RU2404114C2 - Способ получения водорода и/или других газов из отходов сталеплавильного производства и отработанной теплоты - Google Patents

Способ получения водорода и/или других газов из отходов сталеплавильного производства и отработанной теплоты Download PDF

Info

Publication number
RU2404114C2
RU2404114C2 RU2008117144A RU2008117144A RU2404114C2 RU 2404114 C2 RU2404114 C2 RU 2404114C2 RU 2008117144 A RU2008117144 A RU 2008117144A RU 2008117144 A RU2008117144 A RU 2008117144A RU 2404114 C2 RU2404114 C2 RU 2404114C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
molten slag
slag
hydrogen
water
gases
Prior art date
Application number
RU2008117144A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2008117144A (ru
Inventor
Тридибеш МУКЕРДЖИ (IN)
Тридибеш МУКЕРДЖИ
Дебашиш БХАТТАЧАРДЖИ (IN)
Дебашиш БХАТТАЧАРДЖИ
Original Assignee
Тата Стил Лимитед
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 Тата Стил Лимитед filed Critical Тата Стил Лимитед
Publication of RU2008117144A publication Critical patent/RU2008117144A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2404114C2 publication Critical patent/RU2404114C2/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • C01B3/04—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of inorganic compounds, e.g. ammonia
    • C01B3/042—Decomposition of water
    • 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
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • 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
    • 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
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/348—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents by direct contact with heat accumulating liquids, e.g. molten metals, molten salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/40—Carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B5/00—Treatment of  metallurgical  slag ; Artificial stone from molten  metallurgical  slag 
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/57—Gasification using molten salts or metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/72—Other features
    • C10J3/82—Gas withdrawal means
    • 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
    • C21B3/06—Treatment of liquid slag
    • C21B3/08—Cooling slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
    • C22B7/04—Working-up slag
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093—Coal
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0943—Coke
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
    • C10J2300/0946—Waste, e.g. MSW, tires, glass, tar sand, peat, paper, lignite, oil shale
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0953—Gasifying agents
    • C10J2300/0973—Water
    • C10J2300/0976—Water as steam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/12—Heating the gasifier
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00—Details of gasification processes
    • C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
    • C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/02—Physical or chemical treatment of slags
    • C21B2400/022—Methods of cooling or quenching molten slag
    • C21B2400/024—Methods of cooling or quenching molten slag with the direct use of steam or liquid coolants, e.g. water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/05—Apparatus features
    • C21B2400/066—Receptacle features where the slag is treated
    • C21B2400/072—Tanks to collect the slag, e.g. water tank
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2400/00—Treatment of slags originating from iron or steel processes
    • C21B2400/08—Treatment of slags originating from iron or steel processes with energy recovery
    • 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
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • 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
    • Y02P10/20—Recycling
    • 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
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Carbon Steel Or Casting Steel Manufacturing (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Electrolytic Production Of Non-Metals, Compounds, Apparatuses Therefor (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

