Kohlendioxid sowie Wasserdampf. Das resultierende Eisen wird von dem Direktreduktionsreaktorbehälter 510 wie dargestellt in einem Strom 220 gewonnen.
  • Abgas 125 von dem Direktreduktionsreaktorbehälter 150, das Kohlendioxid und Wasserdampf von der Direktreduktionsreaktion sowie nicht reagiertes Kohlenmonoxid und Wasserstoff aufweist, wird in einen Trockner 520 eingespeist, in dem das Abgas gekühlt und mindestens ein Teil des Wasserdampfs in dem Abgas von dem Reaktor 510 kondensiert wird. Das sich ergebende kondensierte Wasser wird von dem Trockner 520 wie dargestellt in einem Strom 200 entfernt und das resultierende Trocknerabgas wird in einem Strom 130 von dem Trockner 520 zu einem ersten Kompressor 530 geleitet, wo es auf einen Druck verdichtet wird, der im allgemeinen innerhalb des Bereichs von 2,07 bis 20,7 bar (30 bis 300 pound pro inch2 absolut (psia)) liegt. Es sollte sich verstehen, dass trotz der Behandlung des Abgases 125 zwecks Entfernung eines Teils des in ihm enthaltenen Wasserdampfs das sich ergebende Trocknerabgas 130 tatsächlich immer noch etwas Wasserdampf zurückhält und bei den Austrittsbedingungen von dem Trockner 520 gesättigt werden kann.
  • Ein Teil 105 eines sich ergebenden komprimierten Abgases 135 von dem ersten Kompressor 530 wird zurückgeführt. In der in 1 dargestellten Ausführungsform wird der Teil 105 zu einem Reformierer 500 zurückgeführt. Ein weiterer Teil 140, der im allgemeinen von etwa 5 bis 70 % des Trocknerabgases aufweist, wird zu einem zweiten Kompressor 540 geführt, in dem er weiter auf einen Druck verdichtet wird, der im allgemeinen innerhalb des Bereichs von 10,3 bis 34,5 bar (150 bis 500 psia) liegt. Anschließend wird das weiter komprimierte Trocknerabgas 145 in eine Gasturbine 560 eingespeist, wo es zur Erzeugung von Energie verbrannt wird. Falls erwünscht kann zusätzlicher Brennstoff wie z. B. Erdgas 150 der Gasturbine 560 zugeführt werden, um vermehrte Energie zu erzeugen. Die von der Gasturbine 560 erzeugte Energie, welche in schematischer Weise als 155 dargestellt ist, kann elektrisch oder mechanisch sein. Das heißt, die Turbine 560 kann zum Antreiben eines Generators oder zum direkten Antreiben einer Maschine wie z. B. eines Kompressors verwendet werden.
  • 2 illustriert eine Ausführungsform, die kein Teil der Erfindung ist und in der zusätzliches Synthesegas erzeugt wird, indem entweder eine Teiloxidationseinheit oder eine Autothermeneinheit als ein zweiter Synthesegasgenerator benutzt wird. Die Elemente der in 2 illustrierten Ausführungsform der Erfindung, die denjenigen der in 1 dargestellten Ausführungsform entsprechen, tragen die gleichen Zahlen und werden nicht erneut ausführlich beschrieben werden.
  • Nun auf die 2 Bezug nehmend wird die Einsatzluft 10 in eine Luftzerlegungsanlage 700 eingeleitet. Vorzugsweise ist die Luftzerlegungsanlage 700 eine kryogene Luftzerlegungsanlage, obgleich sie auch eine Druckwechseladsorptions-Luftzerlegungsanlage sein kann. Innerhalb der Luftzerlegungsanlage 700 wird die Einsatzluft in einen Produktsauerstoff 15 und einen optionalen Produktstickstoff 20 zerlegt. Wenn die Luftzerlegungsanlage eine kryogene Luftzerlegungsanlage ist, können auch andere Produkte wie z. B. Argon und/oder flüssiger Sauerstoff, dargestellt als ein Produktstrom 21, erzeugt werden. Der in der Luftzerlegungsanlage erzeugte Sauerstoff 15 mit einer Sauerstoffkonzentration von mindestens 70 Mol.% und vorzugsweise von mindestens 90 Mol.% wird zusammen mit Kohlenwasserstofffluid 101 in den Synthesegasgenerator 501 eingespeist, wobei dieses Fluid durch die gleiche Zusammensetzung wie das Fluid 100 gekennzeichnet sein kann und im allgemeinen von der gleichen Quelle wie das Kohlenwasserstofffluid 100 stammt.
