EP2356067A1 - Method and device for producing a raw synthesis gas - Google Patents

Method and device for producing a raw synthesis gas

Info

Publication number
EP2356067A1
EP2356067A1 EP09763885A EP09763885A EP2356067A1 EP 2356067 A1 EP2356067 A1 EP 2356067A1 EP 09763885 A EP09763885 A EP 09763885A EP 09763885 A EP09763885 A EP 09763885A EP 2356067 A1 EP2356067 A1 EP 2356067A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
synthesis
export
export gas
steam generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09763885A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Robert Millner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GMBH
Original Assignee
Siemens VAI Metals Technologies GmbH and Co
Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens VAI Metals Technologies GmbH and Co, Siemens VAI Metals Technologies GmbH Austria filed Critical Siemens VAI Metals Technologies GmbH and Co
Publication of EP2356067A1 publication Critical patent/EP2356067A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

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

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for generating a hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) containing gas as a starting material for chemical recovery in synthesis processes based on export gas from a metallurgical process, wherein at least a portion of the export gas in subjected to a conversion reactor with the addition of water vapor of a CO conversion and synthesis gas is formed with a defined ratio H 2 to CO.
  • H 2 hydrogen
  • CO carbon monoxide
  • export gas from metallurgical plants can be recycled, in particular thermal utilization, such as e.g. a combustion or the use of pressure can be found by an expansion turbine application.
  • thermal utilization such as e.g. a combustion or the use of pressure can be found by an expansion turbine application.
  • export gas after a treatment e.g. used for the direct reduction of oxidic materials.
  • the combustibility of the export gas and thus the energy content expressed as calorific value is used to generate water vapor, wherein the water vapor to adjust the ratio H 2 to CO in Conversion reactor is used.
  • the steam required for the CO conversion can be at least partially generated in the process itself.
  • the export gas from a metallurgical process can be used for chemical recovery insofar as it has high contents of CO and H 2 .
  • the CO to H 2 ratio can be adjusted in a targeted manner under appropriate reaction conditions.
  • the known principle of CO conversion is used, wherein the chemical equilibrium of the water gas reaction between CO + H 2 O and CO 2 + H 2 is influenced.
  • the metallurgical process is a smelting reduction process which is operated by means of a blast furnace or by means of a melter gasifier which operates in conjunction with at least one reduction unit, in particular a reduction shaft or a fluidized bed reactor, iron raw materials containing iron oxide, in particular iron ore, Pellets or sinter, and aggregates are reduced to form a reducing gas and subsequently melted into liquid pig iron.
  • Smelting reduction processes produce a reducing gas in the process, which is used to reduce the feedstock and in particular to reduce mostly oxidic ores, such as iron ores.
  • oxidic ores such as iron ores.
  • coal or coke is gasified in the processes and a reducing gas is formed.
  • the gasification of the coal can take place in a blast furnace or in a melter gasifier, wherein the latter then the reducing gas, optionally after purification, flows into the reduction unit and runs in direct contact with the starting materials of the reduction process.
  • the reducing gas is opposite to the flow direction of the feedstock from a fluidized bed reactor to the next ⁇ etechnischt.
  • the export gas is obtained from top gas from a blast furnace or a reduction shaft or from offgas from a fluidized bed reactor or from excess gas from a melter gasifier or from mixtures of these gases.
  • Top gas is understood to mean the reducing gas after its direct contact with the starting materials and the resulting indirect reduction.
  • the person skilled in the art refers to the reducing gas as offgas, which is withdrawn from a fluidized bed reactor, in particular from the last of a series of fluidized bed reactors connected in series. Due to the usually high levels of CO and H 2 in the top gas or in the offgas, this is suitable for use in synthesis processes. Since the amount of reducing gas formed in the melter gasifier is not constant over time, so-called excess gas must be added to the export gas. The amount of excess gas results from the constant reduction gas quantity required in the reduction unit and a system pressure regulation in the melter gasifier.
  • the steam in the steam generator by the combustion of at least one further part of the export gas and / or by the use of waste heat from the metallurgical process and / or from the CO conversion and / or from the synthesis processes generated.
  • the steam required for the CO conversion can be achieved on the one hand by the combustion of export gas and on the other hand by the use of waste heat.
  • export gas By at least partially burning export gas, considerable savings in steam generation can be achieved. It is also advantageous that the combustion reduces toxic components in the export gas.
  • waste heat for example, by means of heat exchangers from the metallurgical process, from the CO conversion or from the resulting synthesis crude or from the synthesis processes are used, so that the steam generation can be very energy efficient. It can be one or -A-
  • the export gas prior to its use in the conversion reactor in a so-called saturator, preferably hot, add water and thereby increase the water vapor content in the export gas.
  • a so-called saturator preferably hot
  • condensate from the conversion reactor or the heat exchangers can be used after the conversion reactor.
  • top gas and / or offgas in particular dry, dedusted and / or purified by means of a wet dedusting, optionally cooled by means of a waste heat steam generator or a heat exchanger or a conditioning device (eg by injection of water through two-fluid nozzles) and provided as export gas.
  • the sensible heat of the export gas can be used by means of heat exchangers, so that a hot or even a largely cold export gas for the CO conversion can be provided.
  • dry dedusted and thus hot top gas and / or hot offgas its sensible heat can be used for the CO conversion, so that little or no heating can take place before the CO conversion.
  • the export gas before its supply to the conversion reactor or after its removal from the conversion reactor by means of a compressor, optionally after a separation of polyaromatic hydrocarbons from the export gas, compressed.
  • the compression causes the pressure for the CO conversion or for possible subsequent treatments of the synthesis crude gas formed in the CO conversion Gas, which is advantageous in most CO conversion process, since the already heated gas does not need to be heated so much.
  • the CO-conversion is performed, possibly after a heating of the export gas, in particular at 300-450 0 C.
