RU2675581C2 - Способы и системы получения железа прямого восстановления и газообразного топлива для сталелитейного завода - Google Patents

Способы и системы получения железа прямого восстановления и газообразного топлива для сталелитейного завода Download PDF

Info

Publication number
RU2675581C2
RU2675581C2 RU2017102718A RU2017102718A RU2675581C2 RU 2675581 C2 RU2675581 C2 RU 2675581C2 RU 2017102718 A RU2017102718 A RU 2017102718A RU 2017102718 A RU2017102718 A RU 2017102718A RU 2675581 C2 RU2675581 C2 RU 2675581C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
gas
cog
hydrogen
compressed
Prior art date
Application number
RU2017102718A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2017102718A (ru
Inventor
Роберт ЧИЛИ
Трэвис РАЙТ
Original Assignee
Мидрэкс Текнолоджиз, Инк.
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 Мидрэкс Текнолоджиз, Инк. filed Critical Мидрэкс Текнолоджиз, Инк.
Publication of RU2017102718A publication Critical patent/RU2017102718A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2675581C2 publication Critical patent/RU2675581C2/ru

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • 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
    • C01B3/22—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by decomposition of gaseous or liquid organic compounds
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • 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
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/56—Separation of hydrogen or hydrogen containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by contacting with solids; Regeneration of used solids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B27/00—Arrangements for withdrawal of the distillation gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
    • C10K1/20—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by treating with solids; Regenerating spent purifying masses
    • C10K1/22—Apparatus, e.g. dry box purifiers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/02—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in shaft furnaces
    • 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
    • C01B2203/042—Purification by adsorption on solids
    • C01B2203/043—Regenerative adsorption process in two or more beds, one for adsorption, the other for regeneration
    • 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
    • C01B2203/048—Composition of the impurity the impurity being an organic 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
    • C01B2203/04—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
    • 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
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/28—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation
    • C21B2100/282—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by separation of carbon dioxide
    • 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
    • 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
    • Y02P10/20—Recycling

Landscapes

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

Abstract

Изобретение относится к способу получения железа прямого восстановления (DRI) и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением коксового газа (COG) и газа основной сталеплавильной печи с подачей кислорода (BOFG). Способ включает следующие стадии: сжатие потока COG в компрессоре; пропускание сжатого потока COG через слой активированного древесного угля с удалением смол из сжатого потока COG; отделение потока газа, обогащенного водородом, от сжатого очищенного потока COG с применением блока адсорбции с перепадом давления (PSA). Далее подачу потока газа, обогащенного водородом, в шахтную печь прямого восстановления в качестве восстановительного газа и подачу потока оставшегося газа из блока PSA в сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. При этом способ дополнительно включает рециркулирование потока колошникового газа из шахтной печи прямого восстановления обратно в восстановительный газ. Технический результат изобретения заключается в снижении уровня углеводородов в COG. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Description

