RU2515325C2 - Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа - Google Patents

Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа Download PDF

Info

Publication number
RU2515325C2
RU2515325C2 RU2011125340/05A RU2011125340A RU2515325C2 RU 2515325 C2 RU2515325 C2 RU 2515325C2 RU 2011125340/05 A RU2011125340/05 A RU 2011125340/05A RU 2011125340 A RU2011125340 A RU 2011125340A RU 2515325 C2 RU2515325 C2 RU 2515325C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
shipped
converter
steam generator
steam
Prior art date
Application number
RU2011125340/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011125340A (ru
Inventor
Роберт МИЛЛЬНЕР
Original Assignee
Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
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 Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх filed Critical Сименс Фаи Металз Текнолоджиз Гмбх
Publication of RU2011125340A publication Critical patent/RU2011125340A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2515325C2 publication Critical patent/RU2515325C2/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
    • C01B3/06—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
    • C01B3/12—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 by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state introduction of iron oxide into a bath of molten iron containing a carbon reductant
    • C21B13/002—Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14—Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C21B13/143—Injection of partially reduced ore into a molten bath
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415—Purification by absorption in liquids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0455—Purification by non-catalytic desulfurisation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0475—Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465—Composition of the impurity
    • C01B2203/0485—Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061—Methanol production
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062—Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06—Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068—Ammonia synthesis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872—Methods of cooling
    • C01B2203/0883—Methods of cooling by indirect heat exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14—Details of the flowsheet
    • C01B2203/146—At least two purification steps in series
    • 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
    • C21B2100/66—Heat exchange
    • 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
    • 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
    • Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • 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
    • Y02P20/129—Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • 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
    • Y02P30/00—Technologies relating to oil refining and petrochemical industry

