EP2475451A1 - Method for removing co2 from exhaust gases, such as exhaust gases from plants for producing raw iron or exhaust gases from syngas plants - Google Patents

Method for removing co2 from exhaust gases, such as exhaust gases from plants for producing raw iron or exhaust gases from syngas plants

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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
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Withdrawn
Application number
EP10754453A
Other languages
German (de)
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/en
Withdrawn legal-status Critical Current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.

Abstract

The invention relates to a method for removing CO2 from exhaust gases (9), such as exhaust gases from plants for producing raw iron or exhaust gases from syngas plants, wherein the CO2 is removed by means of chemical and/or physical absorption (14), wherein the heat for regenerating the absorption agent is at least partially obtained from an air fractionation system (23). The CO2 can thereby be separated from other gases from the exhaust gases to a greater degree than for pressure swing adsorption, and a lower-quality energy carrier can nevertheless be used therefor.

Description

Verfahren zur Entfernung von CO2 aus Abgasen, wie Abgase aus Anlagen zur Roheisenherstellung oder Abgase aus Method for removing CO 2 from exhaust gases, such as exhaust gases from pig iron production plants or exhaust gases
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 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. For the production of pig iron, which should also include the production of pig iron-like products, there are essentially two known common processes: the
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 Blast furnace process and smelting reduction. 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
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  Fine coal indisposition plant) and other constituents (limestone, slag formers, etc.) are mixed to form the so-called Möller and then charged into the blast furnace. The blast furnace is a metallurgical reactor in which the Möllersäule reacts in countercurrent with hot air, the so-called hot blast. By burning and gasifying the carbon from coke and coal, the necessary heat for the reaction and carbon monoxide or hydrogen, which forms a substantial part of the
Reduktionsgases darstellt und das die Möllersäule durchströmt und das Eisenerz reduziert. Als Ergebnis entstehen Roheisen und Schlacke, die periodisch abgestochen werden. Represents reducing gas and flows through the Möllersäule and reduces the iron ore. The result is pig iron and slag, which are tapped periodically.
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 In 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. For the emerging from the blast furnace gas, the so-called Top ¬ or top gas, a gas cleaning must be provided (eg dust and / or cyclones in combination with
Nasswäschern, Schlauchfiltereinheiten oder Heißgasfiltern) . Weiters wird beim Sauerstoffhochofen meist ein Kompressor, vorzugsweise mit Nachkühler, für das in den Hochofen Wet scrubbers, bag filter units or hot gas filters). Furthermore, the oxygen blast furnace usually a compressor, preferably with aftercooler, for in the blast furnace
zurückgeführte Topgas vorgesehen sowie eine Vorrichtung zur C02~Entfernung, nach dem Stand der Technik meist mittels Druckwechsel-Adsorption. recycled top gas provided and a device for C0 2 ~ removal, according to the prior art usually by means of pressure swing adsorption.
Weitere Optionen für die Ausgestaltung eines Further options for the design of a
Hochofenverfahrens sind ein Erhitzer für das Reduktionsgas und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit Sauerstoff. Blast furnace methods are a heater for the reducing gas and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen.
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 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 Möllersäule, which ensure the flow through the blown wind. The C0 2 output represents a strong
Umweltbelastung dar. Deshalb gibt es Bestrebungen, die Environmental impact. Therefore, there are aspirations that
Hochofenroute abzulösen. Zu nennen sind hier die Replace blast furnace route. To call here are the
Eisenschwammherstellung auf Basis von Erdgas (MIDREX, HYL, FINMET) sowie die Schmelzreduktionsverfahren (Corex- und Finex-Verfahren) . Natural gas sponge iron production (MIDREX, HYL, FINMET) and smelting reduction processes (Corex and Finex processes).
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 In the smelting reduction, a melter gasifier is used, 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
Reduktionsgas reduziert wird, wobei das Reduktionsgas im Einschmelzvergaser durch Vergasung von Kohle (und Reduction gas is reduced, the reducing gas in the melter gasifier by gasification of coal (and
gegebenenfalls eines kleinen Anteils von Koks) mit Sauerstoff (90% oder mehr) erzeugt wird. Auch beim Schmelzreduktionsverfahren sind in der Regel optionally a small proportion of coke) with oxygen (90% or more) is produced. Also in the smelting reduction process are usually
- Gasreinigungsanlagen (einerseits für das Topgas aus dem Reduktionsreaktor, andererseits für das Reduktionsgas aus dem Einschmelzvergaser) ,  - Gas purification plants (on the one hand for the top gas from the reduction reactor, on the other hand for the reducing gas from the melter gasifier),
- ein Kompressor, vorzugsweise mit Nachkühler, für das in den Reduktionsreaktor zurückgeführte Reduktionsgas, a compressor, preferably with an aftercooler, for the reducing gas recycled to the reduction reactor,
- eine Vorrichtung zur C02~Entfernung, nach dem Stand der Technik meist mittels Druckwechsel-Adsorption - A device for C0 2 ~ removal, according to the prior art usually by means of pressure swing adsorption
- sowie optional ein Erhitzer für das Reduktionsgas  - And optionally a heater for the reducing gas
und/oder eine Brennkammer für die teilweise Verbrennung mit Sauerstoff vorgesehen.  and / or a combustion chamber for partial combustion with oxygen provided.
Der Corex-Prozess ist ein zweistufiges The Corex process is a two-step process
Schmelzreduktionsverfahren (engl.: smelting reduction) . Die Schmelzreduktion kombiniert den Prozess der Direktreduktion (Vorreduktion von Eisen zu Eisenschwamm) mit einem  Smelting reduction. The smelting reduction combines the process of direct reduction (prereduction of iron to sponge iron) with one
Schmelzprozess (Hauptreduktion) . Melting process (main reduction).
Das ebenfalls bekannte Finex-Verfahren entspricht im The well-known Finex method corresponds in
Wesentlichen dem Corex-Verfahren, allerdings wird Eisenerz als Feinerz eingebracht. Essentially the Corex process, but iron ore is introduced as fine ore.
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) ) . If the C0 2 ~ emissions into the atmosphere in the production of pig iron to be substantially reduced, it must be saved from the exhaust gases from the production of pig iron and deposited in bound form (ger .: CO 2 capture and sequestration (CCS)).