Изобретения относятся к области химии и металлургии и могут быть использованы при получении водорода и/или монооксида углерода. Расплавленные отходы из сталелитейного предприятия, такие как расплавленный шлак, подают в реактор, контактируют с водой и/или паром в присутствии восстанавливающего агента. Полученный водород и другие газы, например монооксид углерода, извлекают из потока. Расплавленный шлак представляет собой один из, или смесь таковых, шлака от десульфуризации при производстве стали, конвертерного шлака при производстве стали, шлака от феррохромного или ферромарганцевого производства в электродуговой печи под флюсом. Изобретения позволяют использовать теплоту отходов сталелитейного производства в процессе разложения воды и/или пара. 2 н и 15 з.п., 1 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение касается способа получения водорода и/или других газов из отходов сталеплавильного производства и отработанной теплоты. Получаемый поток газа может также включать водород, монооксид углерода и прочие газы.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
С ростом применения и истощением невозобновляемых ресурсов энергии, таких как нефть, природный газ и уголь, водород во все возрастающем масштабе рассматривается как имеющееся в изобилии альтернативное топливо. Существуют довольно много процессов выделения и накопления газообразного водорода. Среди них наиболее популярными являются электролиз и применение высоких температур в ядерных реакторах или предприятиях по переработке нефти для разложения воды (Н2О) на водород и кислород. Эти процессы являются дорогостоящими, так как они включают использование электрической энергии или других химических веществ, таких как серная кислота, иодистый водород, металлический цинк и оксид цинка, которые требуют регенерации в замкнутом цикле и транспортировки. Это делает производство водорода дорогостоящим процессом.
Возникающие в сталелитейном производстве отходы, такие как расплавленный шлак из кислородных конвертеров, называемый ЛД-шлак, с температурами от около 1600°С до 1700°С, выбрасываются в карьеры для удаления и последующей переработки. В настоящем изобретении теплота этого материала отходов может быть использована для производства газового потока, включающего газообразный водород или водород и монооксид углерода.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поэтому главной задачей изобретения является применение теплоты отходов сталелитейного производства, таких как расплавленные шлаки, для производства водорода путем разложения воды и/или пара или смеси их обоих в присутствии восстанавливающего агента.
Еще одной задачей настоящего изобретения является применение теплоты отходов сталелитейного производства для получения водорода, монооксида углерода и/или других газов путем разложения воды или пара или смеси их обоих в присутствии углеродсодержащего материала.
Вода разлагается на водород и кислород при температуре 1800°К, то есть при 1527°С. В настоящем изобретении вода и/или пар могут быть разложены на водород и кислород с использованием теплоты, наличествующей в отходах сталелитейного производства, таких как расплавленные шлаки.
Материал отходов в виде расплавленного шлака может включать шлак от таких процессов производства стали, как обессеривание, конвертерный процесс, плавка в электродуговой печи (EAF), доменный шлак, шлаки феррохромного и ферромарганцевого производства в электродуговой печи под флюсом (SAF), или смеси этих шлаков.
Вода и/или пар контактирует с расплавленным шлаком в присутствии восстанавливающих средств в реакторе, например, таких как углеродсодержащий материал.
Присутствие оксида железа FeO и/или других восстанавливающих средств, таких как углерод в форме угля, кокса или огнеупорных блоков, стимулирует процесс генерирования водорода. При рабочей температуре (выше 1500°С) все еще остается возможность соединения водорода с кислородом и образования воды. Однако оксид железа FeO, присутствующий в шлаке, реагирует с кислородом с образованием оксидов более высокой валентности, таких как Fe2O3 и Fe3O4.