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
  • Industrial Gases (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Manufacture Of Iron (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области химии. Для получения газа, содержащего водород и моноксид углерода, источник отгружаемого газа с металлургических процессов трубопроводом соединен с конвертером 7, чтобы по меньшей мере часть отгружаемого газа можно было подвергнуть конверсии CO при добавлении водяного пара с образованием сырьевого синтез-газа. Источник отгружаемого газа, кроме того, трубопроводом соединен с парогенератором 10, чтобы следующую часть отгружаемого газа можно было по меньшей мере частично сжигать в парогенераторе 10 с образованием водяного пара. Образованный водяной пар по линии пара 9a подводят в конвертер 7. Для промежуточного хранения части отгружаемого газа перед его сжиганием в парогенераторе 10 предусмотрен резервуар 22, чтобы можно было компенсировать колебания количества и/или теплоты сгорания в отгружаемом газе. Изобретение позволяет утилизировать отгружаемый газ и использовать его как исходное сырье для процессов химического синтеза. 2 н. и 29 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способу и устройству для получения газа, содержащего водород (H2) и моноксид углерода (CO), как исходного материала для химической утилизации в процессах синтеза на основе отгружаемого газа с металлургического процесса, причем по меньшей мере часть отгружаемого газа в конвертере подвергается конверсии CO при добавке водяного пара, и образуется сырьевой синтез-газ с определенным количественным отношением H2 к CO.
Из уровня техники известно, что отгружаемый газ с металлургических установок можно подавать на утилизацию, причем, в частности, может применяться термическая утилизация, например сжигание, или его давление может использоваться в турбодетандере. Далее отгружаемый газ после подготовки может применяться, например, для прямого восстановления оксидных материалов.
Однако при этом возникает проблема, что эффективность термической утилизации является низкой, или что требуются затратные процессы обработки отгружаемого газа или продуктов сгорания.
Поэтому задачей изобретения является разработать способ и устройство, которые позволяют химически утилизовать отгружаемый газ и тем самым могут предоставить в распоряжение отгружаемый газ как ценный материал и как исходное сырье для процессов химического синтеза.
Согласно изобретению эта задача решена способом по п.1 и устройством по п.25 формулы изобретения.
Благодаря способу по изобретению способность отгружаемого газа к воспламенению и тем самым теплосодержание, выраженное в теплоте сгорания, используются для создания водяного пара, причем водяной пар используется для регулирования количественного отношения H2 к CO в конвертере. Водяной пар, требующийся для конверсии CO, может по меньшей мере частично создаваться в самом процессе, в по меньшей мере одном парогенераторе. Таким образом, отгружаемый газ с металлургического процесса может использоваться для химической утилизации, так как он имеет высокое содержание CO и H2. При соответствующих условиях реакции целенаправленным добавлением водяного пара можно устанавливать желательное отношение CO к H2. Для этого используется известный принцип конверсии CO, при которой оказывается воздействие на химическое равновесие реакции водяного пара между CO+H2O и CO2+H2.
Согласно одному выгодному воплощению способа по изобретению металлургический способ является способом восстановительной плавки, который работает с доменной печью или плавильным газификатором, соединенным с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, в частности восстановительной шахтой или реактором с псевдоожиженным слоем, причем содержащее оксид железа сырье, в частности железная руда, окатыши или спек, и добавки восстанавливаются с образованием восстановительного газа и впоследствии выплавляются с получением жидкого чугуна.
Способы восстановительной плавки создают в процессе восстановительный газ, который используется для восстановления сырья, здесь, в частности: для восстановления в основном оксидных руд, как, например, железные руды. Для этого в процессе газифицируется, например, уголь или кокс и образуется восстановительный газ. Газификация угля может проходить в доменной печи или в плавильном газификаторе, причем в последнем случае восстановительный газ, при необходимости после очистки, втекает в восстановительный агрегат, и при прямом контакте с сырьем идет процесс восстановления. Помимо способа с единственным восстановительным агрегатом может применяться также несколько соединенных последовательно восстановительных агрегатов, например несколько реакторов с псевдоожиженным слоем. Здесь восстановительный газ движется от одного реактора с псевдоожиженным слоем к другому в направлении, противоположном направлению течения сырья.
Согласно изобретению отгружаемый газ берется из колошникового газа доменной печи или восстановительной шахты, или из отходящего газа реактора с псевдоожиженным слоем, или из избыточного газа плавильного газификатора, или из смесей этих газов. Под колошниковым газом понимается восстановительный газ после его прямого контакта с сырьем и прошедшего при этом непрямого восстановления. Отходящим газом специалист обозначает восстановительный газ, который отбирается из реактора с псевдоожиженным слоем, в частности из последнего в ряду соединенных последовательно реакторов с псевдоожиженным слоем. Благодаря обычно высокому содержанию CO и H2 в колошниковом газе или отходящем газе он годится для применения в процесса синтеза. Так как количество восстановительного газа, образующегося в плавильном газификаторе, не постоянно во времени, в отгружаемый газ нужно добавлять так называемый избыточный газ. Количество избыточного газа определяется на основе требующегося в восстановительном агрегате количества восстановительного газа и на основе регулирования давления в системе плавильного газификатора.
Согласно одному особенному выгодному воплощению способа по изобретению водяной пар образуется в парогенераторе в результате сжигания по меньшей мере одной следующей части отгружаемого газа, и/или в результате использования отходящего тепла с металлургического процесса, и/или с конверсии CO, и/или с процессов синтеза. Водяной пар, требующийся для конверсии CO, можно получить, с одной стороны, сжиганием отгружаемого газа, а с другой стороны, использованием отходящего тепла. В результате по меньшей мере частичного сжигания отгружаемого газа можно существенно сэкономить при получении водяного пара. Кроме того, выгодно, что токсичные фракции в отгружаемом газе разлагаются при сжигании. При этом, в частности, применение отходящего тепла может осуществляться, например, с помощью теплообменника с металлургического процесса, с конверсии CO или можно использовать тепло образованного при этом сырьевого синтез-газа или тепло с процессов синтеза, чтобы образование водяного пара могло протекать с высокой эффективностью использования энергии. При этом можно использовать один или несколько парогенераторов, причем в случае использования отходящего тепла они могут быть выполнены, например, как теплообменники.
Далее имеется возможность перед использованием отгружаемого газа в конвертере добавлять в него, в так называемом сатураторе, воду, предпочтительно горячую, и при этом повышать содержание водяного пара в отгружаемом газе. Предпочтительно, для этого может использоваться конденсат из конвертера или теплообменников за конвертером. Благодаря применению сатуратора можно заметно снизить необходимое количество подачи пара.
Согласно следующему выгодному воплощению способа по изобретению колошниковый газ и/или отходящий газ, в частности сухой, обеспыленный и/или очищенный путем мокрого обеспыливания, охлаждают, при необходимости в парогенераторе, работающем на отходящем тепле, или в теплообменнике, или в устройствах кондиционирования (например, распылением воды через сопла, распыляющие два вещества) и предоставляют в распоряжение как отгружаемый газ. Теплосодержание отгружаемого газа можно использовать посредством теплообменника, чтобы можно было предоставить для конверсии CO горячий или же по существу холодный отгружаемый газ. При применении обеспыленного сухим способом и тем самым горячего колошникового газа и/или горячего отходящего газа его теплосодержание можно использовать для конверсии CO, чтобы перед конверсией СО не могло происходить никакого нагревания или происходило лишь незначительное нагревание.
Согласно одному особому воплощению способа по изобретению отгружаемый газ перед его подачей в конвертер или после его вывода из конвертера сжимается в устройстве сжатия, при необходимости после отделения полиароматических углеводородов от отгружаемого газа. Сжатием задается давление для конверсии CO или для возможных следующих обработок образующегося при конверсии CO сырьевого синтез-газа. При сжатии происходит повышение температуры сжимаемого газа, причем в большинстве способов конверсии CO это выгодно, так как уже разогретый газ больше не нужно так сильно нагревать. Благодаря отделению полиароматических углеводородов из отгружаемого газа удаляются смоляные компоненты, так что можно избежать вредного влияния на сжатие и конверсию CO.