Die Erfindung kann nicht nur bei der Roheisenerzeugung, sondern auch bei Synthesegasanlagen angewendet werden. The invention can be applied not only to pig iron production but also to synthesis gas plants.
Synthesegase sind alle Wasserstoffhaltigen und meist auch CO- haltigen Gasgemische, die in einer Synthesereaktion zum  Synthesis gases are all hydrogen-containing and usually also CO-containing gas mixtures, which in a synthesis reaction for
Einsatz kommen sollen. Synthesegase können aus festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen hergestellt werden. Should be used. Synthesis gases can be made from solid, liquid or gaseous substances.
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 In particular, 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
Druckwechsel-Adsorption (engl.: PSA - Pressure Swing Pressure swing adsorption (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 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
Siliziumoxid (Si02) , aktiviertes Aluminiumoxid (AI2O3) , Silica (Si0 2 ), activated alumina (Al 2 O 3 ),
Zeolithe, Aktivkohle oder kombinierter Einsatz dieser Zeolites, activated carbon or combined use of these
Materialien) werden als Molekularsieb eingesetzt, um Moleküle entsprechend ihrer Adsorptionskräfte und/oder kinetischenMaterials) are used as a molecular sieve to molecules according to their adsorption and / or kinetic
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 Diameter to adsorb In the PSA is exploited that gases adsorb different amounts of surfaces. The gas mixture is introduced into a column under a precisely defined pressure. Now adsorb the unwanted
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 Components (here CO2 and H 2 0) and the recyclable material (here CO, H 2 , CH 4 ) flows predominantly unhindered through the column. Once the adsorbent is fully loaded, the pressure will be
abgebaut und die Kolonne gespült. Zum Betreiben einer (V) PSA- Anlage wird für die Verdichtung des CO2 beladenen Zufuhrgases elektrischer Strom benötigt. dismantled and flushed the column. To operate a (V) PSA plant, electrical power is needed to compress the CO2-laden feed gas.
Der Produktgasstrom nach der Druckwechsel-Adsorption, der die Wertstoffe enthält, enthält bei Abgasen aus der The product gas stream after the pressure swing adsorption, which contains the recyclables, contains in exhaust gases from the
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 Pig iron production still about 2-6 vol% CO2. However, 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
Roheisenerzeugung verloren gehen. Lost pig iron production.
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 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
H2 2,2 5,5 H 2 2.2 5.5
N2 1,5 2,4 N 2 1.5 2.4
CO 10,9 16,8  CO 10.9 16.8
C02 82,1 72,2 C0 2 82.1 72.2
CH4 0, 7 0,9 CH 4 0, 7 0.9
H20 2, 6 2,2 H 2 0 2, 6 2.2
Das Restgas kann nicht einfach thermisch verwertet werden, weil es - aufgrund des niedrigen und/oder schwankenden The residual gas can not simply be thermally recycled because it - due to the low and / or fluctuating
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 Calorific value of about ± 50% - would have to be enriched with other fuels. It would also calculate the calorific value of the export gas (= that part of the top gas withdrawn from the process of pig iron production)
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  Reducing pig iron production, if it is mixed to the top gas of the blast furnace or smelting reduction, which subsequently also the efficiency of a supplied with the export gas power plant, such as a combined cycle power plant (CCPP) due to the high
Brenngaskompression und des niedrigeren Wirkungsgrades der Gasturbine vermindert. Bei einem Dampfkraftwerk oder  Fuel gas compression and the lower efficiency of the gas turbine reduced. At a steam power plant or
Heizkessel würde die Flammentemperatur während der Boiler would increase the flame temperature during the
Verbrennung reduziert werden. Combustion can be reduced.
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 If the C0 2 is to be bound from the residual gas, 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
flüssig-festen oder überkritischen Zustand befindet, wo CO2 eine Dichte von etwa 1000 kg/m3 hat. liquid-solid or supercritical state where CO 2 has a density of about 1000 kg / m 3 .
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 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
Aggregatzuständen hören an diesem Punkt auf zu existieren. Physical states stop existing at this point.
Zu einer derart hohen Verdichtung muss ein mehrstufiger To such a high compression must be a multi-stage
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 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
Temperaturen, befindet. Temperatures, is.
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 However, 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. On the one hand, the CO share poses a security risk, since this is the case with a
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 Leakage can endanger persons (CO intoxication) and in some circumstances can lead to ignition or explosion. Furthermore go the "impurities" CO, H 2 , ... of C0 2 for the
Energiegewinnung bzw. die Reduktionsarbeit verloren und beeinflussen die physikalischen Eigenschaften des Energy production or reduction work lost and affect the physical properties of the
komprimierten Gases, welche aufgrund der schwankenden Anteile an CO, H2, usw. ebenfalls schwanken und die Messbarkeit, die Kompression, die Wasserlöslichkeit und die compressed gas, which also fluctuate due to the fluctuating levels of CO, H 2 , etc., and the measurability, the compression, the water solubility and the
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. 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.
Untersuchungen betreffend den Einfluss von Verunreinigungen auf den Transport von verflüssigten Gasen hat die Newcastle University durchgeführt und veröffentlicht unter  Investigations concerning the influence of impurities on the transport of liquefied gases have been conducted and published by Newcastle University
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. http: // ww. geos. ed. ac. uk / ccs / UKCCSC / Kewcast le 2 07.ppt. A diagram for this is shown in FIG. 2. It is therefore an object of the invention to separate CO 2 from exhaust gases of pig iron production or synthesis gas production to a greater extent than (V) PSA from other gases, but in addition to use a lower energy source than (V) PSA.
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. 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 Luftzerlegungsanlage.
Unter „LuftZerlegungsanlage" versteht man eine Anlage, in der Luft zuerst verdichtet, verflüssigt und anschließend in einzelne Bestandteile (Sauerstoff, Stickstoff, Edelgase) zerlegt wird. "Air separation plant" means a plant in which air is first compressed, liquefied and then broken down into individual components (oxygen, nitrogen, noble gases).