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ
[0001] Настоящая заявка на патент/патент испрашивает преимущество приоритета на одновременно рассматриваемую предварительную заявку на патент США № 62/024767, поданную 15 июля 2014 г. и названную «СПОСОБЫ И СИСТЕМЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗА ПРЯМОГО ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ГАЗООБРАЗНОГО ТОПЛИВА ДЛЯ СТАЛЕЛИТЕЙНОГО ЗАВОДА С ПРИМЕНЕНИЕМ КОКСОВОГО ГАЗА И ГАЗА ОСНОВНОЙ СТАЛЕПЛАВИЛЬНОЙ ПЕЧИ С ПОДАЧЕЙ КИСЛОРОДА», содержание которой полностью включено в данный документ посредством ссылки.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0002] Настоящее изобретение относится в целом к способам и системам получения железа прямого восстановления (DRI). Более конкретно, настоящее изобретение относится к способам и системам получения DRI и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением коксового газа (COG) и газа основной сталеплавильной печи с подачей кислорода (BOFG).
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] В различных способах применения целесообразно применять COG как в качестве восстановительного газа для получения DRI, так и в качестве газообразного топлива для сталелитейного завода. Тем не менее, это обычно создает проблемы, связанные с присутствием высокого уровня углеводородов в COG, ограничениями относительно серы в DRI и необходимостью удаления CO2 из рециркулируемого газа.
[0004] Таким образом, в различных иллюстративных вариантах осуществления в настоящем изобретении предусмотрено применение COG одновременно как в качестве восстановительного газа для получения DRI, так и в качестве газообразного топлива для сталелитейного завода. Сначала COG сжимают, затем пропускают через слой активированного древесного угля для удаления смол. Затем COG пропускают через блок адсорбции с перепадом давления (PSA) или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа в шахтной печи прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. В результате применения H2 высокой чистоты в качестве восстановительного газа избегают эндотермических (с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи прямого восстановления, отсутствуют ограничения относительно серы в DRI, и нет необходимости в удалении CO2 из рециркулируемого газа, при этом вода преимущественно является главным побочным продуктом реакций прямого восстановления. Представлены как прямоточные режимы, так и режимы рециркуляции. Необязательно BOFG можно добавлять к потоку восстановительного газа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0005] В различных иллюстративных вариантах осуществления в настоящем изобретении предусматривают способ получения восстановительного газа для применения при получении железа прямого восстановления и газообразного топлива для применения на сталелитейном заводе, включающий сжатие потока COG в компрессоре; пропускание сжатого потока COG через слой активированного древесного угля с удалением смол из сжатого потока COG; отделение потока газа, обогащенного водородом, от сжатого очищенного потока COG с применением блока PSA или подобного; подачу потока газа, обогащенного водородом, в шахтную печь прямого восстановления в качестве восстановительного газа, необязательно сначала добавление потока BOFG, а также подачу потока оставшегося газа из блока PSA или подобного в сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. Поток COG сжимают до приблизительно 5-10 BARG. Поток газа, обогащенного водородом, содержит приблизительно 99% водорода. Поток газа, обогащенного водородом, содержит приблизительно 75% водорода в потоке COG. Поток газа, обогащенный H2, содержит приблизительно 40% от COG. Представлены как прямоточные режимы, так и режимы рециркуляции.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
[0006] Настоящее изобретение проиллюстрировано и описано в данном документе со ссылкой на различные графические материалы, на которых одинаковые ссылочные позиции применяют для обозначения одинаковых стадий способа/компонентов систем в соответствующих случаях, и при этом:
[0007] фиг. 1 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую один иллюстративный прямоточный вариант осуществления способа и системы получения DRI и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением COG в соответствии с настоящим изобретением;
[0008] фиг. 2 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую один иллюстративный рециркуляционный вариант осуществления способа и системы получения DRI и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением COG в соответствии с настоящим изобретением;
[0009] фиг. 3 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую один иллюстративный прямоточный вариант осуществления способа и системы получения DRI и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением COG и BOFG в соответствии с настоящим изобретением,
[0010] и фиг. 4 представляет собой технологическую схему, иллюстрирующую один иллюстративный рециркуляционный вариант осуществления способа и системы получения DRI и газообразного топлива для сталелитейного завода с применением COG и BOFG в соответствии с настоящим изобретением.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0011] Кроме того, в различных иллюстративных вариантах осуществления в настоящем изобретении предусматривают применение COG одновременно как в качестве восстановительного газа для получения DRI, так и в качестве газообразного топлива для сталелитейного завода. Сначала COG сжимают, затем пропускают через слой активированного древесного угля для удаления смол. Затем COG пропускают через блок адсорбции с перепадом давления (PSA) или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа в шахтной печи прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. В результате применения H2 высокой чистоты в качестве восстановительного газа избегают эндотермических (с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи прямого восстановления, отсутствуют ограничения относительно серы в DRI, и нет необходимости в удалении CO2 из рециркулируемого газа, при этом вода преимущественно является главным побочным продуктом реакций восстановления оксида железа. Представлены как прямоточные режимы, так и режимы рециркуляции. Необязательно BOFG можно добавлять к потоку восстановительного газа.
