ES2808865T3 - Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones - Google Patents

Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones Download PDF

Info

Publication number
ES2808865T3
ES2808865T3 ES14815581T ES14815581T ES2808865T3 ES 2808865 T3 ES2808865 T3 ES 2808865T3 ES 14815581 T ES14815581 T ES 14815581T ES 14815581 T ES14815581 T ES 14815581T ES 2808865 T3 ES2808865 T3 ES 2808865T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
gas
installation
production
hydrogen
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES14815581T
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhold Achatz
Jens Wagner
Markus Oles
Peter Schmöle
Ralph Kleinschmidt
Matthias Patrick Krüger
Denis Krotov
Morstein Olaf Von
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.)
ThyssenKrupp AG
Original Assignee
ThyssenKrupp AG
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
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=52134106&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=ES2808865(T3) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by ThyssenKrupp AG filed Critical ThyssenKrupp AG
Application granted granted Critical
Publication of ES2808865T3 publication Critical patent/ES2808865T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06—Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/025—Preparation or purification of gas mixtures for ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02—Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04—Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
    • C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
    • C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M43/00—Combinations of bioreactors or fermenters with other apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B3/00—General features in the manufacture of pig-iron
    • C21B3/04—Recovery of by-products, e.g. slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/285—Plants therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
    • C21C5/28—Manufacture of steel in the converter
    • C21C5/38—Removal of waste gases or dust
    • C21C5/40—Offtakes or separating apparatus for converter waste gases or dust
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01D—NON-POSITIVE DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, e.g. STEAM TURBINES
    • F01D15/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of engines with devices driven thereby
    • F01D15/10—Adaptations for driving, or combinations with, electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/30—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbines using exhaust steam only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L15/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00
    • F01L15/10—Valve-gear or valve arrangements, e.g. with reciprocatory slide valves, other than provided for in groups F01L17/00 - F01L29/00 with main slide valve and auxiliary valve dragged thereby
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/02—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey
    • F27B1/025—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces with two or more shafts or chambers, e.g. multi-storey with fore-hearth
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
    • F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
    • F27B1/10—Details, accessories, or equipment peculiar to furnaces of these types
    • F27B1/28—Arrangements of monitoring devices, of indicators, of alarm devices
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/62—Energy conversion other than by heat exchange, e.g. by use of exhaust gas in energy production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/02—Treatment of the exhaust gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/04—Recirculation of the exhaust gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00—Exhaust gas
    • C21C2100/06—Energy from waste gas used in other processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency
    • Y02P20/133—Renewable energy sources, e.g. sunlight

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)

Abstract

Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero con un alto horno (1) para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor (2) para la producción de acero bruto, un sistema de conducción de gas para gases que se producen durante la producción de hierro bruto y/o la producción de acero bruto caracterizado por que el ensamblaje de instalaciones comprende adicionalmente una instalación química (11) o una instalación biotecnológica conectadas al sistema de conducción de gas así como una instalación (21) para la generación de hidrógeno, estando conectada la instalación (21) para la generación de hidrógeno mediante una conducción (22), que conduce hidrógeno, al sistema de conducción de gas, comprendiendo el ensamblaje de instalaciones una central eléctrica (3), la cual está diseñada como central eléctrica con turbinas de gas o central eléctrica con turbinas de gas y turbinas de vapor y se hace funcionar con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno (1) y/o una cantidad parcial del gas de convertidor (2) que se produce en la acería con convertidor, y por que el sistema de conducción de gas presenta un derivador de gas (12) conmutable para la distribución de los flujos másicos de gas alimentados a la central eléctrica (3) y a la instalación química (11) o a la instalación biotecnológica.

Description

DESCRIPCIÓN
Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones
La invención se refiere a un ensamblaje de instalaciones para la producción de acero así como a un procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones. Los documentos US 2006/027043 A1, WO 00/05421 A1 y HAMID GHANBARI ET AL: "Optimal design and Operation of a Steel plant integrated with a polygeneration System" revelan ensamblajes de instalaciones integrados para la producción de acero, conduciéndose gases de la generación de acero a instalaciones químicas posconectadas.
El ensamblaje de instalaciones para la producción de acero comprende al menos un alto horno para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor para la producción de acero bruto, y un sistema de conducción de gas para gases que se producen durante la producción de hierro bruto y/o la producción de acero bruto. Aparte de eso, el ensamblaje de instalaciones puede presentar una central eléctrica para la generación de corriente, que está diseñada como central eléctrica con turbinas de gas o central eléctrica con turbinas de gas y turbinas de vapor y se hace funcionar con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor que se produce en la acería con convertidor.
En el alto horno se obtiene hierro bruto a partir de menas de hierro, fundentes así como coque y otros agentes de reducción tal como carbono, petróleo, gas, biomasas, residuos de plástico procesados u otras sustancias que contienen carbono y/o hidrógeno. Como productos de las reacciones de reducción se producen inevitablemente CO, CO2, hidrógeno y vapor de agua. Un gas de tragante extraído del proceso de alto horno presenta además de las partes constituyentes mencionadas anteriormente con frecuencia un alto contenido de nitrógeno. La cantidad de gas y la composición del gas de tragante depende de las materias primas y del modo de funcionamiento y está sujeta a oscilaciones. Normalmente, el gas de tragante contiene, sin embargo, del 35 % al 60 % en volumen de N2, del 20 % al 30 % en volumen de CO, del 20 % al 30 % en volumen de CO2 y del 2 % al 15 % en volumen de H2. Aproximadamente del 30 % al 40 % del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto se usa generalmente para el calentamiento del aire caliente para el proceso de alto horno en recuperadores; la cantidad de gas de tragante que queda puede usarse en otras zonas de la central externamente para fines de calentamiento o para la generación de corriente.
