EP2475451A1 - Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen, wie abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder abgase aus synthesegasanlagen - Google Patents

Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen, wie abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder abgase aus synthesegasanlagen

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Publication number
EP2475451A1
EP2475451A1 EP10754453A EP10754453A EP2475451A1 EP 2475451 A1 EP2475451 A1 EP 2475451A1 EP 10754453 A EP10754453 A EP 10754453A EP 10754453 A EP10754453 A EP 10754453A EP 2475451 A1 EP2475451 A1 EP 2475451A1
Authority
EP
European Patent Office
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gas
plant
exhaust gases
absorbent
iron
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10754453A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Robert Millner
Jan-Friedemann Plaul
Johannes Leopold Schenk
Kurt Wieder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Primetals Technologies Austria GmbH
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria, Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Publication of EP2475451A1 publication Critical patent/EP2475451A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • Synthesis gas plants The invention relates to a process for the removal of CO 2 from exhaust gases, such as exhaust gases from plants for the production of pig iron or exhaust gases from synthesis gas plants, and to a corresponding plant.
  • exhaust gases such as exhaust gases from plants for the production of pig iron or exhaust gases from synthesis gas plants
  • pig iron-like products there are essentially two known common processes: the
  • the blast furnace process first produces pig iron from iron ore using coke. In addition, scrap can also be used. Thereafter, steel is produced by further processes from pig iron.
  • the iron ore is used as lump, pellets or sinter together with the reducing agents (usually coke, or coal, for example in the form of a
  • Fine coal indisposition plant Fine coal indisposition plant
  • other constituents limestone, slag formers, etc.
  • the blast furnace is a metallurgical reactor in which the Möllerklax reacts in countercurrent with hot air, the so-called hot blast.
  • the so-called oxygen blast furnace which is also referred to as blast furnace with Topgas- or top gas recirculation, in the gasification of coke or coal oxygen-containing gas with more than 90% oxygen content (0 2 ) injected into the blast furnace.
  • a gas cleaning must be provided (eg dust and / or cyclones in combination with
  • the oxygen blast furnace usually a compressor, preferably with aftercooler, for in the blast furnace
  • Blast furnace methods are a heater for the reducing gas and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen.
  • the disadvantages of the blast furnace are the demands on the feedstock and the high emission of carbon dioxide.
  • the iron carrier used and the coke must be lumpy and hard, so that sufficient cavities remain in the Möllerklale, which ensure the flow through the blown wind.
  • the C0 2 output represents a strong
  • Natural gas sponge iron production (MIDREX, HYL, FINMET) and smelting reduction processes (Corex and Finex processes).
  • a melter gasifier in which hot liquid metal is produced, and at least one reduction reactor in which the carrier of the iron ore (lump, fine ore, pellets, sinter) with
  • Reduction gas is reduced, the reducing gas in the melter gasifier by gasification of coal (and
  • a compressor preferably with an aftercooler, for the reducing gas recycled to the reduction reactor
  • the Corex process is a two-step process
  • the smelting reduction combines the process of direct reduction (prereduction of iron to sponge iron) with one
  • the invention can be applied not only to pig iron production but also to synthesis gas plants.
  • Synthesis gases are all hydrogen-containing and usually also CO-containing gas mixtures, which in a synthesis reaction for
  • Synthesis gases can be made from solid, liquid or gaseous substances.
  • this includes coal gasification (coal is converted with water vapor and / or oxygen to hydrogen and CO) and the production of synthesis gas from natural gas (Reaction of methane with water vapor and / or oxygen to hydrogen and CO). Synthesis gas plants also produce unwanted CO2, which has to be separated. For the deposition of CO2 so far mainly the
  • PSA Pressure swing adsorption
  • Adsorption in particular also the vacuum pressure swing adsorption (English: VPSA - Vacuum Pressure Swing Adsorption) used.
  • Pressure swing adsorption is a physical process for the selective decomposition of gas mixtures under pressure.
  • Special porous materials eg activated
  • the product gas stream after the pressure swing adsorption which contains the recyclables, contains in exhaust gases from the
  • Pig iron production still about 2-6 vol% CO2.
  • the residual gas stream from the (V) PSA plant still contains relatively high reducing gas components (such as CO, H 2 ), which are responsible for the
  • the residual gas stream after pressure swing adsorption which contains the undesirable components, is typically composed of exhaust gases from pig iron production as follows: Compound% vol at VPSA vol% at PSA
  • the residual gas can not simply be thermally recycled because it - due to the low and / or fluctuating
  • Boiler would increase the flame temperature during the
  • Combustion can be reduced.
  • the residual gas must be compressed so that the CO 2 is typically in liquid form, and then the liquid CO 2 must be introduced into a reservoir, to which the pressure usually has to be increased so far that the CO 2 is in the
  • the supercritical state is a state above the critical point in the phase diagram (see FIG. 1), which is obtained by adjusting the densities of the liquid and gas phases is marked. The differences between the two
  • Compressor with high performance can be used to bring the typical densities at line level, which is approximately in the range of greater than 0 ° C and greater than 70 bar (7,000,000 Pa), preferably at 80-150 bar in ambient
  • the residual gas from a (V) PSA is not suitable for being bound because, in addition to CO 2, it has a relatively high proportion of CO, H 2 , N 2 , CH 4 , etc.
  • the CO share poses a security risk, since this is the case with a
  • Vary transport properties Contaminants must also reduce the distances between stations where the transported liquefied gas mixture must be re-compressed, increasing operating costs due to additional compressors or pumps and their energy requirements. Or, the inlet pressure in the line must be increased to reduce the number or power of the additional pumps and compressors along the line.
  • the object is achieved by a method according to claim 1, by the CO 2 is removed by means of chemical and / or physical absorption, wherein the heat for the regeneration of the absorbent is at least partially (preferably entirely) from a Beerzerlegungsstrom.
  • Air separation plant means a plant in which air is first compressed, liquefied and then broken down into individual components (oxygen, nitrogen, noble gases).
  • Plant here an air separation plant
  • Plant is more cost-effective than the production of steam with its own aggregate only for desorption.
  • Crude iron or synthesis gas production is also advantageous because the oxygen separated off in the air separation plant in the pig iron or pig iron
  • Synthesis gas production can be used.
  • the residual gas stream after chemical and / or physical absorption mainly contains CO2 and after removal of H 2 S only traces of H 2 S and can therefore be discharged directly into the atmosphere and / or just a C02 compression followed by CC> 2- Storage be supplied (Engl .:
  • the residual gas stream consists mainly of CO2 and can therefore be used for charging equipment, barrier seals and selected flushing andmégasdirectorer be used.
  • liquid-solid or supercritical state (> 73.3 bar) about 20-30% lower than for residual gas from a (V) PSA.
  • a first absorption process is characterized by the use of potassium carbonate as the absorbent. It is used hot potassium carbonate (English Hot Potassium
  • HPC hydrogen carbonate
  • hot pot various substances are added to the potassium carbonate: activators, which increase the CO 2 deposition and inhibitors which should reduce corrosion.