  • Der Synthesegasgenerator 501 kann entweder eine Teiloxidationseinheit oder eine Autothermeneinheit sein. In einer Teiloxidationseinheit reagiert der Sauerstoff mit dem Kohlenwasserstofffluid zur Erzeugung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff. In einer Autothermeneinheit wird durch die partielle Oxidation von Kohlenwasserstoff mit Sauerstoff von der Luftzerlegungsanlage ebenfalls Kohlenmonoxid und Wasserstoff erzeugt, jedoch in einem kleineren Ausmaß als in der Teiloxidationseinheit, und zusätzlich wird der Autothermeneinheit Dampf zugeführt, um durch einen Dampf-Kohlenwasserstoff-Reformierungsprozess zusätzliches Kohlenmonoxid und Wasserstoff zu erzeugen. Danach wird das in dem Synthesegasgenerator 501 erzeugte Synthesegas in den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 eingespeist. Vorzugsweise und wie in 2 dargestellt wird Synthesegas von dem Generator 501 in einem Strom 118 in den Strom 120 eingeleitet, um einen kombinierten Strom 121 auszubilden, der in den Reaktorbehälter 510 übergeleitet wird. Der Rest des in 2 illustrierten Systems ist ähnlich wie das in 1 dargestellte System beschaffen. Falls erwünscht kann ein Teil des Trocknerabgases 130 wie dargestellt als ein Strom 131 entnommen und an einer anderen Stelle in dem Verfahren verwendet werden, beispielsweise als eine Brennstoffquelle, um in dem Reformierer 500 benutzte Wärme zu erzeugen.
  • 3 illustriert eine Ausführungsform, die keinen Teil der Erfindung bildet und in der Abgas sowohl stromauf wie stromab von dem Synthesegasgenerator zurückgeführt wird. Die Bezugszeichen sind in 3 für die allgemeinen Elemente die Gleichen wie in den anderen Zeichnungen und diese allgemeinen Elemente werden nicht erneut ausführlich erläutert werden.
  • Nun auf die 3 Bezug nehmend wird das komprimierte Abgas 135 in einen Teil 140 und einen Teil 36 aufgeteilt. Ein erster Anteil 160 des Teils 36 wird in den Einsatz für den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 zurückgeführt. Ein zweiter Anteil 137 wird zusammen mit Brennstoff 115 in ein befeuertes Heizgerät 600 eingespeist. Erwärmtes Abgas 305 von dem befeuerten Heizgerät 600 wird anschließend in dem Strom 100 weitergeleitet und der sieh ergebende kombinierte Strom 110 wird in die Teiloxidationseinheit 500 eingeführt, wo Synthesegas erzeugt wird. Der heiße Syngasstrom 118 von der Teiloxidationseinheit 500 wird mit dem Abgasrückführstrom 160 zur Ausbildung eines Stroms 320 kombiniert, der danach in den Reaktorbehälter 510 eingespeist wird. Die Verwendung des befeuerten Heizgeräts optimiert die Gesamtkosten des Systems. Das Vorwärmen eines Teils des zurückgeführten Gases reduziert die für die Aufrechterhaltung der endothermischen Reformierungsreaktionen in der Teiloxidationseinheit erforderliche Menge an Sauerstoff.
  • 4 illustriert eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, in welcher der Synthesegasgenerator entweder eine Teiloxidationseinheit oder eine Autothermeneinheit und die Luftzerlegungsanlage eine kryogene Luftzerlegungsanlage ist. Die Bezugszeichen in 4 sind für die allgemeinen Elemente die Gleichen wie in den anderen Zeichnungen und diese allgemeinen Elemente werden nicht erneut ausführlich beschrieben werden.
  • Nun auf die 4 Bezug nehmend wird das Kohlenwasserstofffluid 100 zusammen mit Brennstoff 115 in das befeuerte Heizgerät 600 eingeleitet. Erwärmtes Kohlenwasserstofffluid 111 von dem befeuerten Heizgerät 600, und der in der kryogenen Luftzerlegungsanlage 700 erzeugte Sauerstoff 15 werden in den Synthesegasgenerator 501 eingeleitet, der entweder eine Teiloxidationseinheit oder eine Autothermeneinheit sein kann. Ist der Synthesegasgenerator 501 eine Autothermeneinheit, wird Dampf vorzugsweise zu dem Kohlenwasserstofffluid 100 stromauf von dem befeuerten Heizgerät 600 hinzugefügt.