En la acería con convertidor, que está conectada posteriormente al proceso de alto horno, se transforma hierro bruto en acero bruto. Mediante soplado desde arriba de oxígeno sobre hierro bruto líquido se separan impurezas perturbadoras tal como carbono, silicio, azufre y fósforo. Dado que los procesos de oxidación originan un fuerte desarrollo de calor, se añade con frecuencia chatarra en cantidades de hasta el 25 % con respecto al hierro bruto como medio de refrigeración. Además se añaden cal para la formación de escoria y agentes de aleación. Del convertidor de acero se extrae un gas de convertidor que presenta un alto contenido de CO y contiene además nitrógeno, hidrógeno y CO2. Una composición típica de gas de convertidor presenta del 50 % al 70 % en volumen de CO, del 10 % al 20 % en volumen de N2, aprox. el 15 % en volumen de CO2 y aprox. el 2 % en volumen de H2. El gas de convertidor o bien se quema o se recoge en acerías modernas y se alimenta a un aprovechamiento energético.
El ensamblaje de instalaciones puede hacerse funcionar opcionalmente en unión con una coquería. En este caso, el ensamblaje de instalaciones descrito anteriormente comprende adicionalmente una instalación de horno de coque, en la que se transforma carbón mediante un proceso de coquización en coque. Durante la coquización de carbón para dar coque se produce un gas de horno de coque que contiene un alto contenido de hidrógeno y cantidades considerables de CH4. Normalmente contiene el gas de horno de coque del 55 % al 70 % en volumen de H2, del 20 % al 30 % en volumen de CH4, del 5 % al 10 % en volumen de N2 y del 5 % al 10 % en volumen de CO. Adicionalmente, el gas de horno de coque presenta proporciones de CO2, NH3 y H2S. En la práctica se usa el gas de horno de coque en distintas zonas de la central para fines de calentamiento y en el proceso de la central eléctrica para la generación de corriente. Además se conoce usar gas de horno de coque junto con gas de tragante o con gas de convertidor para la producción de gases de síntesis. De acuerdo con un procedimiento conocido por el documento WO 2010/136313 A1 se separa gas de horno de coque en un flujo de gas rico en hidrógeno y un flujo de gas residual que contiene CH4 y CO, alimentándose el flujo de gas residual al proceso de alto horno y mezclándose el flujo de gas rico en hidrógeno con gas de tragante y procesándose posteriormente para dar un gas de síntesis. Por el documento EP 0200 880 A2 se conoce mezclar gas de convertidor y gas de horno de coque y usarlo como gas de síntesis para una síntesis de metanol.
En una planta metalúrgica integrada, que se hace funcionar en unión con una coquería, se usan aproximadamente del 40 % al 50 % de los gases brutos que se producen como gas de tragante, gas de convertidor y gas de horno de coque para procesos técnicos de procedimiento. Aproximadamente del 50 % al 60 % de los gases producidos se alimentan a la central eléctrica y se usan para la generación de corriente. La corriente generada en la central eléctrica cubre la demanda de corriente para la producción de hierro bruto y de acero bruto. En el caso ideal se cierra el balance de energía, de modo que partiendo de menas de hierro y carbono en forma de carbón y coque como portadores de energía no es necesario ninguna entrada adicional de energía y salvo acero bruto y escoria no abandona ningún producto el ensamblaje de instalaciones.
Ante este hecho, la invención se basa en el objetivo de mejorar adicionalmente la rentabilidad del proceso total e indicar un ensamblaje de instalaciones con el que sea posible reducir los costes para la producción de acero.
Partiendo de un ensamblaje de instalaciones para la producción de acero con un alto horno para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor para la producción de acero bruto, y un sistema de conducción de gas para gases, que se producen durante la producción de hierro bruto y/o la producción de acero bruto, de acuerdo con la invención está prevista una instalación química o biotecnológica conectada al sistema de conducción de gas así como una instalación para la producción de hidrógeno, estando conectada la instalación para la producción de hidrógeno a través de una conducción, que conduce hidrógeno, al sistema de conducción de gas. Configuraciones ventajosas del ensamblaje de instalaciones de acuerdo con la invención se describen en las reivindicaciones 2 a 6.
Es objetivo de la invención también un procedimiento según la reivindicación 7 para el funcionamiento de un ensamblaje de instalaciones para la producción de acero, que presenta al menos un alto horno para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor, una instalación química o instalación biotecnológica así como una instalación para la producción de hidrógeno. De acuerdo con el procedimiento de acuerdo con la invención se usa al menos una cantidad parcial de un gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno y/o una cantidad parcial de un gas de convertidor que se produce durante la producción de acero bruto, tras un acondicionamiento de gas, como gas útil para la preparación de productos químicos en una instalación química o instalación biotecnológica. A este respecto, el gas útil se enriquece con hidrógeno antes de su uso como gas de síntesis, que se forma en la instalación para la producción de hidrógeno. A partir de gas de convertidor o gas de tragante o un gas mixto que se forma a partir de gas de tragante y gas de convertidor, pueden generarse gases de síntesis que constan fundamentalmente de CO y H2, cuya composición está coordinada con un proceso posterior en la instalación química o la instalación biotecnológica. Con una adición selectiva de hidrógeno, que se genera dentro del ensamblaje de instalaciones, la relación de CO e hidrógeno puede ajustarse de manera muy precisa y variarse en un amplio intervalo de parámetros.