  • activators which increase the CO 2 deposition and inhibitors which should reduce corrosion.
  • a widely used method of this type is known as the Benfield method and is offered by UOP. The Benfield process requires about 0.75 kg of steam per Nm 3 of gas to be purified.
  • a second absorption process is known as amine scrubbing with several sub-processes.
  • slightly alkaline aqueous solutions of amines are used
  • Amines such as diethanolamine (DEA) are also used as activators for absorption processes using potassium carbonate, such as the Benfield process.
  • DEA diethanolamine
  • amine scrubbing primary amines can be used, such as methylamine, monoethanolamine (MEA) and / or diglycolamine
  • secondary amines may be used in addition to or as an alternative to primary amines, such as
  • DEA Diethanolamine
  • DIPA diisopropanolamine
  • tertiary amines for example triethanolamine (TEA) and / or methyldiethanolamine (MDEA).
  • TAA triethanolamine
  • MDEA methyldiethanolamine
  • An existing process for this is the aMDEA process of BASF (offered by Linde and Lurgi), which activated methyldiethanolamine (MDEA) is used.
  • the Purisol® process utilizes N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as the absorbent, regenerating the NMP
  • Heat exchanger wherein the absorbent is heated to only about 65 ° C.
  • All types of heat exchange media can be used: air, nitrogen, steam, thermal oil, etc.
  • top gas from a blast furnace in particular from an oxygen blast furnace with top gas recirculation, which is operated predominantly with oxygen instead of hot blast, can be purified of CO 2 .
  • the process according to the invention is best used in the case of exhaust gases from smelting reduction plants for C0 2 purification of at least one of the following exhaust gases:
  • the energy necessary for the regeneration of the absorbent can be generated by passing hot air from the air separation plant into a heat exchanger for heating and regenerating the absorbent.
  • hot air may be used from the main air compressor and / or the booster air compressor.
  • the heat from the air separation plant can also be obtained by means of a heat transfer medium (e.g., water vapor) supplied by hot air from the air separation plant (from the
  • Main air compressor and / or the booster air compressor is heated, for the regeneration of the absorbent for
  • a system for removing CO 2 by means of chemical and / or physical absorption wherein the plant part for the regeneration of the absorbent is connected to an air separation plant that the heat generated therein can be used at least partially for the regeneration of the absorbent.
  • a line may be provided for the blast furnace process, with which top gas from a blast furnace, in particular from an oxygen blast furnace with
  • At least one line would then be provided in accordance with which exhaust gas from a smelting reduction plant can be conducted into the CO 2 removal plant by means of chemical and / or physical absorption.
  • At least one of these lines may be connected to at least one of the following devices:
  • a further embodiment consists in that a line is provided, with which at least a part of the purified exhaust gas can be redirected back to the pig iron production as reducing gas.
  • At least one line can be provided, with the hot air from the air separation plant, in particular from the main air compressor and / or the booster air compressor, in a heat exchanger for heating and regeneration of
  • Fig. 1 shows a phase diagram of CO 2 .
  • Fig. 2 shows the relationship between impurities of gases and the compaction stations necessary for the transport of liquefied gases.
  • Fig. 3 shows the connection according to the invention between a blast furnace and an air separation plant.
  • Fig. 4 shows the connection according to the invention between a plant for smelting reduction and a Luftzerlegungsstrom.
  • FIG. 1 shows a phase diagram of CO 2 .
  • the individual states of matter solid or solid,
  • Liquid or liquid and gas or gaseous are separated by lines.
  • the triple point is the point where solid, liquid and gaseous phases meet.
  • the supercritical state (supercritical fluid) is a state above the critical point in the phase diagram, which is due to the matching of the densities of liquid and liquid
  • the impurities are plotted in% of the gas volume, on the vertical axis of the
  • FIG. 3 an oxygen blast furnace 1 is shown with top gas recirculation, in which iron ore from a sinter plant 2 and coke (not shown) is supplied.
  • Oxygen-containing gas 3 with an oxygen content> 80% is introduced into the loop 4, as is in
  • Reduction gas furnace 6 heated reducing gas 5 together with cold or preheated oxygen O 2 introduced into the blast furnace 1, slag 7 and pig iron 8 are below
  • the top or top gas 9 is removed and pre-cleaned in a dust separator or cyclone 10 and cleaned a wet scrubber 11 (or a bag filter or hot gas filter system) again.
  • the purified top or top gas 9 can on the one hand directly as export gas 12 removed from the blast furnace system and an export gas tank 13, on the other hand it can be fed to a plant 14 for chemical absorption of CO 2 , wherein the purified top or top gas 9 previously in a compressor 15 is compressed (to about 2-6 barg (depending on top gas pressure)) and cooled in an aftercooler 16 to about 30-60 ° C.
  • the system 14 for the chemical absorption of CO 2 consists essentially of an absorber 17 and a stripper 18. Such systems are known from the prior art and will therefore be described here only in outline.
  • top or top gas 9 is introduced from below, while from the top one the acidic
  • the loaded absorbent is passed from above into the stripper 18.
  • the absorbent liquid is heated via an indirect heat exchanger with hot air at about 250-300 ° C or steam from the air separation plant 23
  • the residual gas 20 can either after a H 2 S cleaning 21 back into the atmosphere
  • coal gasification such as for Charger facilities, barrier seals and selected rinsing and cooling gas consumers.
  • the pressure energy content of the export gas 12 can also be measured in an expansion turbine 35 (top gas pressure recovery
  • the heat for the regeneration of the absorbent in the stripper 18 is generated in a heat exchanger 19, which is fed by one or two hot gas streams from an air separation plant 23: a gas stream 26 comes out of the
  • Main air compressor 24 and has a pressure of about 4-12 bar g , in particular of about 5 bar g , and a temperature of about 280 ° C; a second gas flow 27 comes from the
  • Boosterluftkompressor 25 has a pressure of 5 to 25 bar g , in particular of 23 bar g , and a temperature of about 200 ° C.
  • an alternative heat transfer medium eg
  • the main air compressor 24 draws in ambient air having a temperature of about 20 ° C and atmospheric pressure. It consists of about 77% nitrogen, about 21% cLU S
  • the air After the main air compressor 24, the air has a temperature of about 280 ° C and a pressure of about 5.2 barg.
  • Air is a gas mixture of nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (0.9%) and other noble gases.
  • Air is a gas mixture of nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (0.9%) and other noble gases.
  • the air is liquefied, then separated into its components by rectification. Since these methods have been known for a long time, they should be described here only in their basic features, insofar as these are essential for the invention.
  • a first step the air sucked from the environment is first compressed in the main air compressor 24 to about 5.2 barg, whereby the air is heated to about 280 ° C.
  • This gas stream 26 or an alternative heat transfer medium is then passed according to the invention in the heat exchanger 19 of the system 14 for the chemical absorption of CO 2 , where it heats the absorption liquid.