[0012] Ссылаясь конкретно на фиг. 1, в одном иллюстративном прямоточном варианте осуществления способа 10, поток COG сначала сжимают до приблизительно 5-10 BARG в компрессоре 12. Сжатый поток COG затем пропускают через слой 14 активированного древесного угля для удаления смол. Затем сжатый очищенный поток COG пропускают через блок 16 PSA или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа в шахтной печи 18 прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. Восстановительный газ предварительно нагревают до приблизительно 950°C в нагревателе 20 для восстановительного газа перед введением в шахтную печь 18 прямого восстановления. Колошниковый газ из шахтной печи 18 прямого восстановления охлаждают и очищают в скруббере 22 для колошникового газа перед отправлением на сталелитейный завод для применения в качестве газообразного топлива.
[0013] Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды, избегают эндотермических (т. е. с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи 18 прямого восстановления, предупреждая, таким образом, нежелательное охлаждение и снижение производительности. Поскольку восстановительный газ не содержит серу, DRI не содержит серу, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы, и повышается производительность сталелитейного завода. Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды или CO, DRI содержит приблизительно 0% углерода.
[0014] Ссылаясь конкретно на фиг. 2, в одном иллюстративном рециркуляционном варианте осуществления способа 110, поток COG сначала сжимают до приблизительно 5-10 BARG в компрессоре 12. Сжатый поток COG затем пропускают через слой 14 активированного древесного угля для удаления смол. Затем сжатый очищенный поток COG пропускают через блок 16 PSA или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа для применения в шахтной печи 18 прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. Восстановительный газ предварительно нагревают до приблизительно 950°C в нагревателе 20 для восстановительного газа перед введением в шахтную печь 18 прямого восстановления. Колошниковый газ из шахтной печи прямого восстановления содержит > 95% H2 + H2O, и его сжимают до приблизительно 5 BARG в компрессоре 24 перед рециркулированием обратно в восстановительный газ после блока 16 PSA.
[0015] Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды, избегают эндотермических (т. е. с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи 18 прямого восстановления, предупреждая, таким образом, нежелательное охлаждение и снижение производительности. Поскольку восстановительный газ не содержит серу, DRI не содержит серу, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы, и повышается производительность сталелитейного завода. Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды или CO, DRI содержит приблизительно 0% углерода. Поскольку рециркулируемый газ содержит > 95% H2 + H2O, для рециркулируемого газового потока не требуется система удаления CO2.
[0016] Ссылаясь конкретно на фиг. 3, в одном иллюстративном прямоточном варианте осуществления способа 210, поток COG сначала сжимают до приблизительно 5-10 BARG в компрессоре 12. Сжатый поток COG затем пропускают через слой 14 активированного древесного угля для удаления смол. Затем сжатый очищенный поток COG пропускают через блок 16 PSA или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа в шахтной печи 18 прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. BOFG, содержащий приблизительно 70% CO, затем добавляют в поток восстановительного газа. Отношение H2/CO в восстановительном газе зависит от того, сколько добавляют BOFG. Восстановительный газ предварительно нагревают до приблизительно 950°C в нагревателе 20 для восстановительного газа перед введением в шахтную печь 18 прямого восстановления. Колошниковый газ из шахтной печи 18 прямого восстановления охлаждают и очищают в скруббере 22 для колошникового газа перед отправлением на сталелитейный завод для применения в качестве газообразного топлива.
[0017] Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды, избегают эндотермических (т. е. с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи 18 прямого восстановления, предупреждая, таким образом, нежелательное охлаждение и снижение производительности. Поскольку восстановительный газ не содержит серу, DRI не содержит серу, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы, и повышается производительность сталелитейного завода. На содержание углерода в DRI сильно влияет % BOFG в восстановительном газе.
[0018] Ссылаясь конкретно на фиг. 4, в одном иллюстративном рециркуляционном варианте осуществления способа 310, поток COG сначала сжимают до приблизительно 5-10 BARG в компрессоре 12. Сжатый поток COG затем пропускают через слой 14 активированного древесного угля для удаления смол. Затем сжатый очищенный поток COG пропускают через блок 16 PSA или подобный, чтобы создать поток H2 высокой чистоты (приблизительно 99% чистоты), подлежащий применению в качестве восстановительного газа в шахтной печи 18 прямого восстановления. Поток H2 высокой чистоты составляет примерно 75% от H2 в COG и примерно 40% от общего потока COG. Остаток COG (включая всю серу и почти все углеводороды), приблизительно 60% от общего COG, направляют на сталелитейный завод в качестве газообразного топлива. BOFG, содержащий приблизительно 70% CO, затем добавляют в поток восстановительного газа. Отношение H2/CO в восстановительном газе зависит от того, сколько добавляют BOFG. Восстановительный газ предварительно нагревают до приблизительно 950°C в нагревателе 20 для восстановительного газа перед введением в шахтную печь 18 прямого восстановления. Колошниковый газ из шахтной печи 18 прямого восстановления охлаждают и очищают в скруббере 22 для колошникового газа и рециркулируемый газ пропускают через систему 26 удаления CO2 перед рециркулированием обратно в поток восстановительного газа после блока 16 PSA.
[0019] Поскольку восстановительный газ почти не содержит углеводороды, избегают эндотермических (т. е. с поглощением тепла) реакций крекинга углеводородов и реакций риформинга в шахтной печи 18 прямого восстановления, предупреждая, таким образом, нежелательное охлаждение и снижение производительности. Поскольку восстановительный газ не содержит серу, DRI не содержит серу, снижаются капитальные и эксплуатационные расходы, и повышается производительность сталелитейного завода. На содержание углерода в DRI сильно влияет % BOFG в восстановительном газе.
[0020] Хотя настоящее изобретение проиллюстрировано и описано в данном документе со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления и его конкретные примеры, специалистам в данной области будет очевидно, что другие варианты осуществления и примеры могут выполнять подобные функции и/или с их помощью можно достичь подобных результатов. Все такие эквивалентные варианты осуществления и примеры находятся в пределах сущности и объема настоящего изобретения, и тем самым предполагаются, и при этом могут быть охвачены следующей не имеющей ограничительного характера формулой изобретения.