En la instalación química pueden generarse productos químicos a partir de gases de síntesis, que contienen en cada caso los componentes del producto final. Los productos químicos pueden ser por ejemplo amoníaco o metanol o también otros compuestos de hidrocarburo.
Para la producción de amoniaco, debe proporcionarse un gas de síntesis, que contiene nitrógeno e hidrógeno en la relación adecuada. El nitrógeno se obtiene a partir de gas de tragante. Como fuentes de hidrógeno puede usarse gas de tragante o gas de convertidor, generándose hidrógeno por medio de la conversión del porcentaje de CO mediante una reacción de desplazamiento (“shift reaction”) de agua y gas (CO H2O U CO2 H2). Para la preparación de compuestos de hidrocarburo, por ejemplo, metanol, debe proporcionarse un gas de síntesis que conste fundamentalmente de CO y/o CO2 y H2, que contiene los componentes monóxido de carbono y/o dióxido de carbono en la relación adecuada. La relación se describe frecuentemente por medio del módulo (H2 - CO2) / (CO CO2). El hidrógeno puede generarse, por ejemplo, por la conversión del porcentaje de CO en el gas de tragante mediante una reacción de desplazamiento de agua y gas. Para proporcionar CO puede recurrirse a gas de convertidor. Como fuente de CO2 puede servir gas de tragante y/o gas de convertidor.
No obstante, en el caso de los conceptos descritos anteriormente, el contenido de C o el contenido de N del gas mixto no puede aprovecharse completamente, puesto que está presente un déficit de hidrógeno. Para poder aprovechar el contenido de C o el contenido de N de los gases que se producen durante la producción de hierro bruto y/o la producción de acero bruto completamente para la preparación de productos químicos, de acuerdo con la invención se dosifica hidrógeno, que se forma en una instalación para la producción de hidrógeno. La producción de hidrógeno se realiza preferentemente mediante electrolisis de agua, accionándose la electrolisis de agua, de manera conveniente, con corriente eléctrica que se ha generado a partir de energía renovable. Durante una electrolisis de agua también se produce oxígeno, que puede aprovecharse en el alto horno para la producción de hierro bruto y/o en la acería con convertidor para la producción de acero bruto.
En el contexto de la invención también se encuentra que se genera gas de síntesis a partir de gas de convertidor y se enriquece con hidrógeno. Por medio del enriquecimiento con hidrógeno, que se genera dentro del ensamblaje de instalaciones correspondientemente a la demanda de hidrógeno, el contenido de H2 del gas de convertidor puede ajustarse a cada valor deseado.
Aparte de eso, existe la posibilidad de producir a partir de gas de tragante y gas de convertidor un gas mixto, el cual se usa, tras un acondicionamiento de gas y enriquecimiento con hidrógeno, como gas de síntesis para la preparación de productos químicos. A este respecto, resulta conveniente generar el hidrógeno mediante electrolisis de agua usando corriente a partir de energía renovable.
En el contexto de la invención, en lugar de una instalación química para generar productos a partir de gas de síntesis, también puede utilizarse una instalación biotecnológica. En este sentido, se trata de una instalación para la fermentación de gas de síntesis. El gas de síntesis se aprovecha bioquímicamente a través de una fermentación, pudiendo prepararse productos tales como alcoholes (etanol, butanol), acetona o ácidos orgánicos. En el presente caso, estos productos que se generan mediante fermentación de gas de síntesis también están mencionados solo a modo de ejemplo.
De acuerdo con una realización preferente de la invención, el ensamblaje de instalaciones comprende adicionalmente una instalación de horno de coque. Cuando la producción de hierro bruto y la producción de acero bruto se hace funcionar en unión con una coquería, puede mezclarse una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto y/o una cantidad parcial del gas de convertidor producido en la acería con convertidor con una cantidad parcial del gas de horno de coque que se produce en la instalación de horno de coque y puede usarse el gas mixto como gas útil. Para la producción de un gas de síntesis, por ejemplo para la síntesis de amoníaco, puede usarse como gas útil una mezcla de gas de horno de coque y gas de tragante o un gas mixto de gas de horno de coque, gas de convertidor y gas de tragante. Para la preparación de compuestos de hidrocarburo es adecuado un gas mixto de gas de horno de coque y gas de convertidor o un gas mixto de gas de horno de coque, gas de convertidor y gas de tragante. A este respecto, los productos químicos descritos, que pueden prepararse en una instalación química a partir de gas de tragante, gas de convertidor y gas de horno de coque, solo son ejemplos de aplicación para explicar las variantes de procedimiento descritas en las reivindicaciones.
Los gases brutos - gas de horno de coque, gas de convertidor y/o gas de tragante - pueden procesarse individualmente o en combinaciones como gas mixto y entonces pueden alimentarse como gas de síntesis a la instalación química. El procesamiento en particular de gas de horno de coque comprende una purificación de gas para la separación de sustancias constitutivas perturbadoras, en particular alquitrán, azufre y compuestos de azufre, hidrocarburos aromáticos (BTX) e hidrocarburos de alto punto de ebullición. Para la preparación del gas de síntesis es necesario además un acondicionamiento del gas. En el contexto del acondicionamiento del gas se modifica la proporción de los componentes CO, CO2, H2 dentro del gas bruto. El acondicionamiento del gas comprende por ejemplo una adsorción por cambio de presión para la separación y enriquecimiento de H2 y/o una reacción de desplazamiento de agua-gas para la conversión de CO en hidrógeno y/o un reformador de vapor para la conversión de la proporción de CH4 en CO e hidrógeno en el gas de horno de coque.