  • Boosterluftkompressor 25 may be provided which further compressed a partial flow (30-60%) of the compressed air in the main compressor 24 and in the scrubbing tower 28 and adsorber 29 purified air stream 30, approximately to about 23 bar g , whereby the air is heated to about 200 ° C. ,
  • compressed air is not completely supplied immediately to the cold box 31, but at least one part 27 according to the invention first in the heat exchanger 19, where it gives off heat to heat the absorption liquid.
  • the other part is compressed via a turbine-driven compressor 34 and then fed to the cold box 31, wherein also a part (about 3-12% of the main air quantity) of the cooled air from the cold box 31 is returned to the compressor 34 again.
  • the cooled air in the heat exchanger 19 is pre-cooled in a scrubbing tower 28 with water and freed in an adsorber 29 of impurities such as dust, carbon dioxide, water vapor and hydrocarbons.
  • the thus purified air stream 30 is then fed to the so-called cold box 31, a heat exchanger in which the air flow 30 by colder air 32 from the
  • Rectification column 33 is cooled further. Because only by the compression in the main air compressor 24 and the pre-cooling in the scrubbing tower 28 is not yet in temperature ranges in which the air is liquid (-191 to -193 ° C). For this purpose, already relaxed gas streams, such as nitrogen 32 from rectification column 33, must be used to cool the compressed purified air 30. This air 30 thereby reaches a temperature of about -180 ° C. When subsequently relaxing in an expansion valve or in a
  • Expansion turbine 34 finally cools down and liquefies partially.
  • the liquefied air is sent to the rectification column 33, where the decomposition of the liquefied air uses the different boiling points of its components. This is the same principle as in alcohol distillation. Since the boiling points are relatively close to each other (oxygen -183 ° C, nitrogen
  • Nitrogen 32 and on warmer soil liquid oxygen 36 are Nitrogen 32 and on warmer soil liquid oxygen 36.
  • the liquid oxygen 36 is at least partially re-evaporated in the cold box 31, the gaseous nitrogen liquefied and both returned to the rectification column 33, where the above-described operation is repeated until the desired purity is achieved.
  • a portion of the liquid oxygen 36 is withdrawn and stored, as is a portion of the liquid nitrogen 45.
  • HP GOX high pressure gaseous oxygen
  • a portion of the waste nitrogen 32 from the rectification column 33 is fed to a nitrogen cooling tower 46, which is cooled by a cooling unit 65.
  • the remaining part of the non-purified nitrogen 32 from the rectification column 33 is supplied to a preheater 66 and the
  • Fig. 4 shows the connection according to the invention between a plant for smelting reduction and a Beerzerlegungsstrom 23.
  • the Heilzellegungsstrom 23 is the same structure as those of FIG. 3, as well as the plant 14 for the chemical absorption of C0 2 .
  • the unit designed as a Finex plant for smelting reduction has in this example four reduction reactors 37-40, which are formed as fluidized bed reactors and are charged with fine ore. Fine ore and additives 41 are supplied to the ore drying 42 and from there first to the fourth reactor 37, then they get into the third 38, the second 39 and finally the first reduction reactor 40.
  • four fluidized bed reactors 37-40 but only three may be present .
  • the reducing gas 43 is guided. It is introduced at the bottom of the first reduction reactor 40 and exits at its top. Before it enters from below into the second reduction reactor 39, it can still with
  • Oxygen O2 are heated, as well between the second 39 and third 38 reduction reactor. That from the fourth
  • Reduction reactor 37 exiting exhaust 44 is in a
  • a partial flow of the exhaust gas 44 is - according to the invention - the absorber 17 for CC> 2 removal
  • the reducing gas 43 is produced in a melter gasifier 48, in the one hand coal in the form of lumpy
  • Iron briquetting 51 is added in hot condition to iron briquettes (English: HCl Hot Compacted Iron) shaped iron ore.
  • the iron briquettes arrive via a
  • Cold iron briquettes and / or iron oxides (eg in the form of pellets or lump) 63 can also be added here.
  • Low reduced iron (LRI) 67 may also be withdrawn from iron briquetting 51.
  • the coal in the melter gasifier 48 is gasified, resulting in a gas mixture consisting mainly of CO and H 2 , and withdrawn as a reducing gas (generator gas) 54 and a
  • the hot metal melted in the melter gasifier 48 and the slag are withdrawn, see arrow 56.
  • the generator gas 54 withdrawn from the melter gasifier 48 is first passed into a separator 57 in order to communicate with
  • Another portion of the purified generator gas 54 is also further purified in a wet scrubber 60, for
  • the reducing fractions contained therein can still be utilized for the Finex process and, on the other hand, the required Cooling of the hot generator gas 54 of about 1050 ° C to 700-870 ° C are ensured.
  • Iron oxides with dedusted and cooled generator gas 54 are heated and reduced from the melter gasifier 48, emerging top gas 55 is purified in a wet scrubber 64 and then also supplied to the absorber 17 for removing CO 2 .
  • the residual gas 20 after the stripper 18 can be released into the atmosphere again wholly or in part after H 2 S cleaning 21 or completely or partially - after compression by means of compressor 22 - a C0 2 ⁇ storage are supplied.
  • the export gas 12 may be in an export gas container 13
  • Expansion turbine 35 serves to exploit the energy contained in the export gas 12.
  • the stripper 18 is supplied with preheated absorption liquid, which via at least one heat exchanger 19 with the release of the heat of the hot compressed air after the
  • the heat exchanger 19 is - as in Fig. 3 - of at least one
  • Hot gas stream from an air separation plant 23 fed a gas stream 26 comes from the main air compressor 24 and has a pressure of 5 to 12 bar g , in particular of about 5.2 bar g , and a temperature of about 280 ° C; a second
  • Gas stream 27 comes from the booster air compressor 25 and has a pressure of 20 to 25 bar g , in particular of 23 bar g , and a temperature of about 200 ° C. After the booster air compressor 25, the compressed air is compressed up to 36 bar g by a turbine driven compressor 34.

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Abstract

Gezeigt wird ein Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen (9), wie Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung oder Abgase aus Synthesegasanlagen, bei welchem das CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption (14) entfernt wird, wobei die Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise aus einer Luftzerlegungsanlage (23) bezogen wird. Dadurch kann das CO2 aus den Abgasen in größerem Ausmaß als bei Druckwechseladsorption von anderen Gasen getrennt werden und es kann dafür aber zusätzlich ein niederwertigerer Energieträger verwendet werden.

Description

Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen, wie Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung oder Abgase aus
Synthesegasanlagen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen, wie Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung oder Abgase aus Synthesegasanlagen, sowie eine entsprechende Anlage . 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 Stückerz, 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 und Vergasen des Kohlenstoffs aus Koks und Kohle entstehen die für die Reaktion nötige Wärme und Kohlenmonoxid bzw. Wasserstoff, 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.