  • CO-heat conversion (for example, with the use of catalysts based on iron / chromium or cobalt basis) offer the advantage that they have no high sensitivity to sulfur or sulfur compounds such as H 2 S, so that up to 100 ppmv sulfur can be used and further therefore also suitable for the sulfur compounds commonly present in export gases.
  • export gas from smelting reduction processes has the advantage that these have only very low sulfur contents.
  • the sulfur introduced via the raw materials and additives is largely desulfurized by means of the additives and removed from the iron production process via the slag of the smelting reduction plant.
  • the content of sulfur in the export gas usually bound as H 2 S and COS significantly lower than in known coal gasification processes. Therefore, no separate desulfurization must take place before the CO conversion, since the export gas already contains sufficiently low amounts of sulfur, sometimes less than 10 ppm.
  • the synthesis crude gas is operated by means of one or more preheating unit Waste heat generator cooled to adjust the temperature.
  • Waste heat generator cooled to adjust the temperature.
  • the waste heat of the synthesis crude gas which is already present with the desired amount ratio H 2 to CO, can be used in conventional heat exchangers or else for the production of water vapor.
  • the synthesis gas is first cooled and then subjected to a deposition process, in particular an absorption process, preferably a physical absorption or a chemical absorption or a physical / chemical absorption, in which sulfur and CO 2 from the synthesis gas at least partially, in particular substantially completely, be deposited.
  • a deposition process in particular an absorption process, preferably a physical absorption or a chemical absorption or a physical / chemical absorption, in which sulfur and CO 2 from the synthesis gas at least partially, in particular substantially completely, be deposited.
  • Known physical absorption processes are the Rectisol® ® - or Selexolpro- process
  • known chemical absorption process are amine scrubbing or the Benfield process and as physical / chemical absorption of Sulfinol mixes is known.
  • the synthesis gas is compressed to about 10-35 barg.
  • the synthesis gas treated in the deposition process in particular to a temperature of 200 to 400 0 C, heated and optionally desulfurized in a further Feinentschwefelungs-, in particular by means of zinc oxide or activated carbon.
  • the additional fine desulfurization stage enables a further reduction of the sulfur content in the synthesis gas to very low residual contents of less than 0.02 ppmv H 2 S, as required, for example, for methanol production with ⁇ 0.1 ppmv.
  • By heating the optimum for the desulfurization process temperature of about 200 - 400 0 C is set.
  • a fine desulfurization for example, zinc oxide adsorption or activated carbon, etc. may be used.
  • the waste heat produced during cooling of the synthesis gas in the heat exchanger is utilized to heat the synthesis gas treated in the deposition process.
  • efficient heating of the treated synthesis raw gas can take place.
  • a particularly advantageous variant of the method according to the invention provides that the steam arising during cooling in the waste heat steam generator is fed to the conversion reactor for use in the CO conversion. Thus, the energy demand for steam generation can be reduced.
  • a special embodiment of the method according to the invention provides that the, in particular in the deposition process treated, synthesis gas is heated by means of a heat exchanger to a temperature of 200 to 450 0 C.
  • the heat can be used, which is incurred during cooling of the synthesis gas in the heat exchanger prior to its treatment in the deposition process.
  • the synthesis crude gas is thereby necessary for a subsequent synthesis process
  • the crude synthesis gas optionally before the further fine desulfurization stage and / or prior to the synthesis process, is compressed by means of a compressor.
  • the compression takes place at a pressure level necessary for the respective synthesis process.
  • the heating occurring during the compression of the synthesis raw gas reduces the necessary energy supply in order to bring the synthesis raw gas to the process temperatures necessary in the fine desulfurization stage and / or a subsequent synthesis process.
  • the separated sulfur is separated from the separated CO 2 in a sulfur regeneration device, wherein the remaining CO 2 in the metallurgical process instead of nitrogen, in particular for gas barriers to the atmosphere, can be used.
  • a sulfur regeneration device wherein the remaining CO 2 in the metallurgical process instead of nitrogen, in particular for gas barriers to the atmosphere, can be used.
  • the hydrogen sulfide oxidation process LO-CAT II
  • the desulfurized CO 2 can now be used in technical applications, such as for gas barriers for sealing process units to the atmosphere or released into the atmosphere.
  • the further part of the export gas is cached before its combustion in the steam generator to compensate for volume and / or calorific value fluctuations in the export gas in a gas tank.
  • export gas which has a largely constant calorific value and is present in a constant amount.
  • the export gas is cached in a gas container, whereby calorific value and volume fluctuations can be compensated.
  • a part of the export gas is discharged for use as fuel gas in other heating devices.
  • remaining amounts of export gas, which are not used for steam generation or for CO conversion, be recycled, in addition to a thermal utilization and a use of the pressure energy is possible.
  • Synthesis processes work at very different pressures, temperatures and with different ratios H 2 to CO.
  • the production of methanol requires a ratio H 2 to CO of 2.0 to 2.3 or in other words a ratio (H 2 -CO 2 ) / (CO + CO 2 ) equal to 2.03, while, for example, the oxo-alcohol synthesis requires a ratio of 1, 0 to 1, 2. Due to the flexibility of the process, it is therefore possible to tailor the synthesis gas exactly to the respective synthesis process.
  • At least part of the water vapor formed in the steam generator is supplied as an energy carrier to the deposition process, wherein a thermal expulsion of the absorbed CO 2 from the absorption liquid used in the deposition process.
  • tail gas of a CO 2 removal device of the metallurgical process is mixed with the other part of the export gas and burned in the steam generator.
  • other process gases such as those occurring in devices for CO 2 removal, can also be used to generate steam.
  • purge gas is mixed from the synthesis process with the other part of the export gas and burned in the steam generator.
  • Purge gas is produced during the recycling of gases in synthesis processes.
  • the synthesis process usually only a part of the syngas can be converted, since then the thermodynamic equilibrium is reached. To increase the turnover, therefore, a circulation procedure is required, whereby process water and e.g. Methanol condensed out and separated.
  • the unreacted synthesis gas is recycled to the synthesis reactor.