Durch die Verwendung eines chemischen und/oder physikalischen Absorptionsprozesses können die Anteile der für die By using a chemical and / or physical absorption process, the proportions of the for the
Roheisenerzeugung zurück gewonnenen Gase CO, H2, CH4 Pig iron production recovered gases CO, H 2 , CH 4
gegenüber einer (V) PSA erhöht und der C02~Anteil im increased compared to a (V) PSA and the C0 2 ~ share in
Produktgas wesentlich (bis auf wenige ppmv) reduziert werden. Die Verwendung von Abwärme aus einer bereits existierendenProduct gas can be significantly reduced (down to a few ppmv). The use of waste heat from an existing one
Anlage, hier einer Luftzerlegungsanlage, ist kostengünstiger als die Erzeugung von Dampf mit einem eigenen Aggregat nur für die Desorption. Zudem ist die Verwendung eines Plant, here an air separation plant, is more cost-effective than the production of steam with its own aggregate only for desorption. In addition, the use of a
niederwertigen Energieträgers wie Heißluft aus ökonomischer und ökologischer Sicht einem hochwertigen Energieträger wielow-energy source such as hot air from an economic and ecological point of view a high-quality energy source such as
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 To prefer steam. The removal of heat from a running air separation plant is also more flexible than the generation of steam in a specially for the C0 2 ~ operated steam generator. Furthermore owns one
LuftZerlegungsanlage eine sehr hohe Verfügbarkeit, welche über jener einer Roheisenerzeugungsanlage liegt. Die Kombination von LuftZerlegungsanlage einerseits und Luftzerlegungsanlage a very high availability, which is higher than that of a pig iron production plant. The combination of air separation equipment on the one hand and
Roheisen- oder Synthesegasherstellung andererseits ist auch deswegen vorteilhaft, weil der in der LuftZerlegungsanlage abgetrennte Sauerstoff bei der Roheisen- oder Crude iron or synthesis gas production, on the other hand, is also advantageous because the oxygen separated off in the air separation plant in the pig iron or pig iron
Synthesegasherstellung eingesetzt werden kann. Synthesis gas production can be used.
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.: 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 .:
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. Sequestration, eg EOR - enhanced gas recovery) and / or as a substitute for N 2 in iron production and coal gasification: the residual gas stream consists mainly of CO2 and can therefore be used for charging equipment, barrier seals and selected flushing and Kühlgasverbraucher be used.
Aufgrund des geringen Gehalts an Verunreinigungen ist der Energieaufwand für die Kompression des Restgasstroms aus der chemischen und/oder physikalischen Absorption bis zum Due to the low content of impurities, the energy required for the compression of the residual gas stream from the chemical and / or physical absorption up to
flüssig-festen oder superkritischen Zustand (>73,3 bar) um etwa 20-30% niedriger als für Restgas aus einer (V) PSA. liquid-solid or supercritical state (> 73.3 bar) about 20-30% lower than for residual gas from a (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 Consequently, the distances between the stations increase in the gas lines, where the gas must be re-compressed. Both the acquisition costs and the
Betriebskosten für die C02~Aufbereitung werden dadurch gesenkt . Im Vergleich zur Druckwechsel-Adsorption arbeitet die Operating costs for CO 2 treatment are thereby reduced. Compared to the pressure swing adsorption works the
chemische und/oder physikalische Absorption mit geringeren Drücken beim zu reinigenden Gas und einem geringeren chemical and / or physical absorption with lower pressures on the gas to be cleaned and a lower one
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. Pressure drop in the removal of CO2, so that energy is saved here. In contrast to a VPSA, no vacuum compressors are needed, which also consume a lot of energy. The low energy consumption is present especially for those countries where energy is scarce and / or expensive.
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. Due to the now higher proportion of combustible substances in the invention purified exhaust gas of pig iron production or synthesis gas production, the system performance can be increased or reduced their specific consumption or even in the combustion of this gas in a power plant, a higher efficiency of the power plant can be realized.
Die Investitionskosten für ein chemisches und/oder The investment costs for a chemical and / or
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. Physical absorption methods are comparable to those for a VPSA plant. But the absorption process needs large amounts of heat. This heat would be expensive if it had to be specially made and could not be provided by means of an already existing heat source.
Chemische Absorptionsverfahren zeichnen sich dadurch aus, dass das abzuscheidende Gas mit dem Absorptionsmittel Chemical absorption methods are characterized in that the gas to be separated with the absorbent
teilweise bis vollständig eine feste oder lockere chemische Bindung eingeht. Bei einem physikalischen partially or completely solid or loose chemical bond enters. In a physical
Absorptionsverfahren wird das abzuscheidende Gas ohne Absorption process, the gas to be separated without
Veränderung seiner stofflichen Eigenschaften im Change of its material properties in the
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. Absorbents dissolved, it act the Van der Waals forces. In addition, there are still methods in which both chemical and physical bonding forces come into play and which are referred to as hybrid washes.
Es gibt verschiedene chemische Absorptionsverfahren, die für diese Erfindung geeignet sind: There are several chemical absorption methods suitable for this invention:
Ein erstes Absorptionsverfahren ist durch die Verwendung von Kaliumkarbonat als Absorptionsmittel gekennzeichnet. Es wird heißes Kaliumkarbonat verwendet (engl. Hot potassium A first absorption process is characterized by the use of potassium carbonate as the absorbent. It is used hot potassium carbonate (English 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. carbonate (HPC) or "hot pot"). Depending on the supplier of this process, various substances are added to the potassium carbonate: 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.
Ein zweites Absorptionsverfahren ist als Aminwäsche mit mehreren Unterverfahren bekannt. Dabei werden in einem ersten Schritt leicht alkalische wässrige Lösungen von Aminen A second absorption process is known as amine scrubbing with several sub-processes. In a first step, slightly alkaline aqueous solutions of amines are used
(zumeist Ethanolamin-Derivate) eingesetzt, die die sauren Gase, also etwa das CO2, reversibel chemisch absorbieren. In einem zweiten Verfahrensschritt wird das saure Gas thermisch(Mostly ethanolamine derivatives) are used, which absorb the acidic gases, such as CO 2 reversibly chemically. In a second process step, the acidic gas becomes thermal
(durch Erhitzen) wieder vom Amin getrennt und das zurück gewonnene Amin erneut zur Wäsche eingesetzt. (By heating) again separated from the amine and the recovered amine used again for washing.