De acuerdo con una realización preferente de la invención, el ensamblaje de instalaciones comprende una central eléctrica para la generación de corriente, que está diseñada como central eléctrica con turbinas de gas o central eléctrica con turbinas de gas/turbinas de vapor y se hace funcionar con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor que se produce en la acería con convertidor. La central eléctrica para la generación de corriente y la instalación química o instalación biotecnológica están conectadas en paralelo en la guía de corriente de los gases. Los flujos de gas alimentados, por una parte, a la central eléctrica y, por otra parte, a la instalación química o biotecnológica, son regulables.
En el caso del procedimiento de acuerdo con la invención, al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno y/o una cantidad parcial del gas de convertidor que se produce en la acería con convertidor se aprovecha como gas bruto con el fin de generar de ello, a través de reacciones químicas en una instalación química o a través de procesos bioquímicos en una instalación biotecnológica, productos, es decir, materiales valiosos. Como consecuencia del aprovechamiento de una parte de estos gases, falta corriente del ensamblaje de instalaciones, que debe comprarse externamente. La corriente comprada externamente puede provenir de centrales eléctricas convencionales o de energías renovables. Preferentemente, la corriente comprada externamente se obtiene y proviene por completo o al menos parcialmente de energía renovable, por ejemplo, de aerogeneradores, instalaciones solares, centrales eléctricas geotérmicas, centrales hidroeléctricas, centrales maremotrices y similares. Para lograr un funcionamiento lo más económico posible del ensamblaje de instalaciones, se compra adicionalmente corriente en momentos de baja tarifa de corriente y se usa para abastecer el ensamblaje de instalaciones, y se usa la parte, no aprovechada para la generación de corriente, del gas útil, tras un acondicionamiento de gas en la instalación química o la instalación biotecnológica, para la preparación de productos químicos. Por el contrario, en momentos de alta tarifa de corriente, el gas útil se alimenta por completo o al menos en gran parte a la central eléctrica con el fin de generar corriente para abastecer el ensamblaje de instalaciones. La instalación química o instalación biotecnológica se apaga correspondientemente en momentos de alta tarifa de corriente. Lo mismo se aplica a la electrolisis de agua accionada con corriente eléctrica. Si la instalación química se apaga en caso de alta tarifa de corriente, la demanda de hidrógeno también es menor. En cambio, si la instalación química se acciona en caso de baja tarifa de corriente con un gran rendimiento de producción, el hidrógeno también puede generarse de manera rentable mediante electrolisis de agua. Para el accionamiento del procedimiento, se prevé una regulación que determine el funcionamiento recíproco de la central eléctrica, por una parte, y de la instalación química o instalación biotecnológica, por otra parte, dependiendo de una magnitud de proceso variable. La magnitud de proceso se determina preferentemente dependiendo de una función que contiene como variables el precio de la corriente comprada externamente y los costes de la generación de corriente de la central eléctrica.
El procedimiento de acuerdo con la invención posibilita un funcionamiento económico del ensamblaje de instalaciones. A este respecto, el procedimiento de acuerdo con la invención también aprovecha en particular que la eficiencia de un proceso de central eléctrica para generar corriente es peor que la eficiencia de una instalación química o de una instalación biotecnológica, en la que se preparan productos químicos a partir de gas de síntesis a través de reacciones químicas o a través de procesos bioquímicos.
El rendimiento de la instalación química o de la instalación biotecnológica se regula dependiendo de la cantidad de gas de síntesis alimentada a esta instalación. Un desafío esencial para la instalación química es el funcionamiento dinámico en el caso de cargas de instalación cambiantes. El modo de operación en el caso de cargas de instalación cambiantes puede realizarse en particular por que la instalación química presente una pluralidad de pequeñas unidades conectadas en paralelo, las cuales se conectan o desconectan individualmente según el flujo de cantidad de gas útil que está a disposición.
El uso de una instalación biotecnológica tiene la ventaja de que una instalación biotecnológica es más flexible en cuanto al cambio de carga que una instalación química.
Bajo la invención se encuentra además el uso de una instalación química o biotecnológica para el acoplamiento a una planta metalúrgica según la reivindicación 18.
A continuación se explica la invención por medio de un dibujo que representa únicamente un ejemplo de realización. Muestran esquemáticamente
la figura 1 un diagrama de bloques muy simplificado de un ensamblaje de instalaciones para la producción de acero con un alto horno para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor para la producción de acero bruto, una central eléctrica, una instalación química o biotecnológica y una instalación para la generación de hidrógeno,
la figura 2 el diagrama de bloques muy simplificado de un ensamblaje de instalaciones, que comprende, adicionalmente a un alto horno para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor para la producción de acero bruto, una central eléctrica, una instalación química o biotecnológica y una instalación para la generación de hidrógeno, también una instalación de horno de coque.
El ensamblaje de instalaciones representado en la figura 1 para la producción de acero comprende un alto horno 1 para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor 2 para la producción de acero bruto, una central eléctrica 3 para la generación de corriente y una instalación química o biotecnológica 11.