Im sogenannten Sauerstoffhochofen, welcher auch als Hochofen mit Topgas- oder Gichtgasrückführung bezeichnet wird, wird bei der Vergasung von Koks bzw. Kohle Sauerstoffhältiges Gas mit mehr als 90% Sauerstoffanteil (02) in den Hochofen eingeblasen . Für das aus dem Hochofen austretende Gas, das sogenannte Top¬ oder Gichtgas, muss eine Gasreinigung vorgesehen werden (z.B. Staubabscheider und/oder Zyklone in Kombination mit
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 Druckwechsel-Adsorption.
Weitere Optionen für die Ausgestaltung eines
Hochofenverfahrens sind ein Erhitzer für das Reduktionsgas und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit 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 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
Eisenschwammherstellung auf Basis von Erdgas (MIDREX, HYL, FINMET) sowie die Schmelzreduktionsverfahren (Corex- und Finex-Verfahren) .
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.
Der Corex-Prozess 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.
Wenn der C02~Ausstoß in die Atmosphäre bei der Herstellung von Roheisen wesentlich reduziert werden soll, muss dieses aus den Abgasen aus der Roheisenerzeugung abgeschieden und in gebundener Form gespeichert werden (engl.: CO2 Capture and Sequestration (CCS) ) .
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, 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. Zur Abscheidung von CO2 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. aktiviertes
Siliziumoxid (Si02) , aktiviertes Aluminiumoxid (AI2O3) ,
Zeolithe, Aktivkohle oder kombinierter Einsatz dieser
Materialien) werden als Molekularsieb eingesetzt, um Moleküle entsprechend ihrer Adsorptionskräfte und/oder 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 Druck eingeleitet. 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 für die Verdichtung des CO2 beladenen Zufuhrgases elektrischer Strom benötigt.
Der Produktgasstrom nach der Druckwechsel-Adsorption, der die Wertstoffe enthält, enthält bei Abgasen aus der
Roheisenerzeugung noch etwa 2-6 vol% CO2. Der Restgasstrom aus der (V) PSA Anlage enthält aber immer noch relativ hohe reduzierende Gasbestandteile (etwa CO, H2) , die für die
Roheisenerzeugung verloren gehen.
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% bei PSA
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
H20 2, 6 2,2
Das Restgas kann nicht einfach thermisch verwertet werden, weil es - aufgrund des niedrigen und/oder schwankenden
Heizwerts von etwa ±50% - dazu mit anderen Brennstoffen angereichert werden müsste. Es würde auch den Heizwert des Exportgases (= jener Teil das Topgases, das aus dem Prozess der Roheisenerzeugung abgezogen wird) aus der
Roheisenerzeugung vermindern, wenn man es zum Topgas des Hochofens oder der Schmelzreduktion mischt, was in der Folge auch den Wirkungsgrad eines mit dem Exportgas versorgten Kraftwerks, etwa eines Kombikraftwerks (engl.: combined cycle power plant, kurz CCPP) aufgrund der hohen
Brenngaskompression und des niedrigeren Wirkungsgrades der Gasturbine vermindert. Bei einem Dampfkraftwerk oder
Heizkessel würde die Flammentemperatur während der
Verbrennung reduziert werden.
Wenn das C02 aus dem Restgas gebunden werden soll, muss das Restgas komprimiert werden, damit das CO2 typischer Weise in flüssiger Form vorliegt, und anschließend muss das flüssige CO2 in eine Lagerstätte eingebracht werden, wozu der Druck meist soweit erhöht werden muss, dass sich das CO2 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 bei 80-150 bar bei ambienten
Temperaturen, befindet.
Allerdings ist das Restgas aus einer (V) PSA 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 dies 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 C02 für die
Energiegewinnung bzw. die Reduktionsarbeit verloren und beeinflussen die physikalischen Eigenschaften des
komprimierten Gases, welche aufgrund der schwankenden Anteile an CO, H2, usw. ebenfalls schwanken und die Messbarkeit, die Kompression, die Wasserlöslichkeit und die
Transporteigenschaften schwanken lassen. Durch die Verunreinigungen müssen auch die Entfernungen zwischen den Stationen, wo das transportierte verflüssigte Gasgemisch erneut komprimiert werden muss, reduziert werden, sodass die 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 : / /ww . geos . ed.. ac . uk/ccs/UKCCSC/Kewcast le 2 07.ppt . Ein Diagramm dazu ist in Fig. 2 dargestellt. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, CO2 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 das CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption entfernt wird, wobei die Wärme zur Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise (am besten zur Gänze) aus einer LuftZerlegungsanlage bezogen wird.
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 und/oder physikalischen Absorptionsprozesses können die Anteile der für die
Roheisenerzeugung zurück gewonnenen Gase CO, H2, CH4
gegenüber einer (V) PSA erhöht und der C02~Anteil im
Produktgas wesentlich (bis auf wenige ppmv) reduziert werden. Die Verwendung von Abwärme aus einer bereits existierenden
Anlage, hier einer Luftzerlegungsanlage, ist kostengünstiger als die Erzeugung von Dampf mit einem eigenen Aggregat nur für die Desorption. Zudem ist die Verwendung eines
niederwertigen Energieträgers wie Heißluft aus ökonomischer und ökologischer Sicht einem hochwertigen Energieträger wie
Dampf vorzuziehen. Die Entnahme von Wärme aus einer laufenden LuftZerlegungsanlage ist zudem flexibler möglich als die Erzeugung von Dampf in einem eigens für die C02~Entfernung betriebenen Dampfgenerator . Weiters besitzt eine
LuftZerlegungsanlage eine sehr hohe Verfügbarkeit, welche über jener einer Roheisenerzeugungsanlage liegt. Die Kombination von LuftZerlegungsanlage einerseits und
Roheisen- oder Synthesegasherstellung andererseits ist auch deswegen vorteilhaft, weil der in der LuftZerlegungsanlage abgetrennte Sauerstoff bei der Roheisen- oder
Synthesegasherstellung eingesetzt werden kann.
Der Restgasstrom nach der chemischen und/oder physikalischen 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 CC>2-Lagerung zugeführt werden (engl.:
Sequestration, z.B. EOR - enhanced oil recovery, EGR - enhanced gas recovery) und/oder aber auch als Ersatz für N2 bei der Eisenherstellung und Kohlevergasung verwendet werden: der Restgasstrom besteht hauptsächlich aus CO2 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 und/oder physikalischen 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~Aufbereitung werden dadurch gesenkt . Im Vergleich zur Druckwechsel-Adsorption arbeitet die
chemische und/oder physikalische Absorption mit geringeren Drücken beim zu reinigenden Gas und einem geringeren
Druckabfall bei der Entfernung des CO2 , sodass auch hier Energie eingespart wird. Im Gegensatz zu einer VPSA werden auch keine Vakuumkompressoren benötigt, die ebenfalls viel Energie verbrauchen. Der geringe Energieverbrauch ist vor allem für jene Länder ein Vorteil, wo Energie knapp und/oder teuer ist.