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. Known methods for this are the Amine Guard FS method from UOP, which reduces the C0 2 content to 50 ppmv and the H 2 S content to 1 ppmv. The steam demand of this process is about 1.05 kg steam per Nm 3 of gas to be purified.
Amine, etwa Diethanolamin (DEA) , werden auch als Aktivatoren für Absorptionsverfahren mit Verwendung von Kaliumkarbonat, etwa für das Benfield-Verfahren, verwendet. Amines, such as diethanolamine (DEA), are also used as activators for absorption processes using potassium carbonate, such as the Benfield process.
Für die Aminwäsche können primäre Amine verwendet werden, wie Methylamin, Monoethanolamin (MEA) und/oder Diglycolamin For amine scrubbing primary amines can be used, such as methylamine, monoethanolamine (MEA) and / or diglycolamine
(DGA) . (DGA).
Für die Aminwäsche können zusätzlich oder alternativ zu primären Aminen sekundäre Amine verwendet werden, etwa For amine scrubbing, secondary amines may be used in addition to or as an alternative to primary amines, such as
Diethanolamin (DEA) und/oder Diisopropanolamin (DIPA) . Diethanolamine (DEA) and / or diisopropanolamine (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 In addition or as an alternative to primary and / or secondary amines, it is also possible to use tertiary amines, for example triethanolamine (TEA) and / or methyldiethanolamine (MDEA). An existing process for this is the aMDEA process of BASF (offered by Linde and Lurgi), which activated methyldiethanolamine (MDEA) is used. Of the
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 Steam requirement of this method is about 0.85 kg steam per Nm 3 gas to be cleaned. There are also various physical absorption methods that are suitable for this invention, some of the most important representatives are the so-called Purisol® process, the
Rectisol®-Verfahren und das Selexol-Verfahren . Beim Purisol®-Verfahren wird N-Methyl-2-Pyrrolidone (NMP) als Absorptionsmittel verwendet, die Regeneration des Rectisol® method and the Selexol method. The Purisol® process utilizes N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) as the absorbent, regenerating the
Absorptionsmittels erfolgt mittels Dampf über indirekte Absorbent takes place by means of steam via indirect
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.. Heat exchanger, wherein the steam demand at about 1417 kg / MM scf = about 0.050 kg / Nm 3 , is. All types of heat exchange media can be used: air, nitrogen, steam, thermal oil, etc.
Beim Rectisol®-Verfahren wird gekühltes Methanol (CH3OH) als Absorptionsmittel eingesetzt. Die Regeneration des In the Rectisol® process, cooled methanol (CH 3 OH) is used as the absorbent. The regeneration of the
Absorptionsmittels erfolgt mittels Dampf über indirekte Absorbent takes place by means of steam via indirect
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.. Heat exchanger, wherein the absorbent is heated to only about 65 ° C. The steam requirement is about 1157 kg / MM scf = about 0.041 kg / Nm 3 gas to be cleaned. All types of heat exchange media can be used: air, nitrogen, steam, thermal oil, etc.
Beim Selexol-Verfahren wird als Absorptionsmittel eine When Selexol method is used as an absorbent
Mischung von Dimethylethern von Polyethylenglykol verwendet. Die Regeneration erfolgt mit Dampf, wobei ein direkter  Mixture of dimethyl ethers of polyethylene glycol used. The regeneration takes place with steam, whereby a direct
Kontakt des Absorptionsmittels mit Dampf oder einem Inertgas (z.B. Stickstoff) notwendig ist. Contact of the absorbent with steam or an inert gas (e.g., nitrogen) is necessary.
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: With the method according to the invention, 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:
- Abgas (sogenanntes Überschussgas) aus einem  - Exhaust gas (so-called excess gas) from a
Einschmel z ergaser, Smelting ergaser,
- Abgas aus zumindest einem Reduktionsreaktor,  Exhaust gas from at least one reduction reactor,
- Abgas (sogenanntes Topgas) aus zumindest einem  - Exhaust gas (so-called top gas) from at least one
Festbettreaktor zur Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts. Fixed bed reactor for preheating and reducing iron oxides and / or iron briquettes.
Um die reduzierenden Bestandteile des Gases nach der CO2- Entfernung für die Roheisenherstellung bzw. To reduce the reducing components of the gas after CO 2 removal for the production of pig iron or
Synthesegasherstellung besser auszunützen, kann vorgesehen werden, dass zumindest ein Teil des gereinigten Abgases wieder als Reduktionsgas zur Roheisenherstellung verwendet wird .  Making better use of synthesis gas production, it can be provided that at least part of the purified exhaust gas is used again as a reducing gas for the production of pig iron.
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. 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. For example, hot air may be used from the main air compressor and / or the booster air compressor.
Die Wärme aus der LuftZerlegungsanlage kann auch mittels eines Wärmeträgermediums (z.B. Wasserdampf), das von heißer Luft aus der LuftZerlegungsanlage (aus dem  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
Hauptluftkompressor und/oder dem Boosterluftkompressor) erwärmt wird, zur Regeneration des Absorptionsmittels zur Main air compressor and / or the booster air compressor) is heated, for the regeneration of the absorbent for
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. In a device according to the invention, a system for removing CO 2 by means of chemical and / or physical absorption is provided, 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.
Insbesondere kann für das Hochofenverfahren eine Leitung vorgesehen sein, mit welcher Topgas aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen mit In particular, 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
Topgasrückführung, in die Anlage zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption Top gas recirculation, in the plant for the removal of CO 2 by means of chemical and / or physical absorption
geleitet werden kann. can be directed.
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. In a smelting reduction process, 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.
Zumindest eine dieser Leitungen kann mit zumindest einer der folgenden Einrichtungen verbunden sein: At least one of these lines may be connected to at least one of the following devices:
- mit einem Einschmelzvergaser,  with a melter gasifier,
- mit einem oder mehreren Reduktionsreaktoren,  with one or more reduction reactors,
- mit einem Festbettreaktor zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.  - With a fixed bed reactor for preheating and / or reduction of iron oxides and / or iron briquettes.
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. 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.
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 Furthermore, 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
Absorptionsmittels geleitet wird. Absorbent is passed.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beispielhaften und schematischen Figuren näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Phasendiagramm von CO2. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary and schematic figures. Fig. 1 shows a phase diagram of CO 2 .
Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen Verunreinigungen von Gasen und den hierfür notwendigen Verdichtungsstationen beim Transport von verflüssigten Gasen.  Fig. 2 shows the relationship between impurities of gases and the compaction stations necessary for the transport of liquefied gases.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einem Hochofen und einer LuftZerlegungsanlage .  Fig. 3 shows the connection according to the invention between a blast furnace and an air separation plant.
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Verbindung zwischen einer Anlage zur Schmelzreduktion und einer LuftZerlegungsanlage .  Fig. 4 shows the connection according to the invention between a plant for smelting reduction and a 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, FIG. 1 shows a phase diagram of CO 2 . On the horizontal axis the temperature is plotted in K, on the vertical axis the pressure in bar (1 bar = 10 5 Pascal). The individual states of matter (solid or solid,
Flüssigkeit bzw. flüssig und Gas bzw. gasförmig) sind durch Linien voneinander getrennt. Liquid or liquid and gas or gaseous) are separated by lines.
Der Tripelpunkt ist jener Punkt, wo feste, flüssige und gasförmige Phase zusammentreffen.  The triple point is the point where solid, liquid and gaseous phases meet.
Der überkritische Zustand (überkritisches Fluid) ist ein Zustand oberhalb des kritischen Punktes im Phasendiagramm, der durch das Angleichen der Dichten von flüssiger und  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
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. Gas phase is characterized. The differences between the two states of aggregation cease to exist at this point. In Fig. 2, the relationship between impurities of gases and the compaction stations necessary for the transport of liquefied gases is shown.
Auf der waagrechten Achse sind die Verunreinigungen in % des Gasvolumens aufgetragen, auf der senkrechten Achse der On the horizontal axis, the impurities are plotted in% of the gas volume, on the vertical axis of the
Abstand zwischen den Verdichterstationen in km. Distance between the compressor stations 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  For each contamination, a separate curve is drawn. At 10% contamination (right margin of the illustration), the smallest influence on the distance of the
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. Compressor stations at H 2 S, followed by SO 2 , CH 4 , Ar, O 2 , N 2 and CO are the same, then NO 2 , H 2 has the biggest influence, where the curve almost goes to zero. In 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.
Sauerstoffhaltiges Gas 3 mit einem Sauerstoffgehalt > 80% wird in die Ringleitung 4 eingebracht, ebenso wird im Oxygen-containing gas 3 with an oxygen content> 80% is introduced into the loop 4, as is in
Reduktionsgasofen 6 erwärmtes Reduktionsgas 5 gemeinsam mit kaltem oder vorgewärmtem Sauerstoff O2 in den Hochofen 1 eingebracht, Schlacke 7 und Roheisen 8 werden unten 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
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. deducted. At the top of the blast furnace 1, 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.
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 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. In the absorber 17 to be cleaned top or top gas 9 is introduced from below, while from the top one the acidic
Bestandteile des Gases (im Wesentlichen CO2, H2S) Constituents of the gas (essentially CO 2 , H 2 S)
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 . absorbing solution, such as an amine solution, flows downwards. Here, the CO 2 is now removed from the top or top gas and the purified gas fed back to the blast furnace 1.
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  The loaded absorbent is passed from above into the stripper 18. In the lower area, 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
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 charged and heated to> 100 ° C, in particular 110-120 ° C, whereby the acidic gases, in particular the CO 2 , are released again as residual gas 20. The residual gas 20 can either after a H 2 S cleaning 21 back into the atmosphere
entlassen werden und/oder einem weiteren Verdichter 22 zur Verflüssigung von CO2 zugeführt werden, um es dann be discharged and / or another compressor 22 for the liquefaction of CO 2 are fed to it then
fortzuleiten und etwa unterirdisch zu lagern oder um es als Ersatz für Stickstoff bei der Eisenherstellung oder to be stored underground or as a substitute for nitrogen in iron production or
Kohlevergasung zu verwenden, etwa für Chargiereinrichtungen, Sperrdichtungen und ausgewählte Spül- und Kühlgasverbraucher. To use coal gasification, such as for Charger facilities, barrier seals and selected rinsing and cooling gas consumers.
Der Druckenergieinhalt des Exportgases 12 kann auch in einer Expansionsturbine 35 (engl. Top gas pressure recovery The pressure energy content of the export gas 12 can also be measured in an expansion turbine 35 (top gas pressure recovery
turbine) ausgenützt werden, die in diesem Beispiel vor dem Exportgasbehälter 13 angeordnet ist. turbine), which in this example is arranged in front of the export gas container 13.
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 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
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 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 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. Boosterluftkompressor 25 and has a pressure of 5 to 25 bar g , in particular of 23 bar g , and a temperature of about 200 ° C. Alternatively, the heat exchange of hot air to an alternative heat transfer medium (eg
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 Water / steam, thermal oil, nitrogen) and then carried by the heat transfer medium to the absorption liquid. 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
Sauerstoff, zu etwa 1% aus Wasserdampf und ca. 0,9% aus Oxygen, about 1% from water vapor and about 0.9%
Argon . 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 After the main air compressor 24, the air has a temperature of about 280 ° C and a pressure of about 5.2 barg. In the heat exchanger 19, the air from the
LuftZerlegungsanlage 23 auf etwa 180°C abgekühlt.  Luftzellegungsanlage 23 cooled to about 180 ° C.
Mit einer LuftZerlegungsanlage 23 kann Luft in ihre With a Luftzerlegungsanlage 23, air in their
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. Components are decomposed. Air is a gas mixture of nitrogen (78%), oxygen (21%), argon (0.9%) and other noble gases. First, 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.
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. In 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.
Zusätzlich zum Hauptluftkompressor 24 kann ein In addition to the main air compressor 24, a
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 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. , The booster air compressor 25th
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. 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.
Bei der herkömmlichen LuftZerlegung wird die im In the conventional air decomposition, the in
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. Master air compressor 24 compressed air 26 directly one Purification supplied, in the present invention, 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.
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 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
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 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
Expansionsturbine 34 kühlt sie sich schließlich entscheidend ab und verflüssigt sich teilweise. Expansion turbine 34 finally cools down and liquefies partially.