En el alto horno 1 se obtiene hierro bruto 6 esencialmente a partir de mena de hierro 4 y agentes de reducción 5, en particular coque y carbón. Mediante reacciones de reducción se produce un gas de tragante 7, que contiene como partes constituyentes principales nitrógeno, CO, CO2 y H2. En la acería con convertidor 2, que está conectada posteriormente al proceso de alto horno, se convierte hierro bruto 6 en acero bruto 8. Mediante soplado desde arriba de oxígeno sobre hierro bruto líquido se separan impurezas perturbadoras, en particular carbono, silicio y fósforo. Para el enfriamiento pude alimentarse chatarra en cantidades de hasta el 25 % con respecto a la cantidad de hierro bruto. Además se añaden cal para la formación de escoria y agentes de aleación. En la cabeza del convertidor se extrae un gas de convertidor 9, que presenta una proporción muy alta de CO.
La central eléctrica 3 está diseñada como central eléctrica con turbinas de gas o central eléctrica con turbinas de gas y turbinas de vapor y se hace funcionar con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de tragante 7 que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno 1 y/o una cantidad parcial del gas de convertidor 9 que se produce en la acería con convertidor 2. Para la conducción de los gases está previsto un sistema de conducción de gas.
De acuerdo con un equilibrio total representado en la figura 1 se alimenta al ensamblaje de instalaciones carbono como agente de reducción 5 en forma de carbón y coque así como mena de hierro 4. Como productos se producen acero bruto 8 y gases brutos 7, 9, que se diferencian en cantidad, composición, valor calorífico y pureza y se usan de nuevo en distintos puntos en el ensamblaje de instalaciones. En caso de una consideración total se reconduce del 40 % al 50 %, en la mayoría de los casos aproximadamente el 45 %, de los gases brutos 7, 9 de nuevo al proceso metalúrgico para la producción de hierro bruto o producción de acero bruto. Entre el 50 % y el 60 %, en la mayoría de los casos aproximadamente el 55 %, de los gases brutos 7, 9 puede usarse para el funcionamiento de la central eléctrica 3. La central eléctrica 3 accionada con un gas mixto 10 a partir de gas de tragante 7 y gas de convertidor 9 se diseña de manera que puede cubrir la demanda de corriente del ensamblaje de instalaciones.
De acuerdo con la representación en la figura 1, está prevista una instalación química o biotecnológica 11, que está unida al sistema de conducción de gas y está conectada en cuanto al suministro de gas en paralelo respecto a la central eléctrica 3. El sistema de conducción de gas presenta un derivador de gas 12 que puede controlarse operacionalmente para la distribución de los flujos másicos de gas alimentados a la central eléctrica 3 y a la instalación química o biotecnológica 11. En dirección de flujo delante del derivador de gas está previsto un dispositivo de mezclado 13 para la preparación del gas mixto que está constituido por gas de tragante 7 y gas de convertidor 9.
En el ensamblaje de instalaciones representado en la figura 1 se usa al menos una cantidad parcial del gas de tragante 7 que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno 1 y una cantidad parcial del gas de convertidor 9 que se produce durante la producción de acero bruto como gas útil para el funcionamiento de la central eléctrica 3 y de la instalación química o biotecnológica 11. Para cubrir la demanda de corriente del ensamblaje de instalaciones se recurre a corriente recibida externamente 14 y corriente de la central eléctrica 15, que se genera por la central eléctrica 3 del ensamblaje de instalaciones. El porcentaje de corriente de la corriente recibida externamente 14 con respecto a la demanda de corriente del ensamblaje de instalaciones se determina como magnitud de proceso variable y la cantidad de gas útil N1 alimentado a la central eléctrica 3 se fija dependiendo de esta magnitud de proceso. La parte del gas útil N2 no aprovechada para la generación de corriente se usa, tras un acondicionamiento de gas, como gas de síntesis para la preparación de productos químicos 16 o, tras un acondicionamiento de gas, se alimenta a la instalación biotecnológica y se aprovecha para procesos bioquímicos.
La corriente recibida externamente 14 preferentemente se obtiene completamente o al menos parcialmente de energía renovable y procede de instalaciones eólicas, instalaciones solares, centrales hidroeléctricas y similares. La magnitud de proceso sobre la que se determina la base de la cantidad de gas útil N1 alimentado al proceso de central eléctrica se fija dependiendo de una función que contiene como variables el precio de la corriente comprada externamente y los costes de la generación de la corriente de la central eléctrica 15. Para la obtención de un funcionamiento a ser posible económico del ensamblaje de instalaciones se compra corriente eléctrica en momentos de baja tarifa de corriente como corriente externa 14 y se usa para el suministro de corriente del ensamblaje de instalaciones, alimentándose la parte del gas útil N2 no aprovechada para la generación de corriente a la instalación química o biotecnológica 11 y, tras un acondicionamiento de gas, usándose como gas de síntesis para la preparación de productos químicos 16. En momentos de alta tarifa de corriente, se alimentan a la central eléctrica 3 los gases brutos 7, 9 que se producen durante la producción de hierro bruto y la producción de acero bruto con el fin de generar la corriente para abastecer el ensamblaje de instalaciones. La instalación química 11 o la instalación biotecnológica prevista como alternativa se apaga correspondientemente en momentos de alta tarifa de corriente.