Claims (14)

1. Способ получения восстановительного газа для применения при получении железа прямого восстановления (DRI) и газообразного топлива для применения на сталелитейном заводе, включающий:
сжатие потока коксового газа (COG) в компрессоре;
пропускание сжатого потока COG через слой активированного древесного угля с удалением смол из сжатого потока COG;
отделение потока газа, обогащенного водородом, от сжатого очищенного потока COG с применением блока адсорбции с перепадом давления (PSA);
подачу потока газа, обогащенного водородом, в шахтную печь прямого восстановления в качестве восстановительного газа и
подачу потока оставшегося газа из блока PSA в сталелитейный завод в качестве газообразного топлива,
при этом способ дополнительно включает рециркулирование потока колошникового газа из шахтной печи прямого восстановления обратно в восстановительный газ.
2. Способ по п.1, дополнительно включающий добавление потока газа основной сталеплавильной печи с подачей кислорода (BOFG) к потоку газа, обогащенного водородом.
3. Способ по п.1, где поток коксового газа сжимают до 5-10 BARG.
4. Способ по п.1, где поток газа, обогащенного водородом, содержит 99% водорода.
5. Способ по п.1, где поток газа, обогащенного водородом, содержит 75% водорода из потока коксового газа.
6. Способ по п.1, где 40% потока коксового газа применяют для образования восстановительного газа.
7. Способ по п.1, дополнительно включающий охлаждение и проведение очистки потока колошникового газа.
8. Способ по п.1, дополнительно включающий удаление диоксида углерода из рециркулируемого газа.
RU2017102718A 2014-07-15 2015-07-15 Способы и системы получения железа прямого восстановления и газообразного топлива для сталелитейного завода RU2675581C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201462024767P 2014-07-15 2014-07-15
US62/024,767 2014-07-15
US14/799,850 US9938594B2 (en) 2014-07-15 2015-07-15 Methods and systems for producing direct reduced iron and steel mill fuel gas using coke oven gas and basic oxygen furnace gas
US14/799,850 2015-07-15
PCT/US2015/040516 WO2016011122A1 (en) 2014-07-15 2015-07-15 Methods and systems for producing direct reduced iron and steel mill fuel gas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2017102718A RU2017102718A (ru) 2018-08-15
RU2675581C2 true RU2675581C2 (ru) 2018-12-19

Family

ID=55074081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017102718A RU2675581C2 (ru) 2014-07-15 2015-07-15 Способы и системы получения железа прямого восстановления и газообразного топлива для сталелитейного завода

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9938594B2 (ru)
CN (1) CN106573771A (ru)
MX (1) MX2016016047A (ru)
RU (1) RU2675581C2 (ru)
UA (1) UA119566C2 (ru)
WO (1) WO2016011122A1 (ru)
ZA (1) ZA201608111B (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106755692A (zh) * 2017-03-03 2017-05-31 江苏省冶金设计院有限公司 天然气水蒸汽重整后还原红土镍矿球团的系统和方法
CN109399564B (zh) * 2018-11-07 2020-05-05 中国矿业大学 一种直接利用高温焦炉荒煤气制取高纯氢的装置及方法
SE543341C2 (en) * 2019-04-01 2020-12-08 Greeniron H2 Ab Method and device for producing direct reduced metal
CN109971906A (zh) * 2019-04-11 2019-07-05 中冶赛迪技术研究中心有限公司 一种超低碳排放生产海绵铁的还原方法
SE543642C2 (en) * 2019-09-23 2021-05-11 Greeniron H2 Ab Method and device for producing direct reduced, carburized metal