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 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
-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 -196 ° C), the distillation must be carried out in a multi-stage process in this rectification column 33: The liquid air trickles over a number of sieve trays in the
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  Counterflow to the non-liquefied, rising air down. The liquid is stowed on the sieve plates and flowed through by the ascending vapor bubbles. From the gas stream, especially the higher boiling liquefies
Sauerstoff, während aus den Flüssigkeitstropfen bevorzugt der tiefer siedende Stickstoff verdampft. Am kalten Kopf der Rektifikationssäule 33 sammelt sich daher gasförmiger Oxygen, while from the liquid drops preferably evaporates the lower boiling nitrogen. On the cold head of the Rectification column 33 therefore accumulates gaseous
Stickstoff 32 und am wärmeren Boden flüssiger Sauerstoff 36. Nitrogen 32 and on warmer soil liquid oxygen 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. After the first stage of rectification, the gases are not yet pure enough. For this reason, 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.
Ein Teil des flüssigen Sauerstoffs 36 wird abgezogen und gelagert, ebenso ein Teil des flüssigen Stickstoffs 45. A portion of the liquid oxygen 36 is withdrawn and stored, as is a portion of the liquid nitrogen 45.
Nach Durchgang durch die Cold Box 31 wird entnommen: After passing through the cold box 31 is taken:
- gasförmiger Stickstoff mittleren Drucks (ca. 11 barg), MP GAN, wobei dieser vorher in einem Kompressor weiter - gaseous nitrogen medium pressure (about 11 barg), MP GAN, which previously in a compressor on
komprimiert wird, is compressed
- gasförmiger Sauerstoff mittleren Drucks (ca. 9 barg), MP GOX,  - gaseous oxygen medium pressure (about 9 barg), MP GOX,
- gasförmiger Sauerstoff hohen Drucks, HP GOX, high pressure gaseous oxygen, HP GOX,
- gasförmiger Stickstoff niederen Drucks, LP GAN.  gaseous nitrogen of low pressure, 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 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
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. Regeneration of the adsorber 29 used. The hot air from the main air compressor 24, which has given off the heat in the heat exchanger 19 to the absorption liquid, is first cooled and further cooled in a washing tower 28, to further reduce the water vapor content and unwanted gas components. After the adsorber 29 for H 2 O / CO 2 removal of the purified air stream 30 is passed to the cold box 31 and on to the rectification column 33. Fig. 4 shows the connection according to the invention between a plant for smelting reduction and a Luftzerlegungsanlage 23. The Luftzellegungsanlage 23 is the same structure as those of FIG. 3, as well as the plant 14 for the chemical absorption of C0 2 .
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. 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. Instead of four fluidized bed reactors 37-40 but only three may be present ,
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 In countercurrent to the fine ore, 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
Sauerstoff O2 erwärmt werden, ebenso zwischen zweitem 39 und drittem 38 Reduktionsreaktor. Das aus dem vierten  Oxygen O2 are heated, as well between the second 39 and third 38 reduction reactor. That from the fourth
Reduktionsreaktor 37 austretende Abgas 44 wird in einem Reduction reactor 37 exiting exhaust 44 is in a
Nasswäscher 47 gereinigt und als Exportgas 12 weiter Wet scrubber 47 cleaned and as export gas 12 on
verwendet. Ein Teilstrom des Abgases 44 wird - erfindungsgemäß - dem Absorber 17 zur CC>2-Entfernung used. A partial flow of the exhaust gas 44 is - according to the invention - the absorber 17 for CC> 2 removal
zugeleitet . forwarded.
Das Reduktionsgas 43 wird in einem Einschmelzvergaser 48 hergestellt, in den einerseits Kohle in Form von stückigerThe reducing gas 43 is produced in a melter gasifier 48, in the one hand coal in the form of lumpy
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 Coal 49 and coal in powder form 50 - this is supplied together with oxygen O2 - in the other hand, the pre-reduced in the reduction reactors 37-40 and in the
Eisenbrikettierung 51 in heißem Zustand zu Eisenbriketts (engl.: HCl Hot Compacted Iron) geformte Eisenerz zugegeben wird. Die Eisenbriketts gelangen dabei über eine 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
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. Hot conveying system 52 in a storage container 53, as Fixed bed reactor is formed, where the iron briquettes are optionally preheated and reduced with coarse purified gas generator 54 from the melter gasifier 48. Cold iron briquettes and / or iron oxides (eg in the form of pellets or lump) 63 can also be added here.
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.  Subsequently, the iron briquettes or oxides are charged from above into the melter gasifier 48. Low reduced iron (LRI) 67 may also be withdrawn from iron briquetting 51.
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 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
Teilstrom als Reduktionsgas 43 den Reduktionsreaktoren 37-40 zugeleitet wird. Partial flow as reducing gas 43 the reduction reactors 37-40 is fed.
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 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
ausgetragenen Staub abzuscheiden und den Staub über remove the dust and dust
Staubbrenner in den Einschmelzvergaser 48 zurückzuführen. Ein Teil des von grobem Staub gereinigten Generatorgases 54 wird mittels Nasswäscher 58 weiter gereinigt und als Dust burner in the melter gasifier 48 due. A portion of the coarse dust purified gas generator 54 is further cleaned by wet scrubber 58 and as
Überschussgas 59 aus der Finex-Anlage entnommen und - erfindungsgemäß - dem Absorber 17 der Anlage 14 zur Excess gas 59 taken from the Finex plant and - according to the invention - the absorber 17 of Appendix 14 to
chemischen Absorption von CO2 zugeführt. chemical absorption of CO 2 supplied.
Ein weiterer Teil des gereinigten Generatorgases 54 wird ebenfalls in einem Nasswäscher 60 weiter gereinigt, zur Another portion of the purified generator gas 54 is also further purified in a wet scrubber 60, for
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. Cooling fed to a gas compressor 61 and then fed after mixing with the removed from the absorber 17, liberated from CO 2 product gas 62, again the generator gas 54 after the melter gasifier 48 for cooling. As a result of this recycling of the CO 2 -free gas 62, 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.
Das aus der Speicheranlage 53, wo die Eisenbriketts bzw. This from the storage facility 53, where the iron briquettes or
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 . 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 .
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. 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.