Согласно одному подходящему воплощению способа по изобретению конверсия CO проводится при необходимости после нагрева отгружаемого газа, в частности, при температурах 300-450°C. Горячая конверсия CO (например, с применением катализаторов на основе железа, хрома или кобальта) дает то преимущество, что она не имеет высокой чувствительности к сере или соединениям серы, таким, например, как H2S, так что может содержаться до 100 в.ч./млн серы, и, кроме того, поэтому годятся также обычно имеющиеся в отгружаемых газах соединения серы.
Преимуществом отгружаемого газа с процесса восстановительной плавки в отличие от отгружаемого газа с обычных процессов газификации угля в стационарном слое, в потоке или в превдоожиженном слое является то, что он имеет очень низкое содержание серы. Сера, вводимая с сырьем и добавками, в основном удаляется посредством добавок и через шлаки установки восстановительной плавки отводится с процесса получения железа. Таким образом, содержание серы в отгружаемом газе, обычно в связанном виде, как H2S и COS, заметно меньше, чем в известных процессах газификации угля. Поэтому перед конверсией CO не нужно проводить отдельного обессеривания, так как отгружаемый газ уже содержит достаточно малое количество серы, иногда меньше 100 ч/млн по объему.
Согласно одному выгодному воплощению способа по изобретению сырьевой синтез-газ охлаждается в одном или нескольких теплообменниках, работающих как подогреватели, и/или с помощью радиатора водяного охлаждения, и/или работающего на отходящем тепле парогенератора, для установки температуры. После окончания конверсии CO отходящее тепло сырьевого синтез-газа, который теперь уже находится при желаемом количественном отношении H2 к CO, может использоваться в обычных теплообменниках, а также для получения водяного пара.
Согласно изобретению сырьевой синтез-газ сначала охлаждают и затем проводят процесс разделения, в частности процесс абсорбции, предпочтительно физической абсорбции, или химической абсорбции, или физико-химической абсорбции, где из сырьевого синтез-газа удаляются сера и CO2, по меньшей мере частично, в частности по существу полностью.
Известными физическими способами абсорбции являются процесс Rectisol® или Selexol, известными химическими способами абсорбции являются промывка аминами или процесс Бенфилда, а в качестве физико-химической абсорбции известен процесс "Сульфинол".
Для химической утилизации в процессах синтеза, как, например, получение аммиака, метанола, метана, или при производстве оксо-спиртов требуется получить как можно более чистую смесь CO-H2 при определенном отношении H2/CO. Реализуя известные способы, можно почти полностью удалить CO2 и серу, так что можно установить содержание H2S, в расчете на объем, до 1 ч/млн. Обычно такие способы работают при низких температурах, чтобы охлаждением можно было установить требующуюся для процесса температуру газа. Способы разделения в большинстве случаев требуют сжатия, чтобы установить необходимые для процесса разделения парциальные давления, в частности достаточно высокое парциальное давление CO2. Например, в процессе Rectisol требуется минимальное парциальное давление CO2 pCO2=6 бар. Для этого сырьевой синтез-газ сжимают до примерно 10-35 бар(м). Под бар(м) понимается относительная единица давления "бар по манометру".
Согласно одному особому воплощению способа по изобретению обработанный в процессе разделения сырьевой синтез-газ нагревают, в частности до температуры 200-400°C, и обессеривают, при необходимости на следующей ступени тонкого обессеривания, в частности с помощью оксида цинка или активированного угля. Дополнительная ступень тонкого обессеривания позволяет дополнительно снизить содержание серы в сырьевом синтез-газе до очень низкого остаточного содержания, ниже 0,02 ч/млн H2S, в расчете на объем, как это требуется, например, для получения метанола с <0,1 ч/млн. Благодаря нагреванию устанавливается оптимальная для обессеривания температура процесса, примерно 200-400°C. В качестве ступени тонкого обессеривания можно использовать, например, способ абсорбции на оксиде цинка или активированном угле и т.д.
Согласно одному особому воплощению способа по изобретению отходящее тепло, аккумулированное при охлаждении сырьевого синтез-газа в теплообменнике, можно использовать для нагрева обработанного в процессе разделения сырьевого синтез-газа. Благодаря использованию отходящего тепла можно осуществить эффективный нагрев обработанного сырьевого синтез-газа.
Один особенно выгодный вариант способа по изобретению предусматривает, чтобы водяной пар, получаемый при охлаждении в парогенераторе на отходящем тепле, подавался в конвертер для использования в конверсии CO. Этим можно снизить потребность в энергии для получения водяного пара.
Одно особое воплощение способа по изобретению предусматривает, чтобы сырьевой синтез-газ, в частности обработанный в процессе разделения, нагревался в теплообменнике до температуры 200-450°C. При этом с выгодой можно использовать тепло, которое скапливается при охлаждении сырьевого синтез-газа в теплообменнике перед его обработкой в процессе разделения. При этом сырьевой синтез-газ нагревается до температуры, необходимой для дальнейшего процесса синтеза.
Согласно одному предпочтительному воплощению способа по изобретению сырьевой синтез-газ при необходимости перед следующей ступенью тонкого обессеривания и/или перед процессом синтеза сжимается в компрессоре. Сжатие осуществляется до уровня давления, требующегося в соответствующем процессе синтеза. Происходящий при сжатии сырьевого синтез-газа нагрев снижает необходимость в подводе энергии, чтобы довести сырьевой синтез-газ до температуры процесса, требующейся на ступени тонкого обессеривания и/или в последующем процессе синтеза.
Согласно одному особому воплощению способа по изобретению выделенная сера отделяется от выделенного CO2 в устройстве регенерации серы, причем оставшийся CO2 можно использовать в металлургическом процессе вместо азота, в частности как затворный газ от атмосферы. Чтобы CO2, выделенный из сырьевого синтез-газа, можно было технически неограниченно применять, нужно его обессерить. При этом можно применять, например, способ окисления сероводорода (LO-CAT II), причем сера отделяется в виде осадка на фильтре. Обессеренный CO2 можно теперь использовать в технических приложениях, например, как затворный газ для уплотнения технологических агрегатов от атмосферы или же выпускать в атмосферу.
Согласно следующему выгодному особому воплощению способа по изобретению следующая часть отгружаемого газа перед его сжиганием в парогенераторе временно хранится в резервуаре для газа для компенсации колебаний количества и/или теплоты сгорания отгружаемого газа. Для максимально равномерной работы парогенератора требуется предоставить отгружаемый газ, который имеет по существу постоянную теплоту сгорания и присутствует в постоянном количестве. Чтобы можно было удовлетворить этим условиям, отгружаемый газ временно хранится в резервуаре для газа, при этом можно компенсировать колебания теплоты сгорания и объема. Благодаря достаточно большому объему резервуара для газа можно достичь по существу постоянного снабжения парогенератора.
Согласно изобретению часть отгружаемого газа отводится в другие нагревательные устройства для применения в качестве горючего газа. Благодаря этому можно применять оставшееся количество отгружаемого газа, которое не используется для получения водяного пара или для конверсии CO, причем наряду с термической утилизацией возможно также использование кинетической энергии газа.
Согласно одному выгодному оформлению способа по изобретению количественное отношение H2 к CO, и/или давление, и/или температура сырьевого синтез-газа устанавливаются в зависимости от процесса синтеза, в котором обрабатывается синтез-газ. Процессы синтеза работают при очень разных давлениях, температурах и с разными количественными отношениями H2 к CO. При этом, например, при получении метанола требуется количественное отношение H2 к CO от 2,0 до 2,3, или, по-другому, отношение (H2-CO2)/(CO+CO2), равное 2,03, а например, при синтезе спирта требуется количественное отношение от 1,0 до 1,2. Поэтому благодаря гибкости способа можно точно подстраивать сырьевой синтез-газ к соответствующему процессу синтеза.
Согласно одному выгодному оформлению способа по изобретению по меньшей мере часть образованного в парогенераторе водяного пара подается как энергоноситель на процесс разделения, причем проводится термическое удаление абсорбированного CO2 из применяемой в процессе разделения поглощающей жидкости. Благодаря использованию водяного пара из парогенератора процесс разделения можно осуществлять с очень высокой эффективностью по энергии. При этом термическое удаление представляет собой один возможный способ отделения CO2.
Согласно одному особенно выгодному воплощению способа по изобретению на количественное отношение H2 к CO в отгружаемом газе воздействуют добавкой воды и/или водяного пара в металлургическом процессе и тем самым подстраивают к последующему процессу синтеза. Этими мерами можно целенаправленно влиять уже на состав отгружаемого газа и тем самым уже перед конверсией CO. Благодаря этому можно использовать, в частности, H2 и/или водяной пар с металлургического процесса и тем самым согласовывать состав отгружаемого газа с запланированной химической утилизацией.