  • a part must be discharged as purge gas from the cycle, which can be thermally utilized together with export gas.
  • waste heat from the metallurgical process is used to produce steam and the water vapor thus generated is fed to the conversion reactor and / or the separation process.
  • This waste heat from the metallurgical process itself and the water vapor thus obtained for the CO conversion or for a Absorption liquid can be used, so that a further increase in efficiency can be achieved.
  • the waste heat can be obtained, for example, from hot top gas, offgas or excess gas.
  • Metallurgical processes usually require further auxiliary processes, e.g. Provide process materials for the metallurgical process.
  • An example is an oxygen production, which is usually coupled with metallurgical processes. Waste heat can therefore also from such auxiliary processes or plants, such. an oxygen production or a synthesis gas treatment can be used for steam generation.
  • a special embodiment of the method according to the invention provides that, in addition to or instead of the export gas, partially oxidized hydrocarbons, in particular natural gas, asphalt, coal or naphtha, are used.
  • the additional gases instead of or in addition to the export gas, a redundant process can be achieved, so that even with a planned shutdown of the metallurgical process or in case of disturbances, the operation of the synthesis process can be maintained.
  • the device according to the invention provides that the export gas source is conductively connected to the conversion reactor, so that at least part of the export gas in the conversion reactor can be subjected to CO conversion with the addition of water vapor.
  • a synthesis gas is formed with a defined ratio H 2 to CO.
  • the export gas source is connected in line with the steam generator, so that a further part of the export gas in the steam generator can be at least partially burned to form steam and the water vapor formed can be fed to the conversion reactor via a steam line.
  • the conversion reactor can be supplied by means of steam from a waste heat recovery system.
  • a possible variant of the device according to the invention provides that a separation device is provided for separating sulfur and CO 2 from the synthesis gas, which is connected to the conversion reactor via a crude gas line.
  • a separation device known devices are used, which are constructed for example of an absorption and a stripping column. Such devices can be found in the prior art.
  • a steam line which leads from the steam generator or waste heat recovery system to the separation device is provided so that water vapor or alternatively also energy in the form of a hot gas stream can be supplied to the separation device.
  • the energy required for the mostly thermal expulsion of the CO 2 can be applied by the supply of water vapor or waste heat, so that no additional energy source is needed.
  • a heat exchanger and / or a preheater and / or a water cooler and / or a waste heat steam generator is or are provided for cooling the synthesis raw gas derived from the conversion reactor in the crude gas line.
  • cooling is necessary, whereby the dissipated heat can be dissipated in a heat exchanger or used for steam generation.
  • gas-gas heat exchangers or liquid-gas heat exchangers can be used, the latter enabling a greater cooling of the synthesis gas.
  • a fine desulfurization stage in particular based on zinc oxide or activated carbon, is provided for the separation of residual sulfur from the synthesis gas already treated in the separation apparatus.
  • Such Feinentschwefelungs syndromen can as zinc oxide adsorption or activated carbon processes which take place in adsorption columns.
  • An advantageous embodiment of the device according to the invention provides that at least one compressor, in particular a single-stage or multistage compressor, for compression of the export gas prior to introduction into the conversion reactor and / or a compressor for compression of the synthesis raw gas prior to introduction into the separator or are provided in the desulfurization or is.
  • Multi-stage compressors are used primarily when higher densities are needed. During compression, the compressed gas heats up.
  • An advantage of the split on two compressors is given by the fact that after the deposition of CO 2 and sulfur only a part of the syngas (eg about 55% for a methanol production) must be compressed to the pressure required for the synthesis process, as a large Part of the synthesis gas in the form of CO 2 in the separator (eg about 45% for a methanol production) is already deposited.
  • the separation device is connected in terms of line with the fine desulfurization, this compound optionally by preheating leads, so that the synthesis gas can be heated prior to its introduction into the desulfurization.
  • the synthesis gas can be adjusted to a temperature which is optimal for the desulfurization stage and / or the synthesis process, energy-efficient heating of the gas taking place through the use of the waste heat.
  • a sulfur regeneration device for the regeneration of sulfur from the separated in the deposition device mixture of sulfur and CO 2 .
  • Sulfur is deposited as a filter cake
  • the deposition device can
  • the export gas source is a smelting reduction plant and comprises in particular a blast furnace or a melter gasifier with at least one reduction unit.
  • Such metallurgical aggregates produce export gas in an amount and quality sufficient for chemical utilization, whereby the method according to the invention is used. Due to the possibility of adjusting the export gas in terms of its composition such systems are particularly well suited as an export gas source.
  • the reduction unit is designed as a blast furnace or as a reduction shaft or as a fluidized bed reactor or as at least two series-connected fluidized bed reactors.
  • the reducing gases generated in the reduction units are withdrawn after the reaction with the feedstocks to be reduced from the aggregates.
  • a CO and H 2 -rich gas is produced which can be used as export gas after dedusting and / or scrubbing.
  • a possible variant of the device according to the invention provides that a gas container is provided for temporarily storing the further part of the export gas before its combustion in the steam generator, so that volume and / or calorific value variations in the export gas can be compensated.
  • the volume of the gas container is chosen such that, despite plant-induced fluctuations in the export gas quantity or its composition, a largely constant supply of the steam generator can be ensured.
  • a tar removal device for removing polyaromatic hydrocarbons from the export gas is provided, which is arranged in the connecting line between the export gas source and the conversion reactor. This allows unwanted inventory parts which may adversely affect gas processing (eg compaction) and chemical recovery.
  • the waste heat recovery and / or the heat exchanger and / or the preheater for generating water vapor are provided and connected in line with the conversion reactor, so that water vapor formed can be fed to the conversion reactor.
  • the waste heat can be used to generate steam.
  • the synthesis plants can be provided with waste heat steam generators (for example, in the case of isothermal process control of the synthesis process), so that waste heat from the synthesis processes for steam generation can also be used.