Термодинамическая активность кислорода в непосредственной близости к шлаку понижена, тем самым уменьшая вероятность соединения водорода и кислорода.
Присутствие сильных раскислителей, таких как углерод (в форме угля, кокса или графитовых блоков) стимулирует кинетику удаления кислорода, еще более повышая эффективность процесса генерирования водорода. Материалы отходов в качестве восстанавливающих агентов, таких как углеродсодержащие материалы, в изобилии доступны на сталелитейных предприятиях для использования в этом процессе, чтобы способствовать генерированию водорода путем контактирования воды и/или пара с расплавленным шлаком в присутствии восстанавливающего агента в реакторе.
Таким образом, настоящее изобретение представляет способ получения водорода и/или других газов из отходов сталелитейного производства и отработанной теплоты, включающий стадии подачи расплавленных отходов из сталелитейного предприятия, таких как расплавленный шлак, в реактор; контактирования расплавленного шлака с водой и/или паром в присутствии восстанавливающего агента с образованием потока водорода и/или других газов; и выделения водорода и/или других газов из названного потока.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СОПРОВОДИТЕЛЬНОГО ЧЕРТЕЖА
Изобретение теперь может быть описано подробно с помощью чертежа, который показывает схематическую установку для получения потока газов с использованием отходов сталелитейного производства и их отработанной теплоты в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Вода и/или пар набрызгивается на ЛД-шлак или другие отходы сталелитейноого производства с температурой выше 1600°С. Отходы находятся либо в неподвижном состоянии, например, в статическом реакторе или ковше или тигле 1 или на грунте, или в движении (например, в процессе выливания или в движении жидкости вниз по склону или на конвейере). Вода, распыляемая через водопроводную трубу 3, немедленно разлагается, когда приходит в контакт с горячим шлаком. Выделяющийся газ выводится через вытяжной колпак 2, размещенный над рабочей зоной, и собирается с использованием газоотводной трубы 4.
Предпочтительная температура расплавленного шлака в реакторе составляет больше, чем около 1250°С, когда вода распыляется в расплавленный шлак.
Кислород, образуемый при разложении воды, реагирует с присутствующим углеродом, образуя монооксид углерода. Газовый поток, включающий водород и монооксид углерода, затем может быть отобран из реактора.
В настоящем изобретении производство газового потока включает водород и монооксид углерода в объемном соотношении от 1:0,2 до 1:1.
Газовый поток, образуемый в реакторе, включает по меньшей мере 10 об.% газообразного водорода и не больше, чем около 15 об.% диоксида углерода.
В еще одном варианте осуществления выводимый газовый поток может включать водород и монооксид углерода в соотношении от 1:1 до около 8:1.
Присутствующая вода может быть извлечена из газового потока для повторного использования.
Вода контактирует с расплавленным шлаком в реакторе при набрызгивании воды с использованием распылительной форсунки. Пар также может быть введен в расплавленный шлак в реакторе с использованием фурмы.
Восстанавливающее средство или углеродсодержащий материал может быть введен в расплавленный шлак в реакторе вместе с водой и/или паром.
Углеродсодержащий материал, вводимый в расплавленный шлак, может включать материал, избираемый из группы, состоящей из угля, кокса, отходов сталелитейного производства, городских отходов и отходов шахтной угледобычи. Отношение воды к вводимому углеродсодержащему материалу может составлять от около 1:0,1 до 1:1.
Для содействия образованию водорода может быть добавлен флюс к расплавленному шлаку и углеродсодержащему материалу.
Из потока водорода и/или других газов, производимых способом согласно настоящему изобретению, могут быть выделены водород и монооксид углерода.
Использование отходов сталелитейного производства и их отработанной теплоты является экономически выгодным способом генерирования водорода или водорода и монооксида углерода. Производимые ежегодно 90 миллионов тонн ЛД-шлака могут быть главным источником для снабжения газообразным водородом по всему миру.