  • Das Trocknerabgas 105 von dem ersten Kompressor 530 wird mit einem Synthesegas 117 von dem Synthesegasgenerator 501 zur Ausbildung des Synthesegasstroms 120 kombiniert. In der in 4 illustrierten Ausführungsform der Erfindung wird ein Kohlenwasserstoff enthaltender Brennstoff 116 direkt zu dem heißen Synthesegas 120 hinzugefügt, um einen Einsatzstrom 122 für den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 auszubilden. Dies zieht einen Vorteil aus einer gewissen Reformierung in dem heißen Synthesegasstrom und aus der Fähigkeit der Direkteisenreduktionsreaktion zu einer Reduzierung des Kohlenwasserstoffs zu Kohlenstoff und Wasserstoff. Aufgrund der hohen Temperatur der Ströme 120 und 122 und des Vorliegens von Kohlendioxid von dem Rückführstrom 105 in dienen Strömen tritt eine gewisse Kohlenwasserstoffreformierung in dem Strom 122 auf, bevor dieser in den Reaktorbehälter 510 eintritt. In dem Reaktorbehälter 510 findet eine zusätzliche Reformierung sowie ein Cracken des Kohlenwasserstoffes zu Kohlenstoff und Wasserstoff statt. Ein Vorteil, der sich aus der Zufügung des Kohlenwasserstoffbrennstoffs 116 zu dem Synthesegaseinsatz für den Reaktorbehälter 510 ergibt, ist eine Reduktion in der in dem Synthesegasgenerator 501 zu erzeugenden Menge an Synthesegas, wodurch seine Größe sowie die Größe der Luftzerlegungsanlage reduziert wird. Da die Reformierungsreaktion weiterhin endothermisch ist, kann die Menge an Rückführung in dem Strom 105 verringert werden, während immer noch die erwünschte Einlasstemperatur für den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 bereitgestellt wird.
  • In der in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird dem Trockner 520 Wasser 190 zugeführt und durch indirekten Wärmeaustausch mit dem heißem Abgas 125 verdampft, wobei ein resultierender Dampf 195 zu der Turbine 560 geleitet wird, um zur Erzeugung zusätzlicher Energie zu dienen.
  • Die in 4 illustrierte Ausführungsform der Erfindung verwendet ebenfalls Stickstoff in der Gasturbine, der in der Luftzerlegungsanlage 700 erzeugt worden ist. Obgleich etwas Stickstoff 25 von der Anlage 700 gewonnen werden kann, wird mindestens ein Teil des Produktstickstoffs, der im allgemeinen eine Stickstoffkonzentration von mindestens 95 Mol.% aufweist, in einem Strom 26 zu einem Stickstoffkompressor 710 geführt, wo er im allgemeinen auf einen innerhalb des Bereichs von 30 bis 300 psia liegenden Druck verdichtet wird. Ein sich ergebender komprimierter Stickstoffstrom 30 wird anschließend mit dem Trocknerabgasstrom 140 kombiniert, um einen Strom 136 auszubilden, der danach in dem zweiten Kompressor 540 weiter verdichtet und anschließend als ein Strom 146 zu der Turbine 560 für die Erzeugung von Energie weitergeleitet wird. Der Stickstoff von der Luftzerlegungsanlage dient zwei Funktionen. Die erste besteht in der Reduzierung der Flammentemperatur in dem Gasturbinencombustor, um den Pegel der in dem Combustor erzeugten Stickoxide (NOx) zu verringern. Die zweite Funktion der Stickstoffzufügung besteht in einer Energievermehrung. Die mit dem Stickstoff assoziierte zusätzliche Masse kann zur Sicherstellung benutzt werden, dass die Gasturbine in der Nähe ihres mechanischen Grenzwerts arbeitet, wodurch eine maximale Ausnutzung des Gasturbinenkapitals sichergestellt wird.
  • 5 illustriert eine weitere Ausführungsform der Erfindung, in welcher der zur Erzeugung des Synthesegases benutzte Brennstoff feste und/oder schwere Flüssigkeit ist. Die Bezugszeichen in 5 sind für die allgemeinen Elemente die Gleichen wie in den anderen Zeichnungen und diese allgemeinen Elemente werden nicht erneut ausführlich erläutert werden.
  • Nun auf die 5 Bezug nehmend wird ein fester und/oder schwerer flüssiger Brennstoff 205 wie z. B. Kohle, Ölkoks oder Restöl zusammen mit dem Sauerstoff 15 und einem Aufkochereinsatzwasser 191 in die Teiloxidationseinheit 501 eingespeist. Ein Synthesegasstrom 212 wird von der Einheit 501 abgezogen und falls erwünscht durch eine Schwefelentfernungseinheit 505 geführt, die eine konventionelle Absorptionseinheit, ein System auf Aminbasis oder eine Hochtemperatureinheit sein kann. Schlacke wird von der Einheit 501 in dem Strom 101 entfernt und Dampf wird von der Einheit 501 in einem Strom 196 zu der Turbine 560 übergeleitet. Ein entschwefelter Synthesegasstrom 213 wird in einen in die Turbine 560 eingespeisten Strom 214 und in einen Strom 217 aufgeteilt, der zur Ausbildung eines Stroms 222 mit dem Rückführstrom 105 kombiniert wird. Dieser Strom wird unter Verwendung eines Brennstoffes 216 in dem befeuerten Heizgerät 506 erwärmt und ein resultierender Strom 224 wird in den Direktreduktionsreaktorbehälter 510 eingespeist, um dort wie oben beschrieben verarbeitet zu werden.