  • Fig. 1 scheme of the method according to the invention on the basis of a smelting reduction plant according to the type "COREX ®"
  • Fig. 2 Schematic of the method according to the invention on the basis of a smelting reduction plant according to the type "FINEX ®"
  • Fig. 3 Scheme of the inventive method based on a blast furnace
  • the part A comprises the melt reduction plant
  • plant part B comprises the plant for the production of Syntheserrohgases and the synthesis products
  • part of the plant C relates to the steam generation.
  • a smelting unit such as a melter gasifier 1 pig iron RE is reduced from the reduced in the reduction unit 2 feedstocks and to produce a introduced, where in direct contact of the reducing gas with the feedstock at least partial reduction to sponge iron occurs. Further details on the treatment of the reducing gas prior to its entry into the reduction unit 2 will not be discussed in more detail, since this belongs to the prior art and is well known to the person skilled in the art.
  • the reduction gas is withdrawn after reduction in the reduction unit 2 as a top gas TG from the reduction unit 2 and at least one dry dedusting 3 or a wet dedusting 4 supplied and cleaned. It is also possible to combine a pre-cleaning in the dry dedusting 3 with a subsequent wet dedusting 4.
  • the top gas can also be used for waste heat recovery 5, e.g. a heat exchanger or a waste heat steam generator, fed and thereby cooled.
  • the purified and possibly cooled top gas is provided as an export gas to the plant part B.
  • Plant part A serves as export gas source.
  • this export gas source may also serve another same or other metallurgical plant or combustors for the partial oxidation of natural gas, steam reformer based on natural gas or Flugstromvergaser for gasification of coal as a gas source.
  • the export gas is first compressed in a compressor 6, such as a compressor, whereby a pressure necessary for the conversion reactor 7 or the CO conversion is set.
  • a compressor 6 such as a compressor
  • polyaromatic hydrocarbons can be separated from the export gas by means of a tar removal device.
  • the CO conversion takes place with the addition of steam, which is supplied via the steam line 9 from the steam generator 10 to the conversion reactor 7, wherein there is a shift of the proportions CO and H 2 comes.
  • the reaction can be controlled selectively, wherein the synthesis gas is generated.
  • the synthesis gas is first cooled by means of the heat exchanger 1 1, 12, and the preheater 13, which may also be designed as a heat exchanger, and optionally by means of another water cooler 14, these units are arranged in the crude gas line 19.
  • the hot synthesis gas can be cooled by means of a waste heat steam generator 15 and thereby used to generate water vapor.
  • the cooled synthesis gas is then fed to a separator 16 for separating sulfur and CO 2 from the synthesis gas, wherein the separated sulfur and CO 2 are fed to a desulfurization stage 17.
  • the sulfur is separated from the CO 2 to form a sulfur cake SK.
  • the now almost sulfur-free CO 2 can be used as a process gas in metallurgical processes, such as in gas barriers, or be released into the atmosphere.
  • the purified synthesis gas we are now supplied after compression in a compressor 18 of the preheater 13, wherein the purified synthesis gas is heated using the waste heat from the synthesis gas after leaving the conversion reactor 7.
  • the now heated synthesis crude gas is optionally fed to a fine desulfurization stage 20, wherein in adsorption columns based on a zinc oxide adsorption or an activated carbon method, sulfur or hydrogen sulfide (H 2 S) is separated.
  • this adsorption treatment is carried out at temperatures of about 200 to 400 0 C.
  • the desulfurized and hot synthesis gas can be further heated by means of the heat exchanger 12 as needed, with an advantageous for the subsequent chemical recovery temperature of about 200 to 450 0 C is set.
  • the compressed export gas can via a Bypass line 21 are passed to the conversion reactor or the heat exchanger 11.
  • Both the conversion reactor 7 and the separator 16 require large amounts of water vapor for operation.
  • the export gas source is connected to a steam generator 10 via a line.
  • water vapor is generated by means of the heat of combustion of the export gas and fed to the conversion reactor 7 and the deposition device 16 via steam lines 9a and 9b.
  • the steam ducts 9a and 9b can also be supplied via an additional steam duct 9c, this being steam that originates from the waste heat from the metallurgical process, the gas treatment or the synthesis process, and e.g. was generated by means of waste heat steam generator using hot process media.
  • the plant part C includes not only the steam generator 10 but also a gas container 22 for temporarily storing the part of the export gas which is provided for combustion in the steam generator 10, wherein quantity and / or calorific value variations in the export gas can be compensated. In the event that excess export gas should be present, this can also be provided via a derivative 23 for other purposes, e.g. used in coal drying plants, fine coal drying plants or ore drying plants. Condensates formed in the separation device 16 can be returned to the steam generator 10 via a condensate line 24.
  • the purified and heated raw synthesis gas can be used, for example, as a starting material for the production of methane, methanol, oxo alcohols or also Fischer-Tropsch fuels in chemical synthesis processes SPrSP 4 , whereby the raw synthesis gas is in each case tuned to the synthesis process.
  • Purge gas from the synthesis process can be mixed with the further part of the export gas via a purge gas line 30 and fed to the gas container 22 and subsequently burned in the steam generator 10.
  • Figure 2 shows a view similar to Figure 1 system, wherein the part A is formed by a FINEX ® -Schmelzreduktionsstrom.
  • the reducing gas formed in the melter gasifier is passed through the fluidized bed reactors R1, R2, R3 and R4 and flows in the opposite direction to the flow direction of the fine ore, which is reduced in the fluidized bed reactors R1, R2, R3 and R4 and then melted in the melter gasifier 1.
  • the reducing gas is withdrawn from the fluidized-bed reactor R4 as offgas OG, cooled in a heat exchanger 29 and made available as export gas after dedusting.
  • the tail gas of a CO 2 removal plant 28, such as a pressure swing adsorption plant (PSA or VPSA plant) can be supplied together with export gas to the gas tank 22 and used for steam generation in the steam generator 10.
  • PSA or VPSA plant pressure swing adsorption plant
  • FIG. 3 shows a plant which is in principle the same, the plant part A being formed by a blast furnace with connected supply units.