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891003A (ja) * 1981-11-27 1983-05-30 Kawasaki Steel Corp Ｐｓａ法による純水素製造を目的とするｃｏｇ精製法
RU2190022C2 (ru) * 1997-10-10 2002-09-27 Ильса, С.А. Де К.В. Способ получения железа прямым восстановлением и устройство для его осуществления
US6478841B1 (en) * 2001-09-12 2002-11-12 Techint Technologies Inc. Integrated mini-mill for iron and steel making
RU2439165C2 (ru) * 2006-01-06 2012-01-10 Хил Текнолоджиз, С.А. Де К.В. Способ прямого восстановления оксидов железа до металлического железа, использующий газ коксовых печей или подобный ему газ
US20130312571A1 (en) * 2010-05-14 2013-11-28 Midrex Technologies, Inc. System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2873183A (en) * 1954-07-07 1959-02-10 Kenneth B Ray And The St Trust Continuous iron ore reduction process
JPS58190801A (ja) 1982-04-28 1983-11-07 Kansai Coke & Chem Co Ltd コ−クス炉ガスからの高純度水素回収方法
US6146442A (en) * 1999-01-08 2000-11-14 Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch Apparatus and method for introducing gas into a shaft furnace without disturbing burden flow
CN101023023B (zh) * 2004-08-03 2012-12-26 海尔萨可变资产股份有限公司 由焦炉气制备清洁的还原性气体的方法和设备
DE102009022509B4 (de) * 2009-05-25 2015-03-12 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Verfahren zur Herstellung von Synthesegas
JP5891003B2 (ja) 2011-10-26 2016-03-22 旭化成ホームズ株式会社 建物

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5891003A (ja) * 1981-11-27 1983-05-30 Kawasaki Steel Corp Ｐｓａ法による純水素製造を目的とするｃｏｇ精製法
RU2190022C2 (ru) * 1997-10-10 2002-09-27 Ильса, С.А. Де К.В. Способ получения железа прямым восстановлением и устройство для его осуществления
US6478841B1 (en) * 2001-09-12 2002-11-12 Techint Technologies Inc. Integrated mini-mill for iron and steel making
RU2439165C2 (ru) * 2006-01-06 2012-01-10 Хил Текнолоджиз, С.А. Де К.В. Способ прямого восстановления оксидов железа до металлического железа, использующий газ коксовых печей или подобный ему газ
US20130312571A1 (en) * 2010-05-14 2013-11-28 Midrex Technologies, Inc. System and method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas and oxygen steelmaking furnace gas

Also Published As

Publication number Publication date
US9938594B2 (en) 2018-04-10
MX2016016047A (es) 2017-03-28
CN106573771A (zh) 2017-04-19
US20160017445A1 (en) 2016-01-21
WO2016011122A1 (en) 2016-01-21
ZA201608111B (en) 2019-12-18
RU2017102718A (ru) 2018-08-15
UA119566C2 (uk) 2019-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2675581C2 (ru) Способы и системы получения железа прямого восстановления и газообразного топлива для сталелитейного завода
RU2643007C2 (ru) Восстановление оксида железа до металлического железа с применением природного газа
EP2459755B1 (en) Method for producing direct reduced iron with limited co2 emissions and apparatus therefor
US8617423B2 (en) Syngas production method
US9970071B2 (en) Method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas
US10072312B2 (en) Method for operating a top gas recycling blast furnace installation
US10113209B2 (en) Methods and systems for producing high carbon content metallic iron using coke oven gas
US20170058373A1 (en) Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace
CN1919986A (zh) 一种煤层气焦炭脱氧工艺
CN107352558B (zh) 一种高炉气综合利用生产合成氨尿素的装置及方法
TW201039911A (en) Method and apparatus for sequestering carbon dioxide from a spent gas
JP2008308403A (ja) 圧力スイング吸着法によるガス流からの水素分離方法及び装置
CN103805728B (zh) 利用高氮含量干馏煤气制合成气生产还原铁的方法及装置
US8709131B2 (en) Method and system for the production of direct reduced iron using a synthesis gas with a high carbon monoxide content
US11021766B2 (en) Direct reduction with coal gasification and coke oven gas
RU2013157801A (ru) Восстановление оксидов металлов с использованием газового потока, содержащего как углеводород, так и водород
JP2013130375A (ja) 燃焼性ガスの製造方法
JP5531477B2 (ja) 副生ガスの処理方法
CN117897506A (zh) 使用气体电加热器使铁矿石系统的直接还原中的废还原气体再循环的方法
CN103773524A (zh) 液化天然气的制造方法
CN106520179A (zh) 一种用焦炉煤气与富二氧化碳气联合生产燃料油的方法
CN218853934U (zh) 焦炉煤气制备竖炉还原气的二氧化碳可调系统
US20220372587A1 (en) Direct reduced iron system and method using synthetic combustion air
KR20180119007A (ko) 제철 부생가스를 이용한 수소 제조 장치 및 방법
KR20230116442A (ko) 제철 부생가스를 이용한 환원가스 제조 방법