Согласно изобретению хвостовой газ устройства удаления CO2 в металлургическом процессе смешивается со следующей частью отгружаемого газа и сжигается в парогенераторе. Таким образом, для получения водяного пара можно использовать также другие технологические газы, какие возникают в устройствах удаления CO2.
Согласно изобретению промывочный газ с процесса синтеза смешивается со следующей частью отгружаемого газа и сжигается в парогенераторе. Промывочный газ образуется при рецикле газов в процессах синтеза. В процессе синтеза в большинстве случаев можно конвертировать лишь часть сырьевого синтез-газа, так как затем достигается термодинамическое равновесие. Поэтому для повышения степени превращения требуется технологический режим с циркуляцией, причем технологическая вода и, например, метанол конденсируются и отделяются. Непрореагировавший синтез-газ возвращается в реактор синтеза. Чтобы избежать нежелательной концентрации нежелательных газовых компонентов, часть их нужно выводить из контура циркуляции как промывочный газ, который вместе с отгружаемым газом можно утилизовать термически.
Согласно одному особому воплощению способа по изобретению отходящее тепло с металлургического процесса используется для получения водяного пара, и образованный при этом водяной пар проводится на конвертер и/или процесс разделения. Тем самым отходящее тепло с самого металлургического процесса и полученный при этом водяной пар можно использовать для конверсии CO или для регенерации, применяющейся в процессе разделения поглотительной жидкости, насыщенной CO2, чтобы можно было достичь дальнейшего повышения эффективности. Отходящее тепло можно получить, например, из горячего колошникового газа, отходящего газа или избыточного газа.
Металлургический процесс в большинстве случае требует дополнительных вспомогательных процессов, которые, например, предоставляют технологические материалы для металлургического процесса. Одним примером является получение кислорода, которое обычно сочетается с металлургическим процессом. Поэтому отходящее тепло можно использовать также из таких вспомогательных процессов или установок, как, например, получение кислорода или же подготовка синтез-газа для получения пара.
Одно особое воплощение способа согласно изобретению предусматривает, что дополнительно или вместо отгружаемого газа могут применяться частично окисленные углеводороды, в частности природный газ, асфальт, уголь или нафта. Благодаря этим другим газам, вместо или в дополнение к отгружаемому газу, можно достичь избыточного процесса, так что и при запланированном простое металлургического процесса или при нарушениях можно выдерживать неизменный режим процесса синтеза.
Устройство согласно изобретению предусматривает, что источник отгружаемого газа трубопроводом соединен с конвертером, так что по меньшей мере часть отгружаемого газа может подвергаться в конвертере конверсии CO при добавлении водяного пара. При этом образуется сырьевой синтез-газ с определенным количественным отношением H2 к CO. Для получения необходимого для конверсии CO водяного пара источник отгружаемого газа трубопроводом соединен с парогенератором, чтобы следующая часть отгружаемого газа по меньшей мере частично сжигалась в парогенераторе с образованием водяного пара и образованный водяной пар можно было по линии пара подавать в конвертер. Альтернативно допустимо также, чтобы конвертер мог снабжаться водяным паром из установки рекуперации отходящего тепла.
Один возможный вариант устройства по изобретению предусматривает наличие сепаратора для выделения серы и CO2 из сырьевого синтез-газа, который соединен с конвертером через линию сырьевого газа. В качестве сепаратора могут применяться известные устройства, которые, например, образованы из абсорбционной и отпарной колонны. Такие устройства выбираются из устройств уровня техники.
Согласно одному особому воплощению устройства по изобретению предусмотрена линия пара, которая идет от парогенератора или установки рекуперации отходящего тепла к сепаратору, чтобы в сепаратор можно было подвести водяной пар или альтернативно также энергию в форме горячего газового потока. Энергию, необходимую для удаления CO2 в большинстве случаев термического, можно ввести через подачу водяного пара или через отходящее тепло, так что дополнительного источника энергии не требуется.
Согласно следующему воплощению устройства по изобретению для охлаждения отводимого из конвертера сырьевого синтез-газа в линии сырьевого газа предусмотрен(ы) теплообменник, и/или подогреватель, и/или радиатор водяного охлаждения, и/или парогенератор, работающий на отходящем тепле. Для дальнейшей обработки сырьевого синтез-газа требуется охлаждение, причем отведенное при этом тепло отводится в теплообменник или же может использоваться для создания пара. При этом могут использоваться теплообменник газ-газ или же теплообменник газ-жидкость, причем последний позволяет более сильно охладить синтез-газ.
Согласно одному особому воплощению устройства по изобретению предусмотрена ступень тонкого обессеривания, в частности на основе оксида цинка или активированного угля, для отделения остаточной серы от уже обработанного в сепараторе сырьевого синтез-газа. Такие ступени тонкого обессеривания могут быть разработаны как способ адсорбции на оксиде цинка или активированном угле, который протекает в адсорбционных колоннах.
Одно выгодное воплощение устройства согласно изобретению предусматривает наличие по меньшей мере одного устройства сжатия, в частности одно- или многоступенчатого компрессора, для сжатия отгружаемого газа перед вводом в конвертер, и/или устройство сжатия для сжатия сырьевого синтез-газа перед вводом в сепаратор или на ступень обессеривания. Многоступенчатые компрессоры используются прежде всего там, где требуются высокие сжатия. При сжатии сжимаемый газ нагревается. Преимущество разделения на два устройства сжатия заключается в том, что после отделения CO2 и серы лишь часть сырьевого синтез-газа (например, около 55% для получения метанола) должна сжиматься до давления, необходимого для процесса синтеза, так как большая часть синтез-газа уже отделена в форме CO2 в сепараторе (например, около 45% для получения метанола).
Согласно одному особому воплощению устройства по изобретению сепаратор соединен трубопроводом со ступенью тонкого обессеривания, причем это соединение при необходимости идет через подогрев, чтобы сырьевой синтез-газ перед его вводом на ступень обессеривания можно было нагреть. В теплообменнике сырьевой синтез-газ можно довести до оптимальной температуры для ступени обессеривания и/или процесса синтеза, причем в результате использования отходящего тепла происходит энергоэкономичный нагрев газа.
Согласно следующему выгодному особому воплощению устройства по изобретению предусмотрено устройство регенерации серы для регенерации серы из отделенной в сепараторе смеси серы и CO2. При этом сера отделяется как фильтровальный кек, сепаратор может работать, например, как процесс окисления сульфида водорода (LO-CAT II).
Согласно одному особому воплощению устройства по изобретению источник отгружаемого газа является установкой восстановительной плавки, которая включает, в частности, доменную печь или плавильный газификатор с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом. Такие металлургические агрегаты создают отгружаемый газ с достаточными для химической утилизации количеством и качеством, причем применяется способ согласно изобретению. Благодаря возможности регулирования состава отгружаемого газа такие установки особенно хорошо подходят в качестве источника отгружаемого газа.
Согласно одному выгодному оформлению устройства по изобретению восстановительный агрегат выполнен как доменная печь, или как восстановительная шахта, или как реактор с псевдоожиженным слоем, или как по меньшей мере два соединенные последовательно реактора с псевдоожиженным слоем. Образованные в восстановительных агрегатах восстановительные газы после их реакции выводятся из агрегатов вместе с сырьевыми материалами, которые требуется восстановить. При этом в зависимости от способа образуется газ, обогащенный CO и H2, который после обеспыливания и/или промывки можно использовать как отгружаемый газ.
Один возможный вариант устройства согласно изобретению предусматривает наличие резервуара для газа для промежуточного хранения следующей части отгружаемого газа перед его сжиганием в парогенераторе, чтобы можно было компенсировать колебания количества и/или теплоты сгорания отгружаемого газа. Объем резервуара для газа выбирается так, чтобы несмотря на обусловленные установкой колебания количества отгружаемого газа или его состава можно было гарантировать по существу постоянное снабжение парогенератора.
Согласно одному особому варианту осуществления устройства по изобретению предусмотрено устройство обессмоливания для удаления полиароматических углеводородов из отгружаемого газа, которое установлено в соединительной линии между источником отгружаемого газа и конвертером. В результате можно удалить нежелательные компоненты, которые могут негативно повлиять на газоподготовку (например, сжатие) и химическую утилизацию.