  • the top gas from the blast furnace 25 is first dedusted in a dry dedusting 26, optionally subsequently further purified in a wet dedusting 27 and made available as export gas for the plant part B or C.
  • the tail gas of a CO 2 removal plant 28 can also be supplied together with export gas to the gas container 22 and used for steam generation in the steam generator 10.

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)
  • Manufacture Of Iron (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Abstract

The invention relates to a method and to a device for producing a gas containing hydrogen (H2) and carbon monoxide (CO) as a starting material for a chemical use, e.g., in synthesis processes based on export gas from a metallurgical process. A part of the export gas is subjected to a CO conversion by adding steam, wherein raw synthesis gas having a defined ratio of H2 to CO is formed. In at least one steam generator, the steam required for the CO conversion can be produced at least partially in the method itself.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Syntheserohgases Method and device for producing a synthesis raw gas
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases als Ausgangsstoff für eine chemische Verwertung in Synthese-Prozessen auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, wobei zumindest ein Teil des Exportgases in einem Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen und Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet wird.The invention relates to a method and a device for generating a hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) containing gas as a starting material for chemical recovery in synthesis processes based on export gas from a metallurgical process, wherein at least a portion of the export gas in subjected to a conversion reactor with the addition of water vapor of a CO conversion and synthesis gas is formed with a defined ratio H 2 to CO.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass Exportgas aus metallurgischen Anlagen einer Verwertung zugeführt werden kann, wobei insbesondere eine thermische Verwertung, wie z.B. eine Verbrennung oder auch die Nutzung des Druckes durch eine Entspannungsturbine Anwendung finden können. Weiters kann das Exportgas nach einer Aufbereitung z.B. zur Direktreduktion von oxidischen Materialien verwendet werden.It is known from the prior art that export gas from metallurgical plants can be recycled, in particular thermal utilization, such as e.g. a combustion or the use of pressure can be found by an expansion turbine application. Furthermore, the export gas after a treatment, e.g. used for the direct reduction of oxidic materials.
Dabei stellt sich jedoch das Problem, dass die Effizienz der thermischen Verwertung niedrig ist bzw. dass aufwändige Prozesse zur Behandlung des Exportgases bzw. der Verbrennungsprodukte erforderlich sind.However, there is the problem that the efficiency of the thermal utilization is low or that complex processes for the treatment of the export gas or the combustion products are required.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die eine chemische Verwertung von Exportgas ermöglichen und damit das Exportgas als Wertstoff und als Ausgangsstoff für chemische Syntheseprozesse zur Verfügung stellen kann.It is therefore an object of the invention to provide a method and an apparatus which permit a chemical utilization of export gas and thus make available the export gas as a valuable material and as a starting material for chemical synthesis processes.
Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 und durch die Vorrichtung nach Anspruch 25 gelöst.This object is achieved by the method according to the invention according to claim 1 and by the device according to claim 25.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird die Brennbarkeit des Exportgases und damit der als Heizwert ausgedrückte Energieinhalt zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt, wobei der Wasserdampf zu Einstellung des Mengenverhältnisses H2 zu CO im Umwandlungsreaktor genutzt wird. In zumindest einem Dampferzeuger kann im Verfahren selbst der für die CO-Konvertierung nötige Wasserdampf zumindest teilweise erzeugt werden. Das Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren kann insofern für eine chemische Verwertung genutzt werden, weil es hohe Gehalte an CO und H2 aufweist. Durch den gezielten Zusatz von Wasserdampf kann bei entsprechenden Reaktionsbedingungen das Verhältnis CO zu H2 gezielt eingestellt werden. Dazu wird das an sich bekannte Prinzip der CO-Konvertierung genutzt, wobei das chemische Gleichgewicht der Wassergasreaktion zwischen CO + H2O und CO2 + H2 beeinflusst wird.The inventive method, the combustibility of the export gas and thus the energy content expressed as calorific value is used to generate water vapor, wherein the water vapor to adjust the ratio H 2 to CO in Conversion reactor is used. In at least one steam generator, the steam required for the CO conversion can be at least partially generated in the process itself. The export gas from a metallurgical process can be used for chemical recovery insofar as it has high contents of CO and H 2 . By the targeted addition of water vapor, the CO to H 2 ratio can be adjusted in a targeted manner under appropriate reaction conditions. For this purpose, the known principle of CO conversion is used, wherein the chemical equilibrium of the water gas reaction between CO + H 2 O and CO 2 + H 2 is influenced.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das metallurgische Verfahren ein Schmelzreduktionsverfahren, das mittels eines Hochofens oder mittels eines Einschmelzvergasers, der im Verbund mit zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, arbeitet, betrieben wird, wobei eisenoxidhältige Rohstoffe, insbesondere Eisenerze, Pellets oder Sinter, und Zuschlagstoffe unter Bildung eines Reduktionsgases reduziert und in weiterer Folge zu flüssigem Roheisen erschmolzen werden.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the metallurgical process is a smelting reduction process which is operated by means of a blast furnace or by means of a melter gasifier which operates in conjunction with at least one reduction unit, in particular a reduction shaft or a fluidized bed reactor, iron raw materials containing iron oxide, in particular iron ore, Pellets or sinter, and aggregates are reduced to form a reducing gas and subsequently melted into liquid pig iron.