Claims (17)

1. Способ получения в основном водорода и других газов, например монооксида углерода, из отходов сталелитейного производства и отработанной теплоты, включающий стадии:
подачи расплавленных отходов из сталелитейного предприятия, таких как расплавленный шлак, в реактор;
контактирования расплавленного шлака с водой и/или паром в присутствии восстанавливающего агента с образованием потока водорода и других газов, например монооксида углерода; и
извлечения водорода и других газов, например монооксида углерода, из названного потока, в котором названный расплавленный шлак представляет собой один из, или смесь таковых, шлака от десульфуризации при производстве стали, конвертерного шлака при производстве стали, шлака от феррохромного или ферромарганцевого производства в электродуговой печи под флюсом (SAF).
2. Способ по п.1, в котором названная стадия контактирования включает распыление воды в названный расплавленный шлак с использованием водопроводной трубы с распылительной форсункой.
3. Способ по п.2, в котором температура названного расплавленного шлака во время названной стадии распыления воды составляет больше, чем 1250°С.
4. Способ по п.1, в котором названная стадия контактирования включает введение пара в названный расплавленный шлак с использованием фурмы.
5. Способ по пп.1-4, в котором названная стадия контактирования включает введение названного восстанавливающего средства вместе с вводимой названной водой и/или паром в названный расплавленный шлак.
6. Способ получения потока водорода и/или монооксида углерода, и других газов, включающий стадии:
подачи расплавленных отходов из сталелитейного предприятия, таких как расплавленный шлак, в реактор;
контактирования расплавленного шлака с водой и/или паром в присутствии углеродсодержащего материала с образованием потока водорода и других газов; и
выведения названного потока газов из названного реактора, в котором названный расплавленный шлак представляет собой один из, или смесь таковых, шлака от десульфуризации при производстве стали, конвертерного шлака при производстве стали, шлака от феррохромного или ферромарганцевого производства в электродуговой печи под флюсом (SAF).
7. Способ по п.6, в котором названная стадия контактирования включает распыление воды в названный расплавленный шлак с использованием распылительной форсунки.
8. Способ по п.7, в котором температура названного расплавленного шлака во время названной стадии введения воды составляет больше, чем 1250°С.
9. Способ по п.6, в котором названная стадия контактирования включает введение пара в названный расплавленный шлак с использованием фурмы.
10. Способ по п.6, в котором названная стадия контактирования включает введение названного углеродсодержащего материала вместе с вводимой названной водой и/или паром в названный расплавленный шлак.
11. Способ по п.6, в котором названный углеродсодержащий материал включает материал, выбранный из группы, состоящей из угля, кокса, отходов сталелитейного производства, городских отходов и отходов шахтной угледобычи.
12. Способ по п.6, в котором отношение воды к углеродсодержащему материалу составляет от 1:0,1 до 1:1.
13. Способ по п.6, в котором флюс добавляется к названному расплавленному шлаку и названному углеродсодержащему материалу для способствования образованию водорода.
14. Способ по п.6, в котором объемное соотношение производимых водорода и монооксида углерода варьируют от 1:0,2 до 1:1.
15. Способ по п.6, в котором названный поток газа, выводимый из названного реактора, включает по меньшей мере 10 об.% водорода.
16. Способ по п.6, в котором названный поток газа, производимый в реакторе, включает не больше, чем 15 об.% диоксида углерода.
17. Способ по п.6, в котором названный поток газа включает водород /монооксид углерода в соотношении от 1:1 до около 8:1.
RU2008117144A 2005-09-30 2006-07-04 Способ получения водорода и/или других газов из отходов сталеплавильного производства и отработанной теплоты RU2404114C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN900/KOL/05 2005-09-30
IN900KO2005 2005-09-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008117144A RU2008117144A (ru) 2009-11-10
RU2404114C2 true RU2404114C2 (ru) 2010-11-20

Family

ID=37899414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008117144A RU2404114C2 (ru) 2005-09-30 2006-07-04 Способ получения водорода и/или других газов из отходов сталеплавильного производства и отработанной теплоты

Country Status (11)

Country Link
US (2) US20090220410A1 (ru)
EP (1) EP1928781A4 (ru)
JP (1) JP5055285B2 (ru)
KR (1) KR101302602B1 (ru)
CN (1) CN101296858B (ru)
AU (1) AU2006296175B2 (ru)
BR (1) BRPI0616607A2 (ru)
CA (1) CA2624574C (ru)
RU (1) RU2404114C2 (ru)
WO (1) WO2007036953A1 (ru)
ZA (1) ZA200802094B (ru)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007125537A1 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Tata Steel Limited Set - up for production of hydrogen gas by thermo- chemical decomposition of water using steel plant slag and waste materials
CN101665240A (zh) * 2008-09-03 2010-03-10 李�杰 工业法制氢气及装置
IT1400139B1 (it) * 2010-05-20 2013-05-17 Asiu S P A Un procedimento per la produzione di idrogeno, per il sequestro di anidride carbonica e per la produzione di materiali da costruzione a partire da scorie e/o ceneri industriali.
CN102826508B (zh) * 2012-08-29 2015-02-18 中国科学院过程工程研究所 一种利用冶金熔渣余热重整富含甲烷的可再生资源制氢方法
JP6222132B2 (ja) * 2015-02-24 2017-11-01 Ｊｆｅスチール株式会社 炭化水素の二酸化炭素改質方法
CN104962319B (zh) * 2015-06-17 2017-11-10 昆明理工大学 一种利用铜渣熔融还原炼铁尾渣余热催化煤热解气化的方法
CN111515554B (zh) * 2020-05-09 2022-06-28 山东罗迈刻智能装备有限公司 一种多角度调节的激光切割机