Согласно одному особому варианту осуществления устройства по изобретению для получения водяного пара предусмотрены рекуперация отходящего тепла, и/или теплообменник, и/или подогреватель, которые соединены трубными линиями с конвертером, чтобы в конвертер можно было подавать образованный водяной пар. Благодаря этому можно использовать отходящее тепло для создания пара. Равным образом установки синтеза можно оборудовать парогенератором, работающим на отходящем тепле (например, при изотермическом режиме процесса синтеза), чтобы отходящее тепло процесса синтеза также можно было использовать для создания водяного пара.
Далее изобретение будет более подробно пояснено на примерах с обращением к фиг. 1 и 2.
Фиг. 1: схема способа согласно изобретению на основе установки восстановительной плавки типа "COREX®".
Фиг. 2: схема способа согласно изобретению на основе установки восстановительной плавки типа "FINEX®".
Фиг. 3: схема способа согласно изобретению на основе доменной печи.
Фиг. 1 показывает схему технологического процесса или установки для обработки отгружаемого газа с металлургического процесса или металлургической установки, как, например, установка восстановительной плавки по типу "COREX®". Часть А установки содержит установку восстановительной плавки, часть B содержит установку для получения сырьевого синтез-газа и продукты синтеза, а часть C относится к генерации пара.
В плавильном агрегате, как, например, плавильный газификатор 1, из восстановленного в восстановительном агрегате 2 сырья выплавляется чугун RE при образовании восстановительного газа. Восстановительный газ вводится в восстановительный агрегат 2, где в прямом контакте восстановительного газа с сырьем происходит по меньшей мере частичное восстановление до губчатого железа. На дальнейших деталях обработки восстановительного газа перед его введением в восстановительный агрегат 2 подробнее останавливаться не будем, так как это относится к уровню техники и специалисту хорошо известно.
Восстановительный газ после восстановления в восстановительном агрегате 2 отводится как колошниковый газ TG из восстановительного агрегата 2 и проводится по меньшей мере на одно сухое обеспыливание 3 или же на мокрое обеспыливание 4 и очищается. Можно также комбинировать предварительную очистку сухим обеспыливанием 3 с последующим мокрым обеспыливанием 4. Чтобы можно было использовать теплосодержание колошникового газа, колошниковый газ проводится также на рекуперацию отходящего тепла 5, как, например, теплообменник или парогенератор, работающий на отходящем тепле, и при этом охлаждается. Очищенный и при необходимости охлажденный колошниковый газ доступен как отгружаемый газ для части B установки. Часть А установки служит источником отгружаемого газа. В дополнение к этому источнику отгружаемого газа в качестве источников газа могут служить также следующие такие же или другие металлургические установки или же камеры сгорания для парциального окисления природного газа, парового риформинга, базирующегося на природном газе, или газогенератор с газификацией в потоке для газификации угля.
Здесь отгружаемый газ сначала сжимают в устройстве сжатия 6, таком, например, как компрессор, причем устанавливается давление, необходимое для конвертера 7 или для конверсии CO. Перед сжатием можно с помощью устройства обессмоливания 8 удалить из отгружаемого газа полиароматические углеводороды. После факультативного нагрева сжатого отгружаемого газа в теплообменнике 11, в условиях добавлении пара, который подается по линии пара 9 из парогенератора 10 в конвертер 7, идет конверсия CO, при которой происходит сдвиг количественных долей CO и H2. Реакцией можно целенаправленно управлять через количество добавляемого водяного пара, температуру и давление, причем образуется сырьевой синтез-газ.
Сначала сырьевой синтез-газ охлаждается с помощью теплообменника 11, 12 и подогревателя 13, который также может быть выполнен как теплообменник, и при необходимости с помощью следующего радиатора водяного охлаждения 14, причем эти агрегаты расположены в линии 19 сырьевого газа. Факультативно можно охлаждать горячий сырьевой синтез-газ в работающем на отходящем тепле парогенераторе 15 и при этом использовать для получения водяного пара. Теперь охлажденный сырьевой синтез-газ подается на сепаратор 16 для выделения серы и CO2 из синтез-газа, причем отделенные сера и CO2 подаются на ступень обессеривания 17. Здесь сера отделяется от CO2 с образованием серного кека SK. Теперь почти не содержащий серы CO2 можно применять как технологический газ в металлургическом процессе, например в затворных газах, или же выпускать в атмосферу.
Теперь после сжатия в устройстве сжатия 18 очищенный синтез-газ проводится на подогрев 13, при этом очищенный сырьевой синтез-газ нагревается с использованием отходящего тепла синтез-газа после выхода из конвертера 7. После этого нагретый сырьевой синтез-газ при необходимости подается на ступень тонкого обессеривания 20, причем в адсорбционных колоннах, основанных на процессах адсорбции оксида цинка или активированного угля отделяются сера или сероводород (H2S). Обычно эта адсорбционная обработка проводится при температурах примерно от 200 до 400°C. Обессеренный и горячий сырьевой синтез-газ можно при необходимости дополнительно нагреть в теплообменнике 12, причем устанавливается благоприятная для последующей химической утилизации температура примерно 200-450°C. Для целей регулирования можно сжатый отгружаемый газ провести по байпасной линии 21 мимо конвертера или теплообменника 11.
Как конвертер 7, так и сепаратор 16 для своей работы нуждаются в больших количествах водяного пара. Для этого источник отгружаемого газа соединен трубной линией также с парогенератором 10. В парогенераторе благодаря теплоте сгорания отгружаемого газа создается водяной пар, который подается по линиям пара 9a и 9b в конвертер 7 или сепаратор 16. Факультативно линии пара 9a и 9b могут питаться также по дополнительной линии пара 9c, причем она относится к водяному пару, который происходит из отходящего тепла с металлургического процесса, газоочистки или процесса синтеза и был получен, например, с помощью работающего на отходящем тепле парогенератора при использовании горячих технологических сред.
Часть C установки помимо парогенератора 10 охватывает также резервуар для газа 22 для промежуточного хранения части отгружаемого газа, которую предусматривается сжечь в парогенераторе 10, при этом можно компенсировать колебания количества и/или теплоты сгорания отгружаемого газа. Для случая когда нужно иметь избыточный отгружаемый газ, его посредством отводящей линии 23 можно использовать и для других целей, например в установках сушки угля, установках сушки угольной мелочи или установках сушки руды. Конденсаты, образованные в сепараторе 16, можно возвращать по линии конденсата 24 в парогенератор 10.
Очищенный и нагретый сырьевой синтез-газ можно использовать, например, как исходный материал для получения метана, метанола, оксо-спиртов или же как топливо в процессах Фишера-Тропша для химического синтеза SP1-SP4, причем всякий раз сырьевой синтез-газ приводится в соответствие с процессом синтеза. Для этого помимо давления и температуры регулируется прежде всего количественное отношение CO к H2.
По линии продувочного газа 30 можно смешивать продувочный газ с процесса синтеза со следующей частью отгружаемого газа и подавать в резервуар для газа 22 и впоследствии сжигать в парогенераторе 10.
Фиг. 2 показывает установку, похожу на установку с фиг. 1, причем участок A образован установкой восстановительной плавки согласно способу FINEX®. Образованный в плавильном газификаторе восстановительный газ проводится через реакторы с псевдоожиженным слоем R1, R2, R3 и R4 и движется при этом в направлении, противоположном направлению течения железной руды, которая восстанавливается в реакторах с псевдоожиженным слоем R1, R2, R3 и R4 и затем выплавляется в плавильном газификаторе 1. Восстановительный газ отбирается из реактора с псевдоожиженным слоем R4 как отходящий газ OG, охлаждается в теплообменнике 29 и после обеспыливания становится доступным как отгружаемый газ. Хвостовой газ установки 28 удаления CO2, как, например, установка короткоцикловой адсорбции (установка PSA или VPSA), может вместе с отгружаемым газом проводиться в резервуар для газа 22 и использоваться для создания водяного пара в парогенераторе 10.
Фиг. 3 показывает в принципе такую же установку, причем участок A установки образован доменной печью с сопряженной системой снабжения. Колошниковый газ из доменной печи 25 сначала обеспыливается в устройстве сухого обеспыливания 26, затем при необходимости дополнительно очищается в устройстве мокрого обеспыливания 27 и становится доступным как отгружаемый газ для части B или C установки. Кроме того, остаточный газ установки удаления CO2 28 можно также вместе с отгружаемым газом подавать в резервуар для газа 22 и использовать для получения водяного пара в парогенераторе 10.
Список позиций для ссылки
1 плавильный газификатор
2 восстановительный агрегат
3 сухое обеспыливание
4 мокрое обеспыливание
5 рекуперация отходящего тепла
6 устройство сжатия
7 конвертер
8 устройство обессмоливания
9 линия пара
10 парогенератор
11 теплообменник
12 теплообменник
13 подогрев
14 радиатор водяного охлаждения
15 парогенератор, работающий на отходящем тепле
16 сепаратор
17 ступень обессеривания
18 устройство сжатия
19 линия сырьевого газа
20 ступень тонкого обессеривания
21 байпасная линия
22 резервуар для газа
23 отвод
24 линия конденсата
25 доменная печь
26 сухое обеспыливание
27 мокрое обеспыливание
28 установка удаления CO2
29 теплообменник
30 линия продувочного газа