Das Exportgas 12 kann in einem Exportgasbehälter 13 The export gas 12 may be in an export gas container 13
zwischengespeichert werden. Eine optionale be cached. An optional
Entspannungsturbine 35 dient der Ausnützung der im Exportgas 12 enthaltenen Energie.  Expansion turbine 35 serves to exploit the energy contained in the export gas 12.
Dem Stripper 18 wird vorgewärmte Absorptionsflüssigkeit zugeführt, welche über zumindest einen Wärmetauscher 19 unter Abgabe der Wärme der heißen verdichteten Luft nach dem 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
Hauptluftkompressor 24 bzw. Boosterluftkompressor 25 oder mittels Wärmeträgermedium erwärmt wird. Der Wärmetauscher 19 wird - genauso wie in Fig. 3 - von mindestens einem Main air compressor 24 or Boosterluftkompressor 25 or is heated by means of heat transfer medium. The heat exchanger 19 is - as in Fig. 3 - of at least one
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 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
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 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. Reference sign list
1 Hochofen 1 blast furnace
2 Sinteranlage  2 sinter plant
3 Sauerstoffhaltiges Gas  3 oxygen-containing gas
4 Ringleitung  4 ring line
5 Reduktionsgas  5 reducing gas
6 Reduktionsgasofen  6 reduction gas furnace
7 Schlacke  7 slag
8 Roheisen  8 pig iron
9 Top- oder Gichtgas  9 top or topping gas
10 Staubabscheider oder Zyklon  10 dust collector or cyclone
11 Nasswäscher  11 wet scrubbers
12 Exportgas  12 export gas
13 Exportgasbehälter  13 export gas containers
14 Anlage zur chemischen Absorption von CO2 14 plant for the chemical absorption of CO 2
15 Kompressor 15 compressor
16 Nachkühler  16 aftercoolers
17 Absorber  17 absorbers
18 Stripper  18 strippers
19 Wärmetauscher  19 heat exchangers
20 Restgas nach Stripper 18  20 residual gas after stripper 18
21 H2S-Reinigung 21 H 2 S cleaning
22 Verdichter zur Verflüssigung von CO2 22 compressors for the liquefaction of CO 2
23 Luftzerlegungsanläge  23 air separation plants
24 Hauptluftkompressor  24 main air compressor
25 Boosterluftkompressor  25 booster air compressor
26 Gasstrom aus Hauptluftkompressor 24  26 Gas flow from main air compressor 24
27 Gasstrom aus Boosterluftkompressor 25  27 Gas flow from booster air compressor 25
28 Waschturm  28 wash tower
29 Adsorber  29 Adsorber
30 gereinigter Luftstrom  30 cleaned air stream
31 Cold Box  31 cold box
32 Abfallstickstoff aus Rektifikationssäule 33 32 waste nitrogen from rectification column 33
33 Rektifikationssäule 34 turbinenbetriebener Kompressor 33 rectification column 34 turbine-driven compressor
35 Entspannungsturbine  35 relaxation turbine
36 flüssiger Sauerstoff  36 liquid oxygen
37 Vierter Reduktionsreaktor  37 Fourth reduction reactor
38 Dritter Reduktionsreaktor 38 Third reduction reactor
39 Zweiter Reduktionsreaktor  39 Second reduction reactor
40 Erster Reduktionsreaktor  40 First reduction reactor
41 Feinerz und Additive  41 fine ore and additives
42 Erztrocknung  42 ore drying
43 Reduktionsgas 43 reducing gas
44 Abgas aus Reduktionsreaktoren 37-40  44 waste gas from reduction reactors 37-40
45 flüssiger Stickstoff  45 liquid nitrogen
46 Stickstoff-Kühlturm  46 nitrogen cooling tower
47 Nasswäscher für Abgas 44  47 Wet scrubber for exhaust gas 44
48 Einschmelzvergaser 48 melter gasifier
49 stückige Kohle  49 lumpy coal
50 Kohle in Pulverform  50 coal in powder form
51 Eisenbrikettierung (HCI-Anlage)  51 iron briquetting (HCI plant)
52 Heißförderanlage  52 hot conveyor system
53 als Festbettreaktor ausgebildeter Speicherbehälter zur53 designed as a fixed bed reactor storage container for
Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts Preheating and reduction of iron oxides and / or iron briquettes
54 Generatorgas aus Einschmelzvergaser 48  54 generator gas from melter gasifier 48
55 Topgas aus Nasswäscher 64  55 top gas from wet scrubber 64
56 heißes Metall und Schlacke 56 hot metal and slag
57 Abscheider für Feinerz  57 separators for fine ore
58 Nasswäscher  58 wet scrubbers
59 Überschussgas  59 surplus gas
60 Nasswäscher  60 wet scrubbers
61 Gaskompressor 61 gas compressor
62 von CO2 befreiten Gas aus Absorber 17 62 gas released from CO 2 from absorber 17
63 kalte Eisenbriketts oder Oxidmaterialien  63 cold iron briquettes or oxide materials
64 Nasswäscher  64 wet scrubbers
65 Kühleinheit  65 cooling unit
66 Vorwärmeinrichtung 66 preheating device
67 Niedrig reduziertes Eisen (LRI)  67 Low Iron (LRI)

Claims

Patentansprüche claims
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 1. A method for removing CO 2 from exhaust gases (12, 44, 55, 59), such as exhaust gases from plants for pig iron production or exhaust gases from synthesis gas plants, characterized in that the CO 2 by means of chemical and / or physical absorption (14) is removed , where the heat to
Regeneration des Absorptionsmittels zumindest teilweise aus einer LuftZerlegungsanlage (23) bezogen wird.  Regeneration of the absorbent is at least partially obtained from an air separation plant (23).
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Absorptionsmittel Kaliumkarbonat verwendet wird.  2. The method according to claim 1, characterized in that is used as an absorbent potassium carbonate.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch  3. The method according to claim 1 or 2, characterized
gekennzeichnet, dass es eine Aminwäsche umfasst.  characterized in that it comprises an amine wash.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass primäre Amine, wie Methylamin, Monoethanolamin (MEA) und/oder Diglycolamin (DGA) , zum Einsatz kommen.  4. The method according to claim 3, characterized in that primary amines, such as methylamine, monoethanolamine (MEA) and / or diglycolamine (DGA) are used.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch  5. The method according to claim 3 or 4, characterized
gekennzeichnet, dass sekundäre Amine, wie Diethanolamin (DEA) und/oder Diisopropanolamin (DIPA) , zum Einsatz kommen .  in that secondary amines, such as diethanolamine (DEA) and / or diisopropanolamine (DIPA), are used.