Para que pueda aprovecharse el contenido de carbono y el contenido de nitrógeno de los gases brutos que se producen durante el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones completamente para la preparación de productos químicos, debe alimentarse hidrógeno para compensar un déficit de hidrógeno. Por eso, el ensamblaje de instalaciones presenta adicionalmente una instalación para la generación de hidrógeno 21, que está unida al sistema de conducción de gas a través de una conducción 22, que conduce hidrógeno. La instalación para la generación de hidrógeno 21 puede ser en particular una instalación de electrolisis para la electrolisis de agua. El funcionamiento de una electrolisis de agua consume mucha energía y, por eso, principalmente se pone en funcionamiento en momentos de baja tarifa de corriente, en los cuales también se accionan la instalación química 11 o la instalación biotecnológica y la central eléctrica 3 está apagada. El hidrógeno generado adicionalmente se alimenta como gas de síntesis a la instalación química 11 junto con el gas útil. Por ello, puede aumentarse considerablemente la capacidad de la instalación química 11. Lo mismo se aplica si, en lugar de la instalación química 11, se prevé una instalación biotecnológica.
En el ejemplo de realización de la figura 2 comprende el ensamblaje de instalaciones adicionalmente una instalación de horno de coque 17. Durante la coquización de carbón 18 para dar coque 19 se produce gas de horno de coque 20, que contiene una proporción alta de hidrógeno y CH4. Pueden usarse partes del gas de horno de coque 20 para el calentamiento de los recuperadores en el alto horno 1. El sistema de conducción de gas incluye una distribución de gas para el gas de horno de coque 20. En dirección de flujo delante del derivador de gas 12 está previsto un dispositivo de mezclado 13 para la preparación de un gas mixto 10 que está constituido por gas de tragante 7, gas de convertidor 9 y gas de horno de coque 20. Con el derivador de gas 12 pueden controlarse los flujos másicos de gas alimentados a la central eléctrica 3 y a la instalación química o biotecnológica 11.
Durante el funcionamiento de la instalación representada en la figura 2, una cantidad parcial del gas de tragante 7 que se produce durante la producción de hierro bruto y/o una cantidad parcial del gas de convertidor 9 que se produce en la acería con convertidor se mezcla con una cantidad parcial del gas de horno de coque 20 que se produce en la instalación de horno de coque 17. El gas mixto 10 se usa para el funcionamiento de la central eléctrica 3 y, tras un acondicionamiento de gas y enriquecimiento con hidrógeno, como gas de síntesis en la instalación química 11 o instalación biotecnológica.
El gas de tragante 7, el gas de convertidor 9 y el gas de horno de coque 20 pueden combinarse entre sí de manera discrecional. La combinación de los flujos de gas 7, 9, 20 depende del gas de síntesis deseado o bien del producto que debería prepararse a partir del gas de síntesis en la instalación química 11 o la instalación biotecnológica. A este respecto, se realiza un enriquecimiento adicional con hidrógeno, que se genera en la instalación 21 preferentemente mediante electrolisis de agua.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero con
un alto horno (1) para la producción de hierro bruto,
una acería con convertidor (2) para la producción de acero bruto,
un sistema de conducción de gas para gases que se producen durante la producción de hierro bruto y/o la producción de acero bruto
caracterizado por que
el ensamblaje de instalaciones comprende adicionalmente una instalación química (11) o una instalación biotecnológica conectadas al sistema de conducción de gas así como una instalación (21) para la generación de hidrógeno, estando conectada la instalación (21) para la generación de hidrógeno mediante una conducción (22), que conduce hidrógeno, al sistema de conducción de gas, comprendiendo el ensamblaje de instalaciones una central eléctrica (3), la cual está diseñada como central eléctrica con turbinas de gas o central eléctrica con turbinas de gas y turbinas de vapor y se hace funcionar con un gas que comprende al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno (1) y/o una cantidad parcial del gas de convertidor (2) que se produce en la acería con convertidor, y por que el sistema de conducción de gas presenta un derivador de gas (12) conmutable para la distribución de los flujos másicos de gas alimentados a la central eléctrica (3) y a la instalación química (11) o a la instalación biotecnológica.
2. Ensamblaje de instalaciones según la reivindicación 1, caracterizado por que la conducción (22), que conduce hidrógeno, está conectada a un dispositivo de mezclado (13) dispuesto en dirección de flujo delante de la instalación química o biotecnológica (11), en el cual una corriente de gas alimentada al dispositivo de mezclado (13) se enriquece con hidrógeno.
3. Ensamblaje de instalaciones según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por que la instalación química (11) o la instalación biotecnológica están conectadas a una conducción para gas de convertidor, y por que la conducción (22), que conduce hidrógeno, está conectada a la conducción de gas de convertidor, de manera que el gas de convertidor puede enriquecerse con hidrógeno para el uso en la instalación química (11) o la instalación biotecnológica.
4. Ensamblaje de instalaciones según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la instalación (21) para la generación de hidrógeno presenta una instalación de electrolisis para la electrolisis de agua.
5. Ensamblaje de instalaciones según la reivindicación 4, caracterizado por que la instalación de electrolisis está conectada por medio de un equipo de retorno de oxígeno al alto horno (1) y/o a una instalación para la producción de acero bruto.