Durch den nun höheren Anteil von brennbaren Stoffen im erfindungsgemäß gereinigten Abgas der Roheisenherstellung bzw. Synthesegasherstellung kann die Anlagenleistung erhöht bzw. deren spezifischen Verbrauchswerte gesenkt werden oder aber auch bei der Verbrennung dieses Gases in einem Kraftwerk ein höherer Wirkungsgrad des Kraftwerks realisiert werden.
Die Investitionskosten für ein chemisches und/oder
physikalisches Absorptionsverfahren sind vergleichbar mit jenen für eine VPSA Anlage. Aber das Absorptionsverfahren braucht große Mengen an Wärme. Dieser Wärme wäre teuer, wenn sie eigens hergestellt werden müsste und nicht mittels einer bereits bestehenden Wärmequelle bereit gestellt werden kann.
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.
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) oder "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 UOP 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 CO2, 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.
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 (MEA) 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 Nm3 zu reinigendes Gas. Es gibt auch verschiedene physikalische Absorptionsverfahren, die für diese Erfindung geeignet sind, einige der wichtigsten Vertreter 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 1417 kg/MM scf = ca. 0,050 kg/Nm3, liegt. Es können dabei alle Arten von 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 1157 kg/MM scf = ca. 0,041 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.
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 werden . Das erfindungsgemäße Verfahren wird bei Abgasen aus Schmelzreduktionsanlagen am besten zur C02~Reinigung von zumindest einem der folgenden Abgase angewendet:
- Abgas (sogenanntes Überschussgas) aus einem
Einschmel z ergaser,
- Abgas aus zumindest einem Reduktionsreaktor,
- Abgas (sogenanntes Topgas) aus zumindest einem
Festbettreaktor zur Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.
Um die reduzierenden Bestandteile des Gases nach der CO2- Entfernung für die Roheisenherstellung bzw.
Synthesegasherstellung besser auszunützen, kann vorgesehen werden, dass zumindest ein Teil des gereinigten Abgases wieder als Reduktionsgas zur Roheisenherstellung verwendet wird .
Die für die Regeneration des Absorptionsmittels notwendige Energie kann dadurch erzeugt 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
Bei einer dem erfindungsgemäßen Verfahren entsprechenden Vorrichtung ist eine Anlage zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption vorgesehen, wobei der Anlagenteil zur Regeneration des Absorptionsmittels so mit einer LuftZerlegungsanlage verbunden ist, dass die darin erzeugte Wärme zumindest teilweise zur Regeneration des Absorptionsmittels verwendet werden kann.
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 CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer 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 CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption geleitet werden kann.
Zumindest eine dieser Leitungen kann mit zumindest einer der folgenden Einrichtungen verbunden sein:
- mit einem Einschmelzvergaser,
- mit einem oder mehreren Reduktionsreaktoren,
- mit einem Festbettreaktor zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, dass eine Leitung vorgesehen ist, mit der zumindest ein Teil des gereinigten Abgases wieder als Reduktionsgas zur Roheisenherstellung zurück geleitet werden kann.
Weiters kann zumindest eine Leitung vorgesehen sein, mit der heiße Luft aus der Luftzerlegungsanlage, insbesondere aus dem Hauptluftkompressor und/oder dem Boosterluftkompressor, in einen Wärmetauscher zur Erwärmung und Regeneration des
Absorptionsmittels geleitet wird.
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 einem Hochofen und einer LuftZerlegungsanlage .
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Anlage zur Schmelzreduktion und einer LuftZerlegungsanlage .
In Fig. 1 ist Phasendiagramm von CO2 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 SO2, CH4, Ar, 02, N2 und CO gleichauf, dann NO2, den größten Einfluss hat H2, wo die Kurve fast gegen Null geht. In Fig. 3 ist ein Sauerstoffhochofen 1 mit Topgasrückführung dargestellt, in welchen Eisenerz aus einer Sinteranlage 2 sowie Koks (nicht dargestellt) zugeführt wird.
Sauerstoffhaltiges Gas 3 mit einem Sauerstoffgehalt > 80% wird in die Ringleitung 4 eingebracht, ebenso wird im
Reduktionsgasofen 6 erwärmtes Reduktionsgas 5 gemeinsam mit kaltem oder vorgewärmtem Sauerstoff O2 in den Hochofen 1 eingebracht, Schlacke 7 und Roheisen 8 werden unten
abgezogen. An der Oberseite des Hochofens 1 wird das Top- oder Gichtgas 9 entnommen und in einem Staubabscheider oder Zyklon 10 vorgereinigt und einem Nasswäscher 11 (oder einem Schlauchfilter bzw. Heißgasfiltersystem) nochmals gereinigt. Das so gereinigte Top- oder Gichtgas 9 kann einerseits direkt als Exportgas 12 aus dem Hochofensystem entnommen und einem Exportgasbehälter 13 zugeführt werden, andererseits kann es einer Anlage 14 zur chemischen Absorption von CO2 zugeführt werden, wobei das gereinigte Top- oder Gichtgas 9 zuvor in einem Kompressor 15 verdichtet (auf etwa 2-6 barg (je nach Gichtgasdruck)) und in einem Nachkühler 16 auf etwa 30-60°C abgekühlt wird.
Die Anlage 14 zur chemischen Absorption von CO2 besteht im Wesentlichen aus einem Absorber 17 und einem Stripper 18. Derartige Anlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen daher hier nur in Grundzügen beschrieben werden. Im Absorber 17 wird das zu reinigende Top- oder Gichtgas 9 von unten eingebracht, während von oben eine die sauren
Bestandteile des Gases (im Wesentlichen CO2, H2S)
absorbierende Lösung, etwa eine Aminlösung, nach unten strömt. Hier wird nun das CO2 aus dem Top- oder Gichtgas entfernt und das gereinigte Gas wieder dem Hochofen 1 zugeführt .
Das beladene Absorbens wird von oben in den Stripper 18 geleitet. Im unteren Bereich wird die Absorbensflüssigkeit über einen indirekten Wärmetauscher mit heißer Luft mit ca. 250-300°C oder Dampf aus der LuftZerlegungsanlage 23
beaufschlagt und auf >100°C, insbesondere 110-120°C erwärmt, wodurch die sauren Gase, insbesondere das CO2, wieder als Restgas 20 freigesetzt werden. Das Restgas 20 kann entweder nach einer H2S-Reinigung 21 wieder in die Atmosphäre
entlassen werden und/oder einem weiteren Verdichter 22 zur Verflüssigung von CO2 zugeführt werden, um es dann
fortzuleiten und etwa unterirdisch zu lagern oder um es als Ersatz für Stickstoff bei der Eisenherstellung oder
Kohlevergasung zu verwenden, etwa für Chargiereinrichtungen, Sperrdichtungen und ausgewählte Spül- und Kühlgasverbraucher.