Claims (31)

1. Способ получения газа, содержащего водород (H2) и моноксид углерода (CO) в качестве сырья для химической утилизации в процессах синтеза на основе отгружаемого газа с металлургического процесса, причем отгружаемый газ получен из колошникового газа доменной печи или восстановительной шахты, или из отходящего газа реактора с кипящим слоем, или из избыточного газа плавильного газификатора, или из смесей этих газов, причем по меньшей мере часть отгружаемого газа подвергается в конвертере конверсии CO при добавке водяного пара из парогенератора, и образуется сырьевой синтез-газ, отличающийся тем, что на количественное отношение H2 к CO в отгружаемом газе воздействуют еще до конверсии CO добавлением воды и/или водяного пара в металлургическом процессе и тем самым подгоняют к последующему процессу синтеза, причем следующая часть отгружаемого газа перед его сжиганием в парогенераторе временно хранится в резервуаре для газа в целях компенсации колебаний количества и/или теплоты сгорания отгружаемого газа, и водяной пар в парогенераторе создается в результате сжигания по меньшей мере следующей части отгружаемого газа.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что металлургический процесс является процессом восстановительной плавки, который функционирует с доменной печью или плавильным газификатором, соединенным с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом, в частности восстановительной шахтой или реактором с кипящим слоем, причем содержащие оксиды железа сырьевые материалы, в частности железная руда, окатыши или спек, и добавки восстанавливаются с образованием восстановительного газа и в дальнейшем выплавляются в жидкий чугун.
3. Способ по одному из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что водяной пар создается в парогенераторе в результате сжигания по меньшей мере следующей части отгружаемого газа, и/или в результате использования отходящего тепла с металлургического процесса или конверсии CO, и/или процессов синтеза.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что колошниковый газ и/или отходящий газ, в частности сухой, обеспыленный и/или очищенный посредством мокрого обеспыливания, при необходимости охлаждается в парогенераторе, работающем на отходящем тепле, или в теплообменнике и становится доступен как отгружаемый газ.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что отгружаемый газ перед его подачей в конвертер или после его вывода из конвертера сжимают посредством устройства сжатия, при необходимости после отделения полиароматических углеводородов из отгружаемого газа.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что конверсия CO при необходимости проводится после нагрева отгружаемого газа, в частности, до 300-450°C.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырьевой синтез-газ для установки температуры охлаждают с помощью одного или нескольких теплообменников, работающих как подогреватель, и/или с помощью радиатора водяного охлаждения, и/или с помощью работающего на отходящем тепле парогенератора.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырьевой синтез-газ сначала охлаждают и затем проводят процесс разделения, в частности процесс абсорбции, предпочтительно физической абсорбции, или химической абсорбции, или физико-химической абсорбции, в котором сера и CO2 по меньшей мере частично, в частности по существу полностью, отделяются от сырьевого синтез-газа.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что обработанный в процессе разделения сырьевой синтез-газ нагревают, в частности, до температуры 200-400°C и обессеривают на ступени тонкого обессеривания, в частности, посредством оксида цинка или активированного угля.
10. Способ по п.7, отличающийся тем, что отходящее тепло, аккумулированное в теплообменнике при охлаждении сырьевого синтез-газа, используется для нагревания сырьевого синтез-газа, обработанного в процессе разделения.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что водяной пар, образующийся при охлаждении в работающем на отходящем тепле парогенераторе, проводится в конвертер для использования в конверсии CO.
12. Способ по п.10, отличающийся тем, что сырьевой синтез-газ, в частности, обработанный в процессе разделения, с помощью теплообменника нагревается до температуры 200-450°C.
13. Способ по п.10, отличающийся тем, что сырьевой синтез-газ при необходимости сжимается в компрессоре перед следующей ступенью тонкого обессеривания и/или перед процессом синтеза.
14. Способ по п.1, отличающийся тем, что количественное отношение H2 к CO, и/или давление, и/или температура сырьевого синтез-газа устанавливаются в сырьевом синтез-газе в зависимости от процесса синтеза.
15. Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере часть образованного в парогенераторе водяного пара проводится на процесс разделения как энергоноситель, причем происходит термическое удаление CO2 из применяющейся в процессе разделения поглотительной жидкости.
16. Способ по п.1, отличающийся тем, что в металлургическом процессе удаление CO2 проводят в устройстве удаления CO2 с образованием остаточного газа, где остаточный газ устройства удаления CO2 в металлургическом процессе смешивается со следующей частью отгружаемого газа и сжигается в парогенераторе.
17. Способ по п.1, отличающийся тем, что в процессе синтеза образуется продувочный газ, и его смешивают со следующей частью отгружаемого газа и сжигают в парогенераторе.
18. Способ по п.1, отличающийся тем, что в металлургическом процессе образуется отходящее тепло, которое используется для получения водяного пара, и образованный при этом водяной пар подается на конвертер и/или процесс разделения.
19. Способ по п.1, отличающийся тем, что в дополнение к отгружаемому газу используются частично окисленные углеводороды, в частности природный газ, асфальт, уголь или нафта.
20. Устройство для получения газа, содержащего водород (H2) и моноксид углерода (CO), в качестве сырья для химической утилизации в процессах синтеза, на основе отгружаемого газа с металлургического процесса, содержащее по меньшей мере один конвертер (7), по меньшей мере один парогенератор (10) и по меньшей мере один источник отгружаемого газа, отличающееся тем, что источник отгружаемого газа трубопроводом соединен с конвертером (7), чтобы по меньшей мере часть отгружаемого газа в конвертере (7) можно было подвергнуть конверсии CO при добавлении водяного пара с образованием сырьевого синтез-газа, и источник отгружаемого газа, кроме того, трубопроводом соединен с парогенератором (10), чтобы следующую часть отгружаемого газа можно было по меньшей мере частично сжигать в парогенераторе (10) с образованием водяного пара, и образованный водяной пар можно подводить по линии пара (9a) в конвертер (7), причем предусмотрен резервуар для газа (22) для промежуточного хранения следующей части отгружаемого газа перед его сжиганием в парогенераторе (10), чтобы можно было компенсировать колебания количества и/или теплоты сгорания в отгружаемом газе.
21. Устройство по п.20, отличающееся тем, что предусмотрен сепаратор (16) для отделения серы и CO2 из сырьевого синтез-газа, который по линии сырьевого газа (19) соединен с конвертером (7).
22. Устройство по п.20 или 21, отличающееся тем, что предусмотрена линия пара (9b), которая идет от парогенератора (10) к сепаратору (16), чтобы на сепаратор (16) можно было подавать водяной пар.
23. Устройство по п.21, отличающееся тем, что для охлаждения отводимого из конвертера (7) сырьевого синтез-газа в линии сырьевого газа (19) предусмотрены теплообменник (12), и/или подогреватель (13), и/или радиатор водяного охлаждения (14), и/или работающий на отходящем тепле парогенератор (15).
24. Устройство по п.21, отличающееся тем, что предусмотрена ступень тонкого обессеривания (20), в частности, на базе оксида цинка или активированного угля для отделения остаточной серы от уже обработанного в сепараторе (16) сырьевого синтез-газа.
25. Устройство по п.24, отличающееся тем, что предусмотрены по меньшей мере одно устройство сжатия (6), в частности одно- или многоступенчатый компрессор, для сжатия отгружаемого газа перед его введением в конвертер (7), и/или устройство сжатия (18) для сжатия сырьевого синтез-газа перед вводом в сепаратор (16) или на ступень обессеривания (20).
26. Устройство по п.24, отличающееся тем, что сепаратор (16) трубопроводом соединен со ступенью тонкого обессеривания (20), причем это соединение при необходимости идет через подогреватель (13), чтобы сырьевой синтез-газ перед его вводом на ступень тонкого обессеривания (20) можно было нагреть.
27. Устройство по п.21, отличающееся тем, что предусмотрено устройство регенерации серы (17) для регенерации серы из отделенной в сепараторе смеси серы и CO2.
28. Устройство по п.20, отличающееся тем, что источником отгружаемого газа является установка восстановительной плавки и, в частности, доменная печь (25) или плавильный газификатор (1) с по меньшей мере одним восстановительным агрегатом (2, R1, R2, R3, R4).
29. Устройство по п.28, отличающееся тем, что восстановительный агрегат выполнен как доменная печь (25), или как восстановительная шахта (2), или как реактор с псевдоожиженным слоем (R1), или как по меньшей мере два соединенные последовательно реактора с псевдоожиженным слоем (R1, R2, R3, R4).
30. Устройство по п.20, отличающееся тем, что предусмотрено устройство обессмоливания (8) для удаления полиароматических углеводородов из отгружаемого газа, которое установлено в соединительную линию между источником отгружаемого газа и конвертером (7).
31. Устройство по п.20, отличающееся тем, что для создания водяного пара предусмотрен парогенератор, работающий на отходящем тепле (5), и/или теплообменник (12), и/или подогреватель (13), которые соединены трубопроводами с конвертером (7), чтобы образованный водяной пар можно было подавать на конвертер (7).
RU2011125340/05A 2008-11-21 2009-11-03 Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа RU2515325C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA1822/2008 2008-11-21
AT0182208A AT507632A1 (de) 2008-11-21 2008-11-21 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines syntheserohgases
PCT/EP2009/064494 WO2010057767A1 (de) 2008-11-21 2009-11-03 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines syntheserohgases