6. Procedimiento para el funcionamiento de un ensamblaje de instalaciones según la reivindicación 1, que presenta un alto horno (1) para la producción de hierro bruto, una acería con convertidor (2), una instalación química (12) o una instalación biotecnológica, así como una instalación (21), para la generación de hidrógeno
a) en donde al menos una cantidad parcial de un gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto en el alto horno (1) y/o una cantidad parcial de un gas de convertidor que se produce durante la producción de acero bruto se usa tras un acondicionamiento de gas como gas útil para la preparación de productos químicos (16),
b) en donde el gas útil se enriquece con hidrógeno antes de su uso como gas de síntesis, que se forma en la instalación (21) para la generación de hidrógeno,
en donde una parte del gas útil se alimenta a una central eléctrica (3) y se usa para la generación de corriente, en donde la central eléctrica (3) y la instalación química o biotecnológica (11) están conectadas en paralelo y en donde se regulan los flujos parciales de gas alimentados, por una parte, a la central eléctrica (3) y, por otra parte, a la instalación química o biotecnológica (11).
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el gas de síntesis se genera a partir del gas de convertidor y se enriquece con hidrógeno.
8. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que se prepara un gas mixto a partir del gas de tragante y el gas de convertidor, el cual, tras un acondicionamiento de gas y enriquecimiento con hidrógeno, se usa como gas de síntesis para la preparación de productos químicos o en la instalación biotecnológica para procesos bioquímicos.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado por que el hidrógeno se genera por electrolisis de agua.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado por que la electrolisis de agua se realiza con corriente eléctrica, que se ha generado a partir de energía renovable.
11. Procedimiento según las reivindicaciones 9 o 10, caracterizado por que el oxígeno formado durante la electrolisis de agua en el alto horno (1) se aprovecha para la producción de hierro bruto y/o en la acería con convertidor (2) para la producción de acero bruto.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que la cantidad de H2 generada se calcula de manera que el porcentaje de carbono y de nitrógeno del gas útil puede aprovecharse completamente para la conversión en productos químicos.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado por que del 5 % al 60 % de la cantidad de gas que se produce durante la producción de hierro bruto como gas de tragante y/o en la acería con convertidor (2) como gas de convertidor se alimenta a la instalación química o biotecnológica (11) y se usa para la generación de productos químicos (16).
14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado por que al gas útil se alimenta mediante mezclado gas de coquería.
15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado por que la central eléctrica (3) se reduce a un funcionamiento de carga parcial o de carga básica, así como el flujo de cantidad de gas alimentado a la central eléctrica (3) se estrangula correspondientemente si la tarifa de corriente para energía eléctrica a partir de energía renovable es menor, en un factor predeterminado, que los costes de la corriente generada en la central eléctrica (3).
16. Uso de una instalación química o biotecnológica (11) junto con una instalación (21) para la generación de hidrógeno para el acoplamiento a un ensamblaje de instalaciones de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende al menos un alto horno (1) para la producción de hierro bruto y una acería con convertidor (2), con la condición de que al menos una cantidad parcial del gas de tragante que se produce durante la producción de hierro bruto y/o al menos una cantidad parcial del gas de convertidor que se produce en la acería con convertidor se alimente a la instalación química o biotecnológica (11) y, tras un acondicionamiento del gas y tras un enriquecimiento con hidrógeno, se aproveche como gas de síntesis para la generación de productos químicos.
ES14815581T 2013-12-12 2014-12-11 Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones Active ES2808865T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013113921.3A DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2013-12-12 Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
PCT/EP2014/003319 WO2015086153A1 (de) 2013-12-12 2014-12-11 Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2808865T3 true ES2808865T3 (es) 2021-03-02

Family

ID=52134106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES14815581T Active ES2808865T3 (es) 2013-12-12 2014-12-11 Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones

Country Status (15)

Country Link
US (1) US10604816B2 (es)
EP (1) EP3080308B1 (es)
KR (2) KR20160098226A (es)
CN (1) CN105960469B (es)
AU (2) AU2014361208A1 (es)
BR (1) BR112016011093B1 (es)
CA (1) CA2930470C (es)
DE (1) DE102013113921A1 (es)
ES (1) ES2808865T3 (es)
MX (1) MX2016006185A (es)
PL (1) PL3080308T3 (es)
RU (1) RU2670822C9 (es)
TW (1) TWI641692B (es)
UA (1) UA119336C2 (es)
WO (1) WO2015086153A1 (es)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013113958A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113913A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113950A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113933A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas im Verbund mit einem Hüttenwerk
DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
FI3411489T3 (fi) * 2016-02-01 2023-08-23 Lanzatech Nz Inc Integroitu fermentointi- ja elektrolyysiprosessi
DE102016209027A1 (de) * 2016-05-24 2017-11-30 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
WO2017216272A1 (de) 2016-06-16 2017-12-21 Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh Verfahren und anlage zur bereitstellung von nachhaltigem polyvinylchlorid (pvc)
DE102016210841A1 (de) 2016-06-17 2017-12-21 Thyssenkrupp Uhde Chlorine Engineers Gmbh Verfahren zur Bereitstellung von nachhaltigem Polyvinylchlorid (PVC)
PL3425070T3 (pl) 2017-07-03 2022-05-23 L'air Liquide, Société Anonyme pour l'Étude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Sposób eksploatacji zakładu wytwarzającego żelazo lub stal
US20210123110A1 (en) * 2017-08-23 2021-04-29 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Plant complex for pig iron production and a method for operating the plant complex
DE102018209042A1 (de) * 2018-06-07 2019-12-12 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes.