Der Druckenergieinhalt des Exportgases 12 kann auch in einer Expansionsturbine 35 (engl. Top gas pressure recovery
turbine) ausgenützt werden, die in diesem Beispiel vor dem Exportgasbehälter 13 angeordnet ist.
Die Wärme für die Regeneration des Absorptionsmittels im Stripper 18 wird in einem Wärmetauscher 19 erzeugt, der von einem oder zwei Heißgasströmen aus einer LuftZerlegungsanlage 23 gespeist wird: ein Gasstrom 26 kommt aus dem
Hauptluftkompressor 24 und hat einen Druck von ca. 4-12 barg, insbesondere von etwa 5 barg, und eine Temperatur von etwa 280°C; ein zweiter Gasstrom 27 kommt aus dem
Boosterluftkompressor 25 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. Der Hauptluftkompressor 24 saugt Umgebungsluft an, die eine Temperatur von etwa 20 °C und Atmosphärendruck aufweist. Sie besteht zu etwa 77% aus Stickstoff, zu etwa 21 % cLU S
Sauerstoff, zu etwa 1% aus Wasserdampf und ca. 0,9% aus
Argon .
Nach dem Hauptluftkompressor 24 hat die Luft eine Temperatur von etwa 280°C und einen Druck von etwa 5,2 barg. Im Wärmetauscher 19 wird die Luft aus der
LuftZerlegungsanlage 23 auf etwa 180°C abgekühlt.
Mit einer LuftZerlegungsanlage 23 kann Luft in ihre
Bestandteile zerlegt werden. Luft ist ein Gasgemisch aus Stickstoff (78 %), Sauerstoff (21 %) , Argon (0,9 %) und weiteren Edelgasen. Zuerst wird die Luft verflüssigt, dann mittels Rektifikation in ihre Bestandteile getrennt. Da diese Verfahren bereits lange bekannt sind, sollen sie hier nur in ihren Grundzügen beschrieben werden, sofern diese für die Erfindung wesentlich sind.
In einem ersten Schritt wird die aus der Umgebung angesaugte Luft zunächst im Hauptluftkompressor 24 auf ca. 5,2 barg verdichtet, wodurch sich die Luft auf etwa 280°C erwärmt. Dieser Gasstrom 26 oder ein alternatives Wärmeträgermedium wird dann erfindungsgemäß in den Wärmetauscher 19 der Anlage 14 zur chemischen Absorption von CO2 geleitet, wo er die Absorptionsflüssigkeit erwärmt.
Zusätzlich zum Hauptluftkompressor 24 kann ein
Boosterluftkompressor 25 vorgesehen sein, der einen Teilstrom (30-60%) des im Hauptluftkompressor 24 verdichteten und im Waschturm 28 und Adsorber 29 gereinigten Luftstroms 30 weiter verdichtet, etwa auf ca. 23 barg, wodurch sich die Luft auf etwa 200°C erwärmt. Die vom Boosterluftkompressor 25
verdichtete Luft wird nicht gänzlich sofort der Cold Box 31 zugeführt, sondern zumindest ein Teil 27 erfindungsgemäß zuerst in den Wärmetauscher 19, wo sie Wärme zur Erwärmung der Absorptionsflüssigkeit abgibt. Der andere Teil wird über einen turbinenbetriebenen Kompressor 34 verdichtet und dann der Cold Box 31 zugeführt, wobei auch ein Teil (etwa 3-12% der Hauptluftmenge) der abgekühlten Luft aus der Cold Box 31 wieder zum Kompressor 34 zurückgeführt wird.
Bei der herkömmlichen LuftZerlegung wird die im
Hauptluftkompressor 24 verdichtete Luft 26 direkt einer Reinigung zugeführt, bei der vorliegenden Erfindung wird die im Wärmetauscher 19 abgekühlte Luft in einem Waschturm 28 mit Wasser vorgekühlt und in einem Adsorber 29 von Unreinheiten wie Staub, Kohlendioxid, Wasserdampf und Kohlenwasserstoffen befreit.
Der derart gereinigte Luftstrom 30 wird dann der sogenannten Cold Box 31 zugeleitet, einem Wärmetauscher, in welchem der Luftstrom 30 durch kältere Luft 32 aus der
Rektifikationssäule 33 weiter gekühlt wird. Denn allein durch die Verdichtung im Hauptluftkompressor 24 und der Vorkühlung im Waschturm 28 kommt man noch nicht in Temperaturbereiche, bei denen die Luft flüssig wird (-191 bis -193 °C) . Dazu müssen eben bereits entspannte Gasströme, etwa Stickstoff 32 aus Rektifikationssäule 33, zur Kühlung der verdichteten gereinigten Luft 30 verwendet werden. Diese Luft 30 erreicht dadurch eine Temperatur von etwa -180 °C. Beim anschließenden Entspannen in einem Expansionsventil oder in einer
Expansionsturbine 34 kühlt sie sich schließlich entscheidend ab und verflüssigt sich teilweise.
Die verflüssigte Luft wird in die Rektifikationssäule 33 geleitet, wo für die Zerlegung der verflüssigten Luft die unterschiedlichen Siedepunkte ihrer Bestandteile genutzt werden. Es handelt sich hier um das gleiche Prinzip wie bei der Alkoholdestillation. Da die Siedepunkte verhältnismäßig nahe beieinander liegen (Sauerstoff -183 °C, Stickstoff
-196 °C) , muss die Destillation in einem mehrstufigen Prozess in dieser Rektifikationssäule 33 durchgeführt werden: Die flüssige Luft rieselt über eine Anzahl von Siebböden im
Gegenstrom zur nicht verflüssigten, aufsteigenden Luft nach unten. Die Flüssigkeit wird auf den Siebböden gestaut und von den aufsteigenden Dampfblasen durchströmt. Aus dem Gasstrom verflüssigt sich dabei vor allem der höher siedende
Sauerstoff, während aus den Flüssigkeitstropfen bevorzugt der tiefer siedende Stickstoff verdampft. Am kalten Kopf der Rektifikationssäule 33 sammelt sich daher gasförmiger
Stickstoff 32 und am wärmeren Boden flüssiger Sauerstoff 36.
Nach der ersten Rektifikationsstufe sind die Gase noch nicht rein genug. Aus diesem Grund wird der flüssige Sauerstoff 36 zumindest teilweise in der Cold Box 31 erneut verdampft, der gasförmige Stickstoff verflüssigt und beide werden wieder der Rektifikationssäule 33 zugeführt, wo der oben beschriebene Vorgang so lange wiederholt wird, bis die gewünschte Reinheit erreicht wird.
Ein Teil des flüssigen Sauerstoffs 36 wird abgezogen und gelagert, ebenso ein Teil des flüssigen Stickstoffs 45.