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011125340A RU2011125340A (ru) 2012-12-27
RU2515325C2 true RU2515325C2 (ru) 2014-05-10

Family

ID=41647136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011125340/05A RU2515325C2 (ru) 2008-11-21 2009-11-03 Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа

Country Status (14)

Country Link
US (1) US8821760B2 (ru)
EP (1) EP2356067A1 (ru)
JP (1) JP2012509456A (ru)
KR (1) KR20110097875A (ru)
CN (1) CN102256894B (ru)
AR (1) AR074367A1 (ru)
AT (1) AT507632A1 (ru)
AU (1) AU2009317452B2 (ru)
BR (1) BRPI0921381A2 (ru)
CA (1) CA2744280C (ru)
RU (1) RU2515325C2 (ru)
TW (1) TW201026601A (ru)
UA (1) UA106053C2 (ru)
WO (1) WO2010057767A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176514U1 (ru) * 2017-11-22 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Моноблок конвертора природного газа с теплообменным оборудованием и высокотемпературным парогенератором

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199433A (zh) * 2011-03-05 2011-09-28 何巨堂 一种以co2为燃烧过程控温组分的煤炭化工艺
AT511243B1 (de) * 2011-03-17 2013-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung
AT511892B1 (de) * 2011-08-31 2013-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren zur aufbereitung von abgasen aus anlagen zur roheisenherstellung und/oder von synthesegas
EP2574683A1 (en) * 2011-09-29 2013-04-03 L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude Ironmaking process and installation
AT511992B1 (de) * 2011-09-29 2013-12-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff aus bei der roheisenerzeugung anfallenden gasen
DE102012010542A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 CCP Technology GmbH Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas
US20150068364A1 (en) * 2011-12-27 2015-03-12 Hyl Technologies, S.A. De C.V. Blast furnace with top-gas recycle
EP2650385A1 (de) * 2012-04-12 2013-10-16 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder von Eisenschwamm
KR101376138B1 (ko) 2012-12-27 2014-03-19 주식회사 포스코 용철제조장치 및 용철제조방법
US10065857B2 (en) * 2013-03-12 2018-09-04 Midrex Technologies, Inc. Systems and methods for generating carbon dioxide for use as a reforming oxidant in making syngas or reformed gas
DE102013013443A1 (de) * 2013-08-12 2015-02-12 CCP Technology GmbH C-Konverter mit Filterfunktion
CN104154765B (zh) * 2014-08-28 2017-01-11 安徽省六安市佳瑞粉末冶金有限公司 一种天然气隧道窑排烟余热回收循环管路热电热水供应系统及其运行方法
NL2014786B1 (en) * 2015-05-11 2017-01-26 Dahlman Renewable Tech B V Method and systems for treating synthesis gas.
CN105000534B (zh) * 2015-07-02 2017-04-12 西北化工研究院 一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法
KR102083539B1 (ko) * 2017-08-23 2020-04-23 주식회사 포스코 용선 제조 설비 및 용선 제조 방법
EP3453773A1 (de) * 2017-09-06 2019-03-13 Primetals Technologies Austria GmbH Reduktionsgasgewinnung aus gesättigtem topgas
CN109181784B (zh) * 2018-09-27 2020-06-12 中国成达工程有限公司 一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置及工艺
CN111253973A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 浙江天禄环境科技有限公司 一种气化还原制备合成气的方法和系统
CN111268645B (zh) * 2020-01-21 2022-04-08 华烁科技股份有限公司 一种含有co的原料气变换及热回收方法
CN111471489A (zh) * 2020-04-01 2020-07-31 华东理工大学 一种含碳固体废弃物制备合成气的方法及装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062673A (en) * 1975-12-22 1977-12-13 Robert Ames Norton Flash smelting of iron with production of hydrogen of hydrogenation quality
US4108636A (en) * 1974-08-13 1978-08-22 Thyssen Purofer Gmbh Method of the direct reduction of iron ore
SU747402A3 (ru) * 1973-02-20 1980-07-23 Армко Стил Корпорейшн (Фирма) Способ получени восстановительного газа
GB2076858A (en) * 1980-04-08 1981-12-09 Nixon Ivor Gray Metallurgical processes utilising particular fuels
EP0200880A2 (de) * 1985-04-27 1986-11-12 Ruhrkohle Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Chemierohstoffen
SU1584757A3 (ru) * 1985-05-21 1990-08-07 Ман Гутехоффнунгсхютте Гмбх (Фирма) Способ получени электроэнергии из углеродсодержащего топлива
WO2002030553A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-18 Oroboros Ab A process for reducing net greenhouse gas emissions from carbon-bearing industrial off-gases and a compression engine fuel produced from said off-gases
RU2213787C2 (ru) * 1997-08-18 2003-10-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ и установка для прямого восстановления сыпучего ферроксидсодержащего материала