DE102018212015A1 (de) * 2018-07-19 2020-01-23 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2420568A1 (fr) 1978-03-24 1979-10-19 Texaco Development Corp Procede pour produire un gaz de synthese nettoye et purifie et un gaz riche en co
JPS5655508A (en) * 1979-10-08 1981-05-16 Nippon Kokan Kk <Nkk> Blast furnace operation method
DE3515250A1 (de) 1985-04-27 1986-10-30 Hoesch Ag, 4600 Dortmund Verfahren zur herstellung von chemierohstoffen aus koksofengas und huettengasen
EP0244551B1 (de) * 1986-05-07 1990-03-14 VOEST-ALPINE INDUSTRIEANLAGENBAU GESELLSCHAFT m.b.H. Integriertes Hüttenwerk
AT406485B (de) 1995-10-10 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und anlage zur durchführung des verfahrens
US6030430A (en) * 1998-07-24 2000-02-29 Material Conversions, Inc. Blast furnace with narrowed top section and method of using
JP2004309067A (ja) 2003-04-09 2004-11-04 Nippon Steel Corp 高炉ガスの利用方法
CN101023023B (zh) * 2004-08-03 2012-12-26 海尔萨可变资产股份有限公司 由焦炉气制备清洁的还原性气体的方法和设备
CN1803746A (zh) * 2005-06-23 2006-07-19 昆山市迪昆精细化工公司 以钢铁企业焦炉气、转炉气为原料制取甲醇的工艺
NZ560757A (en) 2007-10-28 2010-07-30 Lanzatech New Zealand Ltd Improved carbon capture in microbial fermentation of industrial gases to ethanol
US8133298B2 (en) 2007-12-06 2012-03-13 Air Products And Chemicals, Inc. Blast furnace iron production with integrated power generation
US20090249922A1 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 Bristlecone International, Llc Process for the production of steel using a locally produced hydrogen as the reducing agent
CN101343580A (zh) * 2008-08-22 2009-01-14 四川天一科技股份有限公司 一种以焦炉气和高炉气制取甲醇合成气的方法
DE102009022509B4 (de) 2009-05-25 2015-03-12 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
JP5166352B2 (ja) 2009-06-01 2013-03-21 コベルコクレーン株式会社 多段伸縮ブーム
US20120226080A1 (en) * 2009-08-13 2012-09-06 Silicon Fire Ag Method and system for providing a hydrocarbon-based energy carrier using a portion of renewably produced methanol and a portion of methanol that is produced by means of direct oxidation, partial oxidation, or reforming
CN102079689B (zh) * 2009-11-30 2012-04-25 四川达兴能源股份有限公司 生产甲醇的方法和设备
WO2011108546A1 (ja) 2010-03-02 2011-09-09 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉の操業方法、製鉄所の操業方法、および酸化炭素含有ガスの利用方法
JP5640803B2 (ja) * 2010-03-29 2014-12-17 Ｊｆｅスチール株式会社 高炉又は製鉄所の操業方法
WO2011116141A2 (en) * 2010-03-18 2011-09-22 Sun Hydrogen, Inc. Clean steel production process using carbon-free renewable energy source
EP2657215B1 (en) 2011-04-28 2017-06-28 Sichuan Daxing Energy Co., Ltd Method and device for producing methanol
DE202011105262U1 (de) * 2011-06-03 2012-09-05 Carbon-Clean Technologies Ag Anlage zur kohlendioxidarmen, vorzugsweise kohlendioxidfreien Erzeugung eines flüssigen kohlenwasserstoffhaltigen Energieträgers und/oder zur Direktreduktion von Metalloxiden
DE102011077819A1 (de) 2011-06-20 2012-12-20 Siemens Aktiengesellschaft Kohlendioxidreduktion in Stahlwerken
WO2013037444A1 (de) * 2011-09-15 2013-03-21 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur gewinnung von olefinen aus ofengasen von stahlwerken
DE102013113921A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113958A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113913A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113980A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Herstellung von Ammoniakgas und CO2 für eine Harnstoffsynthese
DE102013113933A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Erzeugung von Synthesegas im Verbund mit einem Hüttenwerk
DE102013113950A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur Stahlerzeugung und Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102013113942A1 (de) 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Verfahren zur Reduzierung von CO2-Emissionen beim Betrieb eines Hüttenwerks

Also Published As

Publication number Publication date
US10604816B2 (en) 2020-03-31
WO2015086153A1 (de) 2015-06-18
MX2016006185A (es) 2016-09-13
AU2019202471B2 (en) 2020-09-17
DE102013113921A1 (de) 2015-06-18
RU2670822C1 (ru) 2018-10-25
US20160304978A1 (en) 2016-10-20
CN105960469A (zh) 2016-09-21
KR20160098226A (ko) 2016-08-18
TW201533245A (zh) 2015-09-01
TWI641692B (zh) 2018-11-21
AU2014361208A1 (en) 2016-07-14
KR20210040469A (ko) 2021-04-13
CN105960469B (zh) 2019-02-22
CA2930470A1 (en) 2015-06-18
PL3080308T3 (pl) 2020-11-02
UA119336C2 (uk) 2019-06-10
CA2930470C (en) 2018-09-25
AU2019202471A1 (en) 2019-05-02
BR112016011093B1 (pt) 2021-02-17
RU2670822C9 (ru) 2018-11-29
EP3080308B1 (de) 2020-05-06
EP3080308A1 (de) 2016-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2808865T3 (es) Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones
ES2953909T3 (es) Red de instalaciones siderúrgicas y procedimiento de explotación de la red de instalaciones
CA2930469C (en) Plant complex for steel production and method for operating the plant complex
ES2706765T3 (es) Ensamblaje de instalaciones para la producción de acero y procedimiento para el funcionamiento del ensamblaje de instalaciones