Nach Durchgang durch die Cold Box 31 wird entnommen:
- gasförmiger Stickstoff mittleren Drucks (ca. 11 barg), MP GAN, wobei dieser vorher in einem Kompressor weiter
komprimiert wird,
- gasförmiger Sauerstoff mittleren Drucks (ca. 9 barg), MP GOX,
- gasförmiger Sauerstoff hohen Drucks, HP GOX,
- gasförmiger Stickstoff niederen Drucks, LP GAN.
Ein Teil des Abfallstickstoffs 32 aus der Rektifikationssäule 33 wird einem Stickstoff-Kühlturm 46 zugeleitet, der von einer Kühleinheit 65 gekühlt wird. Der verbleibende Teil des nicht gereinigten Stickstoffs 32 aus der Rektifikationssäule 33 wird einer Vorwärmeinrichtung 66 zugeführt und zur
Regeneration der Adsorber 29 verwendet. Die heiße Luft aus dem Hauptluftkompressor 24, welche die Wärme im Wärmetauscher 19 an die Absorptionsflüssigkeit abgegeben hat, wird zunächst gekühlt und in einem Waschturm 28 weiter gekühlt, um den Wasserdampfgehalt und unerwünschte Gasbestandteile weiter zu reduzieren. Nach dem Adsorber 29 zur H2O/CO2 Entfernung wird der gereinigte Luftstrom 30 zur Coldbox 31 und weiter zur Rektifikationssäule 33 geleitet. Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Anlage zur Schmelzreduktion und einer LuftZerlegungsanlage 23. Die LuftZerlegungsanlage 23 ist gleich aufgebaut wie jene aus Fig. 3, ebenso die Anlage 14 zur chemischen Absorption von C02.
Die als Finex-Anlage ausgebildete Anlage zur Schmelzreduktion weist in diesem Beispiel vier Reduktionsreaktoren 37-40 auf, welche als Wirbelschichtreaktoren ausgebildet sind und mit Feinerz beschickt werden. Feinerz und Additive 41 werden der Erztrocknung 42 zugeführt und von dort zuerst dem vierten Reaktor 37, sie gelangen dann in den dritten 38, den zweiten 39 und schließlich den ersten Reduktionsreaktor 40. Anstelle von vier Wirbelschichtreaktoren 37-40 können aber auch nur drei vorhanden sein.
Im Gegenstrom zum Feinerz wird das Reduktionsgas 43 geführt. Es wird am Boden des ersten Reduktionsreaktors 40 eingebracht und tritt an dessen Oberseite aus. Bevor es von unten in den zweiten Reduktionsreaktor 39 eintritt, kann es noch mit
Sauerstoff O2 erwärmt werden, ebenso zwischen zweitem 39 und drittem 38 Reduktionsreaktor. Das aus dem vierten
Reduktionsreaktor 37 austretende Abgas 44 wird in einem
Nasswäscher 47 gereinigt und als Exportgas 12 weiter
verwendet. Ein Teilstrom des Abgases 44 wird - erfindungsgemäß - dem Absorber 17 zur CC>2-Entfernung
zugeleitet .
Das Reduktionsgas 43 wird in einem Einschmelzvergaser 48 hergestellt, in den einerseits Kohle in Form von stückiger
Kohle 49 und von Kohle in Pulverform 50 - diese gemeinsam mit Sauerstoff O2 - zugeführt wird, in den andererseits das in den Reduktionsreaktoren 37-40 vorreduzierte und in der
Eisenbrikettierung 51 in heißem Zustand zu Eisenbriketts (engl.: HCl Hot Compacted Iron) geformte Eisenerz zugegeben wird. Die Eisenbriketts gelangen dabei über eine
Heißförderanlage 52 in einen Speicherbehälter 53, der als Festbettreaktor ausgebildet ist, wo die Eisenbriketts mit grob gereinigtem Generatorgas 54 aus dem Einschmelzvergaser 48 gegebenenfalls vorgewärmt und reduziert werden. Hier können auch kalte Eisenbriketts und/oder Eisenoxide (z.B. in Form von Pellets oder Stückerz) 63 zugegeben werden.
Anschließend werden die Eisenbriketts bzw. -oxide von oben in den Einschmelzvergaser 48 chargiert. Niedrig reduziertes Eisen (engl. LRI ... low reduced iron) 67 kann ebenfalls aus der Eisenbrikettierung 51 abgezogen werden.
Die Kohle im Einschmelzvergaser 48 wird vergast, es entsteht ein Gasgemisch, das überwiegend aus CO und H2 besteht, und als Reduktionsgas (Generatorgas) 54 abgezogen und ein
Teilstrom als Reduktionsgas 43 den Reduktionsreaktoren 37-40 zugeleitet wird.
Das im Einschmelzvergaser 48 erschmolzene heiße Metall und die Schlacke werden abgezogen, siehe Pfeil 56. Das aus dem Einschmelzvergaser 48 abgezogene Generatorgas 54 wird zuerst in einem Abscheider 57 geleitet, um mit
ausgetragenen Staub abzuscheiden und den Staub über
Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 48 zurückzuführen. Ein Teil des von grobem Staub gereinigten Generatorgases 54 wird mittels Nasswäscher 58 weiter gereinigt und als
Überschussgas 59 aus der Finex-Anlage entnommen und - erfindungsgemäß - dem Absorber 17 der Anlage 14 zur
chemischen Absorption von CO2 zugeführt.
Ein weiterer Teil des gereinigten Generatorgases 54 wird ebenfalls in einem Nasswäscher 60 weiter gereinigt, zur
Abkühlung einem Gaskompressor 61 zugeleitet und dann nach Mischung mit dem aus dem Absorber 17 entnommenen, von CO2 befreiten Produktgas 62, wieder dem Generatorgas 54 nach dem Einschmelzvergaser 48 zur Kühlung zugeführt. Durch diese Rückführung des von CO2 befreiten Gases 62 können die darin enthaltenen reduzierenden Anteile noch für das Finex- Verfahren ausgenützt werden und anderseits die erforderliche Kühlung des heißen Generatoragases 54 von ca. 1050°C auf 700- 870°C sichergestellt werden.
Das aus der Speicheranlage 53, wo die Eisenbriketts bzw.
Eisenoxide mit entstaubtem und gekühltem Generatorgas 54 aus dem Einschmelzvergaser 48 erwärmt und reduziert werden, austretende Topgas 55 wird in einem Nasswäscher 64 gereinigt und dann ebenfalls dem Absorber 17 zur Entfernung von CO2 zugeführt .
Das Restgas 20 nach dem Stripper 18 kann wieder ganz oder zum Teil nach einer H2S-Reinigung 21 in die Atmosphäre entlassen werden oder ganz oder zum Teil - nach Verdichtung mittels Verdichter 22 - einer C02~Lagerung zugeführt werden.
Das Exportgas 12 kann in einem Exportgasbehälter 13
zwischengespeichert werden. Eine optionale
Entspannungsturbine 35 dient der Ausnützung der im Exportgas 12 enthaltenen Energie.