6. Verfahren nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch  6. The method of claim 3, 4 or 5, characterized
gekennzeichnet, dass tertiäre Amine, wie Triethanolamin (TEA) und/oder Methyldiethanolamin (MDEA) , zum Einsatz kommen .  in that tertiary amines, such as triethanolamine (TEA) and / or methyldiethanolamine (MDEA), are used.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch  7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized
gekennzeichnet, dass Topgas (9) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem Sauerstoffhochofen (1) mit characterized in that top gas (9) from a blast furnace, in particular from an oxygen blast furnace (1) with
Topgasrückführung, von CO2 gereinigt wird. Top gas recirculation, is purified by CO 2 .
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch  8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized
gekennzeichnet, dass Abgas (44, 55, 59) aus einer  characterized in that exhaust gas (44, 55, 59) from a
Schmelzreduktionsanlage gereinigt wird.  Smelting plant is cleaned.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der folgenden Abgase gereinigt wird: 9. The method according to claim 8, characterized in that at least one of the following exhaust gases is purified:
- Abgas (59) aus einem Einschmelzvergaser (48), Exhaust gas (59) from a melter gasifier (48),
- Abgas (44) aus zumindest einem Reduktionsreaktor (37- 40),  Exhaust gas (44) from at least one reduction reactor (37-40),
- Abgas (55) aus zumindest einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und/oder Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts.  - Exhaust (55) from at least one fixed bed reactor (53) for preheating and / or reduction of iron oxides and / or iron briquettes.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch  10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized
gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des gereinigten characterized in that at least part of the purified
Abgases (62) wieder als Reduktionsgas zur Exhaust gas (62) again as a reducing gas to
Roheisenherstellung verwendet wird.  Pig iron production is used.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass heiße Luft oder ein  11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that hot air or a
Wärmeträgermedium aus der LuftZerlegungsanlage (23) in einen Wärmetauscher (19) zur Erwärmung und Regeneration des Absorptionsmittels geleitet wird.  Heat transfer medium from the Luftzerlegungsanlage (23) is passed into a heat exchanger (19) for heating and regeneration of the absorbent.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass heiße Luft aus dem  12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that hot air from the
Hauptluftkompressor (24) und/oder dem Boosterluftkompressor (25) oder deren Abwärme mittels Wärmeträgermedium verwendet wird. Main air compressor (24) and / or the Boosterluftkompressor (25) or the waste heat is used by means of heat transfer medium.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch  13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized
gekennzeichnet, dass das gewonnene CO2 reiche Gas aus dem C02~Entfernungsprozess als Substitutgas im characterized in that the recovered CO 2 rich gas from the C0 2 ~ removal process as substitute gas in the
Eisenerzeugungsprozess bzw. zur Aufbereitung und  Iron production process or for processing and
Lagerung von CO2 verwendet wird. Storage of CO 2 is used.
14. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels 14. Device for carrying out the method according to one of claims 1 to 13, characterized in that a system (14) for the removal of CO 2 by means of
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  chemical and / or physical absorption is provided, wherein the plant part (18) for the regeneration of the absorbent so connected to an air separation plant (23) that the heat generated therein at least partially for the regeneration of the
Absorptionsmittels verwendet werden kann.  Absorbent can be used.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine Leitung vorgesehen ist, mit welcher Topgas (9) aus einem Hochofen, insbesondere aus einem  15. The apparatus according to claim 14, characterized in that a line is provided with which top gas (9) from a blast furnace, in particular from a
Sauerstoffhochofen (1) mit Topgasrückführung, in die Oxygen furnace (1) with Topgasrückführung, in the
Anlage (14) zur Entfernung von CO2 mittels chemischer und/oder physikalischer Absorption geleitet werden kann.Plant (14) can be passed to remove CO 2 by means of chemical and / or physical absorption.
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.16. The apparatus according to claim 14, characterized in that at least one line is provided with which exhaust gas (44, 55, 59) from a smelting reduction plant in the system (14) for the removal of CO 2 can be conducted by means of chemical and / or physical absorption.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine dieser Leitungen mit zumindest einer der folgenden Einrichtungen verbunden ist: 17. The device according to claim 16, characterized in that at least one of these lines is connected to at least one of the following devices:
- mit einem Einschmelzvergaser (48),  with a melter gasifier (48),
- mit einem oder mehreren Reduktionsreaktoren (37-40), with one or more reduction reactors (37-40),
- mit einem Festbettreaktor (53) zur Vorwärmung und Reduktion von Eisenoxiden und/oder Eisenbriketts. - With a fixed bed reactor (53) for preheating and reduction of iron oxides and / or iron briquettes.
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.  18. Device according to one of claims 14 to 17, characterized in that a line is provided, with which at least a part (62) of the purified exhaust gas can be routed back to the pig iron production again as a reducing gas.
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  19. Device according to one of claims 14 to 18, characterized in that at least one line is provided, with the hot air (26, 27) or another
Wärmeträgermedium aus der LuftZerlegungsanlage (23) in einen Wärmetauscher (19) zur Erwärmung und Regeneration des Absorptionsmittels geleitet wird.  Heat transfer medium from the Luftzerlegungsanlage (23) is passed into a heat exchanger (19) for heating and regeneration of the absorbent.
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. 20. The apparatus according to claim 19, characterized in that at least one line is provided with the hot air (26, 27) or another heat transfer medium from the main air compressor (24) and / or the Booster air compressor (25) can be passed into the heat exchanger (19).
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 21. Device according to one of claims 14 to 20, characterized in that the system (14) for the removal of CO 2 by means of chemical and / or physical absorption so with a plant for pig iron production and / or a plant for processing and storage of CO 2
verbunden ist, dass das gewonnene CO2 reiche Gas als Substitutgas im Eisenerzeugungsprozess und/oder zur Aufbereitung und Lagerung von CO2 verwendet werden kann. connected, that the recovered CO 2 rich gas can be used as a substitute gas in the iron production process and / or for the treatment and storage of CO 2 .
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