Schmelzreduktionsverfahren erzeugen im Prozess ein Reduktionsgas, das zur Reduktion der Einsatzstoffe und hier im Besonderen zur Reduktion von zumeist oxidischen Erzen, wie z.B. Eisenerzen, genutzt wird. Dazu werden in den Prozessen z.B. Kohle oder Koks vergast und ein Reduktionsgas gebildet. Die Vergasung der Kohle kann in einem Hochofen oder in einem Einschmelzvergaser erfolgen, wobei bei Letzterem dann das Reduktionsgas, gegebenenfalls nach einer Reinigung, in das Reduktionsaggregat einströmt und im direkten Kontakt mit den Einsatzstoffen der Reduktionsprozess abläuft. Neben Verfahren mit einem einzelnen Reduktionsaggregat können auch mehrere in Serie geschaltete Reduktionsaggregate, wie z.B. mehrere Wirbelschichtreaktoren, eingesetzt werden. Hier wird das Reduktionsgas entgegengesetzt zur Strömungsrichtung der Einsatzstoffe von einem Wirbelschichtreaktor zum nächsten αeführt. Erfindungsgemäß wird das Exportgas aus Topgas aus einem Hochofen oder einem Reduktionsschacht oder aus Offgas aus einem Wirbelschichtreaktor oder aus Überschussgas aus einem Einschmelzvergaser oder aus Mischungen dieser Gase gewonnen. Unter Topgas wird das Reduktionsgas nach dessen direkten Kontakt mit den Einsatzstoffen und der dabei erfolgten indirekten Reduktion verstanden. Als Offgas bezeichnet der Fachmann das Reduktionsgas, das aus einem Wirbelschichtreaktor, insbesondere aus dem letzten einer Reihe von in Serie geschalteter Wirbelschichtreaktoren abgezogen wird. Aufgrund der zumeist hohen Anteile an CO und H2 im Topgas bzw. im Offgas eignet sich dieses für eine Verwendung in Syntheseprozessen. Da die im Einschmelzvergaser gebildete Reduktionsgasmenge zeitlich nicht konstant ist, muss sogenanntes Überschussgas dem Exportgas beigefügt werden. Die Menge an Überschussgas ergibt sich aufgrund der im Reduktionsaggregat benötigten konstanten Reduktionsgasmenge und einer Systemdruckregelung im Einschmelzvergaser.Smelting reduction processes produce a reducing gas in the process, which is used to reduce the feedstock and in particular to reduce mostly oxidic ores, such as iron ores. For example, coal or coke is gasified in the processes and a reducing gas is formed. The gasification of the coal can take place in a blast furnace or in a melter gasifier, wherein the latter then the reducing gas, optionally after purification, flows into the reduction unit and runs in direct contact with the starting materials of the reduction process. In addition to processes with a single reduction unit and several reduction units connected in series, such as several fluidized bed reactors can be used. Here, the reducing gas is opposite to the flow direction of the feedstock from a fluidized bed reactor to the next αeführt. According to the invention, the export gas is obtained from top gas from a blast furnace or a reduction shaft or from offgas from a fluidized bed reactor or from excess gas from a melter gasifier or from mixtures of these gases. Top gas is understood to mean the reducing gas after its direct contact with the starting materials and the resulting indirect reduction. The person skilled in the art refers to the reducing gas as offgas, which is withdrawn from a fluidized bed reactor, in particular from the last of a series of fluidized bed reactors connected in series. Due to the usually high levels of CO and H 2 in the top gas or in the offgas, this is suitable for use in synthesis processes. Since the amount of reducing gas formed in the melter gasifier is not constant over time, so-called excess gas must be added to the export gas. The amount of excess gas results from the constant reduction gas quantity required in the reduction unit and a system pressure regulation in the melter gasifier.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Wasserdampf im Dampferzeuger durch die Verbrennung zumindest eines weiteren Teils des Exportgases und/oder durch die Nutzung von Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren und/oder aus der CO-Konvertierung und/oder aus den Synthese-Prozessen erzeugt. Der für die CO-Konvertierung benötigte Wasserdampf kann einerseits durch die Verbrennung von Exportgas und andererseits durch die Nutzung von Abwärme erfolgen. Durch die zumindest teilweise Verbrennung von Exportgas können beträchtliche Einsparungen bei der Wasserdampferzeugung erzielt werden. Vorteilhaft ist weiters, dass durch die Verbrennung toxische Anteile im Exportgas abgebaut werden. Dabei kommt insbesondere die Nutzung von Abwärme z.B. mittels Wärmetauscher aus dem metallurgischen Verfahren, aus der CO-Konvertierung bzw. aus dem dabei gebildeten Syntheserohgas oder aus den Syntheseprozessen genutzt werden, sodass die Wasserdampferzeugung sehr energieeffizient erfolgen kann. Es können dabei ein oder -A-According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the steam in the steam generator by the combustion of at least one further part of the export gas and / or by the use of waste heat from the metallurgical process and / or from the CO conversion and / or from the synthesis processes generated. The steam required for the CO conversion can be achieved on the one hand by the combustion of export gas and on the other hand by the use of waste heat. By at least partially burning export gas, considerable savings in steam generation can be achieved. It is also advantageous that the combustion reduces toxic components in the export gas. In particular, the use of waste heat, for example, by means of heat exchangers from the metallurgical process, from the CO conversion or from the resulting synthesis crude or from the synthesis processes are used, so that the steam generation can be very energy efficient. It can be one or -A-
mehrere Dampferzeuger eingesetzt werden, wobei diese im Falle der Abwärmenutzung z.B. als Wärmetauscher ausgebildet sein können.several steam generators are used, which in the case of waste heat recovery, e.g. can be designed as a heat exchanger.