Dem Stripper 18 wird vorgewärmte Absorptionsflüssigkeit zugeführt, welche über zumindest einen Wärmetauscher 19 unter Abgabe der Wärme der heißen verdichteten Luft nach dem
Hauptluftkompressor 24 bzw. Boosterluftkompressor 25 oder mittels Wärmeträgermedium erwärmt wird. Der Wärmetauscher 19 wird - genauso wie in Fig. 3 - von mindestens einem
Heißgasstrom aus einer LuftZerlegungsanlage 23 gespeist: ein Gasstrom 26 kommt aus dem Hauptluftkompressor 24 und hat einen Druck von 5 bis 12 barg, insbesondere von etwa 5.2 barg, und eine Temperatur von etwa 280°C; ein zweiter
Gasstrom 27 kommt aus dem Boosterluftkompressor 25 und hat einen Druck von 20 bis 25 barg, insbesondere von 23 barg, und eine Temperatur von ca. 200°C. Nach dem Boosterluftkompressor 25 wird die verdichtete Luft auf bis zu 36 barg verdichtet durch einen turbinenbetriebenen Kompressor 34. Bezugs zeichenliste
1 Hochofen
2 Sinteranlage
3 Sauerstoffhaltiges Gas
4 Ringleitung
5 Reduktionsgas
6 Reduktionsgasofen
7 Schlacke
8 Roheisen
9 Top- oder Gichtgas
10 Staubabscheider oder Zyklon
11 Nasswäscher
12 Exportgas
13 Exportgasbehälter
14 Anlage zur chemischen Absorption von CO2
15 Kompressor
16 Nachkühler
17 Absorber
18 Stripper
19 Wärmetauscher
20 Restgas nach Stripper 18
21 H2S-Reinigung
22 Verdichter zur Verflüssigung von CO2
23 Luftzerlegungsanläge
24 Hauptluftkompressor
25 Boosterluftkompressor
26 Gasstrom aus Hauptluftkompressor 24
27 Gasstrom aus Boosterluftkompressor 25
28 Waschturm
29 Adsorber
30 gereinigter Luftstrom
31 Cold Box
32 Abfallstickstoff aus Rektifikationssäule 33
33 Rektifikationssäule 34 turbinenbetriebener Kompressor
35 Entspannungsturbine
36 flüssiger Sauerstoff
37 Vierter Reduktionsreaktor
38 Dritter Reduktionsreaktor
39 Zweiter Reduktionsreaktor
40 Erster Reduktionsreaktor
41 Feinerz und Additive
42 Erztrocknung
43 Reduktionsgas
44 Abgas aus Reduktionsreaktoren 37-40
45 flüssiger Stickstoff
46 Stickstoff-Kühlturm
47 Nasswäscher für Abgas 44
48 Einschmelzvergaser
49 stückige Kohle
50 Kohle in Pulverform
51 Eisenbrikettierung (HCI-Anlage)
52 Heißförderanlage
53 als Festbettreaktor ausgebildeter Speicherbehälter zur
Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts
54 Generatorgas aus Einschmelzvergaser 48
55 Topgas aus Nasswäscher 64
56 heißes Metall und Schlacke
57 Abscheider für Feinerz
58 Nasswäscher
59 Überschussgas
60 Nasswäscher
61 Gaskompressor
62 von CO2 befreiten Gas aus Absorber 17
63 kalte Eisenbriketts oder Oxidmaterialien
64 Nasswäscher
65 Kühleinheit
66 Vorwärmeinrichtung
67 Niedrig reduziertes Eisen (LRI)

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen (12, 44, 55, 59) , wie Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung oder Abgase aus Synthesegasanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass das CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption (14) entfernt wird, wobei die Wärme zur
Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise aus einer LuftZerlegungsanlage (23) 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 einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass Topgas (9) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen (1) mit
Topgasrückführung, von CO2 gereinigt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass Abgas (44, 55, 59) aus einer
Schmelzreduktionsanlage gereinigt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der folgenden Abgase gereinigt wird:
- Abgas (59) aus einem Einschmelzvergaser (48),
- Abgas (44) aus zumindest einem Reduktionsreaktor (37- 40),
- Abgas (55) aus zumindest einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des gereinigten
Abgases (62) wieder als Reduktionsgas zur
Roheisenherstellung verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass heiße Luft oder ein
Wärmeträgermedium aus der LuftZerlegungsanlage (23) in einen Wärmetauscher (19) zur Erwärmung und Regeneration des Absorptionsmittels geleitet wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass heiße Luft aus dem
Hauptluftkompressor (24) und/oder dem Boosterluftkompressor (25) oder deren Abwärme mittels Wärmeträgermedium verwendet wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, dass das gewonnene CO2 reiche Gas aus dem C02~Entfernungsprozess als Substitutgas im
Eisenerzeugungsprozess bzw. zur Aufbereitung und
Lagerung von CO2 verwendet wird.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels
chemischer und/oder physikalischer Absorption vorgesehen ist, wobei der Anlagenteil (18) zur Regeneration des Absorptionsmittels so mit einer LuftZerlegungsanlage (23) verbunden ist, dass die darin erzeugte Wärme zumindest teilweise zur Regeneration des
Absorptionsmittels verwendet werden kann.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung vorgesehen ist, mit welcher Topgas (9) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem
Sauerstoffhochofen (1) mit Topgasrückführung, in die
Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption geleitet werden kann.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung vorgesehen ist, mit welcher Abgas (44, 55, 59) aus einer Schmelzreduktionsanlage in die Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption geleitet werden kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine dieser Leitungen mit zumindest einer der folgenden Einrichtungen verbunden ist:
- mit einem Einschmelzvergaser (48),
- mit einem oder mehreren Reduktionsreaktoren (37-40),
- mit einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung vorgesehen ist, mit der zumindest ein Teil (62) des gereinigten Abgases wieder als Reduktionsgas zur Roheisenherstellung zurück geleitet werden kann.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung vorgesehen ist, mit der heiße Luft (26, 27) oder ein anderes
Wärmeträgermedium aus der LuftZerlegungsanlage (23) in einen Wärmetauscher (19) zur Erwärmung und Regeneration des Absorptionsmittels geleitet wird.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Leitung vorgesehen ist, mit der heiße Luft (26, 27) oder ein anderes Wärmeträgermedium aus dem Hauptluftkompressor (24) und/oder dem Boosterluftkompressor (25) in den Wärmetauscher (19) geleitet werden kann.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption so mit einer Anlage zur Roheisenherstellung und/oder einer Anlage zur Aufbereitung und Lagerung von CO2
verbunden ist, dass das gewonnene CO2 reiche Gas als Substitutgas im Eisenerzeugungsprozess und/oder zur Aufbereitung und Lagerung von CO2 verwendet werden kann.
EP10754453A 2009-09-11 2010-09-07 Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen, wie abgase aus anlagen zur roheisenherstellung oder abgase aus synthesegasanlagen Withdrawn EP2475451A1 (de)

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