  • Durch die Verwendung dieser Erfindung ist nun eine effizientere Herstellung von Eisen durch die Direktreduktion von Eisenerz als mit konventionellen Systemen möglich. Das Nebenprodukt von der Direktreduktion wird für die Krafterzeugung verwendet und kann ebenfalls für die Verringerung der Menge an Synthesegas benutzt werden, die zur Durchführung der Direktreduktion erzeugt werden muss. Die erzeugte Energie kann unter anderem zum Betreiben einer Luftzerlegungsanlage und die Produkte der Luftzerlegungsanlage können für die Erzeugung von Synthesegas und weiterhin für eine NOx Reduktion sowie für eine Energieerzeugungsvermehrung verwendet werden.
  • Obgleich die Erfindung ausführlich mit Bezug auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen beschrieben worden ist, verstehen sich für den Fachmann weitere Ausführungsformen der Erfindung, die im Rahmen der Ansprüche liegen.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen von Eisen, wobei im Zuge des Verfahrens: (A) Synthesegas erzeugt wird und das Synthesegas in einen Reaktorbehälter geleitet wird; (B) Eisenerz in den Reaktorbehälter eingebracht wird und das Eisenerz innerhalb des Reaktorbehälters mit dem Synthesegas zur Reaktion gebracht wird, um Eisen und Reaktorabgas zu erzeugen, welches Kohlenmonoxid, Wasserstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf enthält; (C) Eisen aus dem Reaktorbehälter gewonnen wird; dadurch gekennzeichnet, dass (D) mindestens ein Teil des Wasserdampfs aus dem Reaktorabgas entfernt wird, um trockeneres Abgas zu erzeugen; und (E) das Trocknerabgas in einer Gasturbine verbrannt wird, um Leistung zu erzeugen; wobei im Zuge des Verfahrens ferner Einsatzluft in eine Luftzerlegungsanlage geleitet wird, die Einsatzluft in der Luftzerlegungsanlage zerlegt wird, um Sauerstoff zu erzeugen, Sauerstoff von der Luftzerlegungsanlage mit Kohlenwasserstofffluid zur Reaktion gebracht wird, um die Erzeugung des Synthesegases von Schritt (A) zu bewirken, Stickstoff in der Luftzerlegungsanlage erzeugt wird und Stickstoff aus der Luftzerlegungsanlage mit trockenerem Abgas vor der Verbrennung des trockeneren Abgases gemischt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei ein Teil des trockeneren Abgases in den Reaktorbehälter zurückgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Synthesegas mittels einer Reformierungsreaktion, einer Teiloxidationsreaktion und/oder einer Autothermenreaktion erzeugt wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Synthesegas sowohl mittels einer Reformierungsreaktion als auch einer Teiloxidationsreaktion erzeugt wird und Synthesegas sowohl von der Reformierungsreaktion als auch der Teiloxidationsreaktion in den Reaktorbehälter geleitet wird.
  5. Vorrichtung zum Erzeugen von Eisen mit: (A) einem Synthesegasgenerator; (B) einem Direktreduktionsreaktorbehälter, einer Anordnung zum Einleiten von Eisenerz in den Direktreduktionsreaktorbehälter sowie einer Anordnung zum Einleiten von Synthesegas von dem Synthesegasgenerator in den Direktreduktionsreaktorbehälter; (C) einer Anordnung zum Gewinnen von Eisenerz aus dem Direktreduktionsreaktorbehälter; gekennzeichnet durch (D) einen Trockner und eine Anordnung zum Überleiten von Gas von dem Direktreduktionsreaktorbehälter zu dem Trockner; (E) eine Gasturbine und eine Anordnung zum Überleiten von Gas von dem Trockner zu der Gasturbine; und (F) eine Anordnung zum Einleiten von Kohlenwasserstofffluid in den Synthesegasgenerator; wobei die Vorrichtung ferner versehen ist mit einer Luftzerlegungsanlage, einer Anordnung zum Einleiten von Einsatzluft i in die Luftzerlegungsanlage, einer Anordnung zum Überleiten von Sauerstoff von der Luftzerlegungsanlage zu dem Synthesegasgenerator sowie einer Anordnung zum Überleiten von Stickstoff von der Luftzerlegungsanlage zu der Gasturbine.
  6. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, ferner versehen mit einer Anordnung zum Überleiten von Gas von dem Trockner zu dem Direktreduktionsreaktorbehälter.
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