Weiters besteht die Möglichkeit dem Exportgas vor dessen Nutzung im Umwandlungsreaktor in einem sogenannten Sättiger, vorzugsweise heißes, Wasser zuzusetzen und dabei den Wasserdampfgehalt im Exportgas zu erhöhen. Vorteilhaft kann dazu Kondensat aus dem Umwandlungsreaktor bzw. den Wärmetauschern nach dem Umwandlungsreaktor genutzt werden. Durch den Einsatz eines Sättigers kann die erforderliche Menge an Dampfzugabe deutlich reduziert werden.Furthermore, there is the possibility of the export gas prior to its use in the conversion reactor in a so-called saturator, preferably hot, add water and thereby increase the water vapor content in the export gas. Advantageously, condensate from the conversion reactor or the heat exchangers can be used after the conversion reactor. By using a saturator, the required amount of steam addition can be significantly reduced.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Topgas und/oder Offgas, insbesondere trocken, entstaubt und/oder mittels einer Nass- entstaubung gereinigt, gegebenenfalls mittels eines Abwärmedampferzeugers oder eines Wärmetauschers oder einer Konditionierungseinrichtung (z.B. durch Eindüsung von Wasser über Zweistoffdüsen) gekühlt und als Exportgas zur Verfügung gestellt. Die fühlbare Wärme des Exportgases kann mittels Wärmetauscher genutzt werden, sodass ein heißes oder auch ein weitgehend kaltes Exportgas für die CO-Konvertierung zur Verfügung gestellt werden kann. Bei der Verwendung von trocken entstaubtem und damit heißem Topgas und/oder heißem Offgas kann dessen fühlbare Wärme für die CO- Konvertierung genutzt werden, sodass keine oder nur eine geringe Erwärmung vor der CO-Konvertierung erfolgen kann.According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention top gas and / or offgas, in particular dry, dedusted and / or purified by means of a wet dedusting, optionally cooled by means of a waste heat steam generator or a heat exchanger or a conditioning device (eg by injection of water through two-fluid nozzles) and provided as export gas. The sensible heat of the export gas can be used by means of heat exchangers, so that a hot or even a largely cold export gas for the CO conversion can be provided. When using dry dedusted and thus hot top gas and / or hot offgas, its sensible heat can be used for the CO conversion, so that little or no heating can take place before the CO conversion.
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Exportgas vor dessen Zufuhr in den Umwandlungsreaktor oder nach dessen Abfuhr aus dem Umwandlungsreaktor mittels eines Verdichters, gegebenenfalls nach einer Abtrennung von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas, verdichtet. Durch die Verdichtung wird der Druck für die CO-Konvertierung bzw. für mögliche folgende Behandlungen des bei der CO-Konvertierung gebildeten Syntheserohgases Gases, wobei dies in den meisten CO-Konvertierungsverfahren vorteilhaft ist, da das bereits erwärmte Gas nicht mehr so stark erhitzt werden muss. Durch die Abtrennung der polyaromatischen Kohlenwasserstoffe werden Teerbestandteile aus dem Exportgas abgetrennt, sodass nachteilige Einflüsse auf die Verdichtung und CO-Konvertierung vermieden werden können.According to a particular embodiment of the method according to the invention, the export gas before its supply to the conversion reactor or after its removal from the conversion reactor by means of a compressor, optionally after a separation of polyaromatic hydrocarbons from the export gas, compressed. The compression causes the pressure for the CO conversion or for possible subsequent treatments of the synthesis crude gas formed in the CO conversion Gas, which is advantageous in most CO conversion process, since the already heated gas does not need to be heated so much. By separating the polyaromatic hydrocarbons tar constituents are separated from the export gas, so that adverse effects on compression and CO conversion can be avoided.
Gemäß einer geeigneten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die CO-Konvertierung, gegebenenfalls nach einer Erwärmung des Exportgases, insbesondere bei 300-4500C. CO-Heißkonvertierungen (z.B. unter Nutzung von Katalysatoren auf Eisen-/Chrom- oder Kobaltbasis) bieten den Vorteil, dass sie keine hohe Empfindlichkeit gegenüber Schwefel bzw. Schwefelverbindungen wie z.B. H2S besitzen, sodass bis zu 100 ppmv Schwefel eingesetzt werden können und weiters daher auch für die in Exportgasen üblicherweise vorliegenden Schwefelverbindungen geeignet sind.According to a suitable embodiment of the inventive method, the CO-conversion is performed, possibly after a heating of the export gas, in particular at 300-450 0 C. CO-heat conversion (for example, with the use of catalysts based on iron / chromium or cobalt basis) offer the advantage that they have no high sensitivity to sulfur or sulfur compounds such as H 2 S, so that up to 100 ppmv sulfur can be used and further therefore also suitable for the sulfur compounds commonly present in export gases.
Exportgas aus Schmelzreduktionsverfahren hat im Gegensatz zu Exportgas aus konventionellen Kohlevergasungsverfahren mittels Festbett, Flugstrom oder Wirbelschicht den Vorteil, dass diese nur sehr geringe Schwefelgehalte aufweisen. Der über die Roh- und Zuschlagsstoffe eingebrachte Schwefel wird weitgehend mittels der Zuschlagstoffe entschwefelt und über die Schlacke der Schmelzreduktionsanlage aus dem Eisenerzeugungsverfahren entfernt. Damit ist der Gehalt an Schwefel im Exportgas, zumeist gebunden als H2S und COS deutlich geringer als bei bekannten Kohlevergasungsverfahren. Es muss daher keine separate Entschwefelung vor der CO-Konvertierung stattfinden, da das Exportgas bereits hinreichend geringe Mengen an Schwefel, teilweise weniger als l OOppmv, enthält.In contrast to export gas from conventional coal gasification processes using fixed bed, flowing air or fluidized bed, export gas from smelting reduction processes has the advantage that these have only very low sulfur contents. The sulfur introduced via the raw materials and additives is largely desulfurized by means of the additives and removed from the iron production process via the slag of the smelting reduction plant. Thus, the content of sulfur in the export gas, usually bound as H 2 S and COS significantly lower than in known coal gasification processes. Therefore, no separate desulfurization must take place before the CO conversion, since the export gas already contains sufficiently low amounts of sulfur, sometimes less than 10 ppm.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Syntheserohgas mittels eines oder mehreren als Vorwärmaggregat betriebenen Abwärmedampferzeugers zur Einstellung der Temperatur gekühlt. Nach der erfolgten CO- Konvertierung kann die Abwärme des Syntheserohgases, das nun bereits mit dem gewünschten Mengenverhältnis H2 zu CO vorliegt, in herkömmlichen Wärmetauschern oder auch zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the synthesis crude gas is operated by means of one or more preheating unit Waste heat generator cooled to adjust the temperature. After the CO conversion has taken place, the waste heat of the synthesis crude gas, which is already present with the desired amount ratio H 2 to CO, can be used in conventional heat exchangers or else for the production of water vapor.