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB206822A (en) * 1922-11-07 1924-11-20 Oxhydrique Francaise L Improved process of manufacture of hydrogen
US2953445A (en) * 1955-08-11 1960-09-20 Rummel Roman Gasification of fuels and decomposition of gases
US2908737A (en) 1957-02-08 1959-10-13 Dominicis Giovanni De Smoke suction installation for electric metal melting furnaces
US3083957A (en) 1958-08-06 1963-04-02 Voest Ag Tilting crucible with smoke seal means
US3205810A (en) 1962-09-04 1965-09-14 Inland Steel Co Adjustable hood construction for metallurgical furnace
US3421869A (en) 1964-06-01 1969-01-14 Con Gas Service Corp Method for the production of a mixture of hydrogen and steam
US3460934A (en) 1966-12-19 1969-08-12 John J Kelmar Blast furnace method
US3615298A (en) 1969-04-14 1971-10-26 Consolidation Coal Co Gasification of carbonaceous material
US3709997A (en) 1970-12-20 1973-01-09 J Alferov Convertible electrode electric furnace installation and method
US3761243A (en) 1971-05-21 1973-09-25 Steel Corp Method of quenching slag
US3787193A (en) * 1971-11-18 1974-01-22 Fmc Corp Production of water gas
FR2366217A1 (fr) 1975-08-27 1978-04-28 Comp Generale Electricite Dispositif generateur d'hydrogene
US3979551A (en) 1975-09-24 1976-09-07 Hawley Manufacturing Corporation Arc furnace fumes control system
US4222768A (en) 1978-03-14 1980-09-16 Asahi Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Method for producing electric steel
JPS5826392B2 (ja) 1979-03-09 1983-06-02 新日本製鐵株式会社 溶融高炉スラグ顕熱利用法
DE3032043A1 (de) * 1980-08-26 1982-03-04 Klöckner-Werke AG, 4100 Duisburg Verfahren zur entschwefelung bei der gaserzeugung im eisenbadreaktor
US4561886A (en) * 1980-10-14 1985-12-31 Geskin Ernest S Method of heating, melting and coal conversion and apparatus for the same
JPS5794093A (en) * 1980-12-02 1982-06-11 Sumitomo Metal Ind Ltd Method for operating coal gasification furnace
GB2144988A (en) 1983-08-20 1985-03-20 Metal Box Plc Thermal treatment apparatus
US4696680A (en) 1985-10-03 1987-09-29 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Method and apparatus for the selective separation of gaseous coal gasification products by pressure swing adsorption
JPS63103016A (ja) * 1986-10-20 1988-05-07 Nkk Corp 転炉吹錬方法
DE3925564A1 (de) * 1989-08-02 1991-02-07 Krupp Koppers Gmbh Verfahren zur erzeugung eines wasserstoffreichen gases
US5004495A (en) 1990-02-05 1991-04-02 Labate M D Method for producing ultra clean steel
US5984985A (en) * 1990-06-21 1999-11-16 Marathon Ashland Petroleum Llc Multiple vessel molten metal gasifier
US5211774A (en) 1991-09-18 1993-05-18 Combustion Engineering, Inc. Zirconium alloy with superior ductility
JPH06183653A (ja) 1992-12-16 1994-07-05 Fujitec Co Ltd エレベータの群管理制御装置
AT406262B (de) * 1998-06-29 2000-03-27 Holderbank Financ Glarus Verfahren und vorrichtung zum granulieren und zerkleinern von flüssigen schlacken
FR2786196A1 (fr) * 1998-11-20 2000-05-26 Air Liquide Procede de combustion, notamment pour l'elaboration de la fonte ou la fabrication de ciment
AT406263B (de) * 1998-11-25 2000-03-27 Holderbank Financ Glarus Verfahren zum zerkleinern und granulieren von schlacken
FR2801895B1 (fr) 1999-12-03 2002-03-01 Agriculture Azote Et Carbone O Procede et installation de gazeification de composes carbones
WO2002035623A2 (en) 2000-10-27 2002-05-02 Questair Technologies Inc. Systems and processes for providing hydrogen to fuel cells
US6685754B2 (en) * 2001-03-06 2004-02-03 Alchemix Corporation Method for the production of hydrogen-containing gaseous mixtures
US7011136B2 (en) 2001-11-12 2006-03-14 Bwxt Y-12, Llc Method and apparatus for melting metals
AU2003900357A0 (en) 2003-01-24 2003-02-13 Ausmelt Limited An improved smelting process for the production of iron
AT412650B (de) 2003-09-25 2005-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zum granulieren von schlacke
JP2006036804A (ja) * 2004-07-22 2006-02-09 Nippon Steel Chem Co Ltd 有機系廃棄物から可燃性ガスの製造方法
WO2007125537A1 (en) 2006-04-28 2007-11-08 Tata Steel Limited Set - up for production of hydrogen gas by thermo- chemical decomposition of water using steel plant slag and waste materials
KR101570652B1 (ko) 2009-05-06 2015-11-23 엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드 정전 이온 트랩