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3844766A (en) 1973-12-26 1974-10-29 Midland Ross Corp Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels
US4160863A (en) 1977-04-07 1979-07-10 Bristol-Myers Company Process for the preparation of the crystalline monohydrate of 7-[D-α-aα-(p-hydroxyphenyl)acetamido]-3-methyl-3-cephem-4-carboxylic acid
US4160663A (en) * 1978-02-21 1979-07-10 Jack Hsieh Method for the direct reduction of iron ore
US4531973A (en) 1980-04-08 1985-07-30 Nixon Ivor G Metallurgical processes
JPS60139790A (ja) 1983-12-28 1985-07-24 Jgc Corp 固形廃棄物分解ガスの精製法
DE3600432A1 (de) 1985-05-21 1987-02-05 Gutehoffnungshuette Man Verfahren zum vergasen eines kohlenstoffhaltigen brennstoffs, insbesondere kohle
UA42803C2 (uk) 1995-10-10 2001-11-15 Фоест-Альпіне Індустріанлагенбау Гмбх Спосіб прямого відновлення дрібнозернистого матеріалу у формі часток, що містить оксид заліза, та установка для здійснення цього способу
AT406379B (de) 1995-10-10 2000-04-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material und anlage zur durchführung des verfahrens
JP3415748B2 (ja) * 1996-07-15 2003-06-09 株式会社荏原製作所 有機性廃棄物の二段ガス化方法及び装置
GB0024672D0 (en) * 2000-10-09 2000-11-22 Cromptons Leisure Machines Ltd A prize vending machine
US6685754B2 (en) 2001-03-06 2004-02-03 Alchemix Corporation Method for the production of hydrogen-containing gaseous mixtures
FR2891277B1 (fr) 2005-09-28 2008-01-11 Air Liquide Procede de conversion de gaz hydrocarbones en liquides mettant en oeuvre un gaz de synthese a flaible ratio h2/co
EP1939138A1 (en) 2006-12-08 2008-07-02 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A process of increasing the hydrogen/carbon monoxide molar ratio in a synthesis gas

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU747402A3 (ru) * 1973-02-20 1980-07-23 Армко Стил Корпорейшн (Фирма) Способ получени восстановительного газа
US4108636A (en) * 1974-08-13 1978-08-22 Thyssen Purofer Gmbh Method of the direct reduction of iron ore
US4062673A (en) * 1975-12-22 1977-12-13 Robert Ames Norton Flash smelting of iron with production of hydrogen of hydrogenation quality
GB2076858A (en) * 1980-04-08 1981-12-09 Nixon Ivor Gray Metallurgical processes utilising particular fuels
EP0200880A2 (de) * 1985-04-27 1986-11-12 Ruhrkohle Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Chemierohstoffen
SU1584757A3 (ru) * 1985-05-21 1990-08-07 Ман Гутехоффнунгсхютте Гмбх (Фирма) Способ получени электроэнергии из углеродсодержащего топлива
RU2213787C2 (ru) * 1997-08-18 2003-10-10 Фоест-Альпине Индустрианлагенбау ГмбХ Способ и установка для прямого восстановления сыпучего ферроксидсодержащего материала
WO2002030553A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-18 Oroboros Ab A process for reducing net greenhouse gas emissions from carbon-bearing industrial off-gases and a compression engine fuel produced from said off-gases

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU176514U1 (ru) * 2017-11-22 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Моноблок конвертора природного газа с теплообменным оборудованием и высокотемпературным парогенератором

Also Published As

Publication number Publication date
EP2356067A1 (de) 2011-08-17
WO2010057767A1 (de) 2010-05-27
US8821760B2 (en) 2014-09-02
CN102256894B (zh) 2013-11-27
AT507632A1 (de) 2010-06-15
CA2744280A1 (en) 2010-05-27
JP2012509456A (ja) 2012-04-19
TW201026601A (en) 2010-07-16
AU2009317452B2 (en) 2014-02-20
BRPI0921381A2 (pt) 2015-12-29
AU2009317452A1 (en) 2010-05-27
KR20110097875A (ko) 2011-08-31
RU2011125340A (ru) 2012-12-27
CA2744280C (en) 2016-10-25
US20110284800A1 (en) 2011-11-24
AR074367A1 (es) 2011-01-12
WO2010057767A9 (de) 2010-12-29
UA106053C2 (ru) 2014-07-25
CN102256894A (zh) 2011-11-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2515325C2 (ru) Способ и устройство для получения сырьевого синтез-газа
RU2532202C2 (ru) Способ восстановления на основе риформинг-газа с рециркуляцией восстановительных газов и декарбонизацией части отходящего газа, использованного в качестве горючего газа для риформинг-установки
RU2643007C2 (ru) Восстановление оксида железа до металлического железа с применением природного газа
JP5696967B2 (ja) Ｃｏ２の排出を規制した直接還元鉄の製造方法
JP5857054B2 (ja) 水素および一酸化炭素を含有した還元ガスを供給源として用いて直接還元鉄を製造する方法並びに装置
EA017978B1 (ru) Способ получения железа прямого восстановления
TWI620822B (zh) 使用焦爐氣將鐵氧化物還原成金屬鐵之方法
US20100162852A1 (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing syngas
KR20090101382A (ko) 가스/스팀 터빈 발전소에서 전기 에너지를 생성하는 방법 및 설비
KR101321823B1 (ko) 일산화탄소 및 수소를 포함하는 합성가스 제조장치 및 제조방법
EP2961854A2 (en) Direct reduction process with improved product quality and process gas efficiency
AU2012301152A1 (en) Method for treating waste gases from plants for pig iron production and/or synthesis gas
CN107074537A (zh) 用于生产合成气的方法
RU2726175C1 (ru) Способы и системы для повышения содержания углерода в губчатом железе в восстановительной печи
US8273323B2 (en) Hydrogen production method
GB1585650A (en) Treatment of coke-oven gas
KR20140048898A (ko) 탄화수소와 수소 모두를 함유하는 가스 스트림을 사용한 금속 산화물의 환원
JP4515975B2 (ja) 改質ガスを利用するシステム及び方法
JP2001511846A (ja) スポンジ鉄を生産する方法及びその方法を遂行するためのプラント

Legal Events

Date Code Title Description
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20160803

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171104