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008117144A (ru) 2009-11-10
KR101302602B1 (ko) 2013-08-30
CN101296858A (zh) 2008-10-29
JP2009509905A (ja) 2009-03-12
ZA200802094B (en) 2009-09-30
CN101296858B (zh) 2012-04-11
EP1928781A4 (en) 2011-06-29
US20160023896A1 (en) 2016-01-28
BRPI0616607A2 (pt) 2013-02-19
AU2006296175B2 (en) 2013-01-10
JP5055285B2 (ja) 2012-10-24
CA2624574A1 (en) 2007-04-05
US9567215B2 (en) 2017-02-14
EP1928781A1 (en) 2008-06-11
AU2006296175A1 (en) 2007-04-05
WO2007036953A1 (en) 2007-04-05
CA2624574C (en) 2014-12-02
KR20080065993A (ko) 2008-07-15
US20090220410A1 (en) 2009-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9567215B2 (en) Method for producing hydrogen and/or other gases from steel plant wastes and waste heat
EP0693005B1 (en) Smelting of carbon-containing material
JP4350711B2 (ja) 産業廃棄物の溶融処理法
RU2247161C2 (ru) Способ регенерации металлического хрома из содержащих окись хрома шлаков
KR20160073994A (ko) 크로마이트 광석으로부터 직접 크롬 철 합금의 제조
CN111363885B (zh) 一种利用电弧炉处理不锈钢除尘灰的方法
CN108103319B (zh) 一种含铜多金属物料高温强化精炼方法
Zhou et al. Recent advancements in source reduction and recycling technologies for converter dust
JP5720497B2 (ja) 製鋼スラグからの鉄及び燐の回収方法
JP6065538B2 (ja) 溶銑の脱銅処理方法
Cavaliere et al. Electric Arc furnace: most efficient technologies for greenhouse emissions abatement
JPH07507591A (ja) 有機廃物を処理するための方法
JP2004270036A (ja) 有用金属含有廃棄物からの有用金属の回収方法
KR101189183B1 (ko) 석유탈황 폐촉매 중 유가금속 회수방법
CN112452499A (zh) 一种铝业废阴极炭块的无害化处理并多级利用的方法
JPH07173520A (ja) 含クロム溶銑および溶鋼の脱燐方法
JP2002241824A (ja) 無水フタル酸抽出残渣の処理方法
JP5962826B2 (ja) Ｃｒを含有するスラグの処理方法
JP3756904B2 (ja) クロム含有廃棄物の処理方法
JPS6250543B2 (ru)
JP2010207672A (ja) クロムを含有する廃棄物の処理方法
JPH05105929A (ja) 転炉排ガス回収法
JP2013124417A (ja) Ｃｒを含有するスラグの処理方法
Buttiens et al. Technologies to reduce environmental burdens. Evolutions in Europe
Vereecken et al. The TBRC as a unit with a promising future for secondary copper plants