Erfindungsgemäß wird das Syntheserohgas zunächst gekühlt und dann einem Ab- scheidungsverfahren, insbesondere einem Absorptionsverfahren, bevorzugt einer physikalische Absorption oder einer chemischen Absorption oder einer physikalisch/chemischen Absorption, zugeführt, in dem Schwefel und CO2 aus dem Syntheserohgas zumindest teilweise, insbesondere weitgehend vollständig, abgeschieden werden.According to the invention, the synthesis gas is first cooled and then subjected to a deposition process, in particular an absorption process, preferably a physical absorption or a chemical absorption or a physical / chemical absorption, in which sulfur and CO 2 from the synthesis gas at least partially, in particular substantially completely, be deposited.
Bekannte physikalische Absorptionsverfahren sind der Rectisol®- oder der Selexolpro- zess, bekannte chemischen Absorptionsverfahren sind Aminwäschen oder der Benfield- Prozess und als physikalisch/chemische Absorption ist der Sulfinolprozess bekannt.Known physical absorption processes are the Rectisol® ® - or Selexolpro- process, known chemical absorption process are amine scrubbing or the Benfield process and as physical / chemical absorption of Sulfinolprozess is known.
Für die chemische Verwertung in Syntheseprozessen, wie z.B. der Ammoniak-, der Methanol-, der Methanherstellung oder bei der Oxo-Alkohol-Herstellung ist es nötig ein möglichst reines CO-H2-Gemisch in einem bestimmten H2/CO Verhältnis einzustellen. Durch die angeführten an sich bekannten Verfahren ist es möglich CO2 und Schwefel nahezu vollständig abzuscheiden, sodass H2S-Gehalte bezogen auf das Volumen von bis zu 1 ppmv eingestellt werden können. Üblicherweise arbeiten derartige Verfahren bei niedrigen Temperaturen, sodass durch die Kühlung die für den Prozess nötige Gastemperatur eingestellt wird. Abscheidungsverfahren erfordern zumeist eine Verdichtung, um so die für das Abscheidungsverfahren nötigen Partialdrücke, insbesondere einen ausreichend hohen CO2-Partialdruck einzustellen. In einem Rectisolpro- zess ist z.B. ein minimaler CO2-Partialdruck von pco2=6 bar erforderlich. Dazu wird das Syntheserohgas auf etwa 10-35 barg verdichtet. Als barg versteht man die relative Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das im Abscheidungsverfahren behandelte Syntheserohgas, insbesondere auf eine Temperatur von 200 bis 4000C, erwärmt und gegebenenfalls in einer weiteren Feinentschwefelungs- stufe, insbesondere mittels Zinkoxid oder Aktivkohle, entschwefelt. Die zusätzliche Feinentschwefelungsstufe ermöglicht eine weitere Reduktion des Schwefelgehaltes im Syntheserohgas auf sehr geringe Restgehalte von unter 0,02 ppmv H2S, wie sie z.B. für die Methanolherstellung mit < 0,1 ppmv erforderlich sind. Durch die Erwärmung wird die für die Entschwefelung optimale Verfahrenstemperatur von etwa 200 - 4000C eingestellt. Als Feinentschwefelungsstufe können z.B. Zinkoxid-Adsorptionsverfahren oder Aktivkohleverfahren, etc. zum Einsatz kommen.For chemical utilization in synthesis processes, such as ammonia, methanol, methane production or in the oxo-alcohol production, it is necessary to set a very pure CO-H 2 mixture in a specific H 2 / CO ratio. By the cited methods known per se, it is possible to deposit CO 2 and sulfur almost completely, so that H 2 S contents based on the volume of up to 1 ppmv can be adjusted. Usually, such processes operate at low temperatures, so that the necessary for the process gas temperature is set by the cooling. Deposition processes usually require densification so as to adjust the partial pressures necessary for the deposition process, in particular a sufficiently high CO 2 partial pressure. In a rectisol process, for example, a minimum CO 2 partial pressure of pco 2 = 6 bar is required. For this purpose, the synthesis gas is compressed to about 10-35 barg. As barg you understand the relative According to a particular embodiment of the method according to the invention, the synthesis gas treated in the deposition process, in particular to a temperature of 200 to 400 0 C, heated and optionally desulfurized in a further Feinentschwefelungs-, in particular by means of zinc oxide or activated carbon. The additional fine desulfurization stage enables a further reduction of the sulfur content in the synthesis gas to very low residual contents of less than 0.02 ppmv H 2 S, as required, for example, for methanol production with <0.1 ppmv. By heating the optimum for the desulfurization process temperature of about 200 - 400 0 C is set. As a fine desulfurization, for example, zinc oxide adsorption or activated carbon, etc. may be used.
Nach einer besonderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher anfallende Abwärme zur Erwärmung des im Abscheidungsverfahren behandelten Syntheserohgases genutzt. Durch die Nutzung der Abwärme kann eine effiziente Erwärmung des behandelten Syntheserohgases erfolgen.According to a particular embodiment of the method according to the invention, the waste heat produced during cooling of the synthesis gas in the heat exchanger is utilized to heat the synthesis gas treated in the deposition process. By using the waste heat, efficient heating of the treated synthesis raw gas can take place.
Eine besonders vorteilhafte Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der beim Kühlen im Abwärmedampferzeuger anfallende Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur Nutzung in der CO-Konvertierung zugeführt wird. Damit kann der Energiebedarf zur Wasserdampferzeugung reduziert werden.A particularly advantageous variant of the method according to the invention provides that the steam arising during cooling in the waste heat steam generator is fed to the conversion reactor for use in the CO conversion. Thus, the energy demand for steam generation can be reduced.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das, insbesondere im Abscheidungsverfahren behandelte, Syntheserohgas mittels eines Wärmetauschers auf eine Temperatur von 200 bis 4500C erwärmt wird. Vorteilhaft kann dabei die Wärme genutzt werden, die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher vor dessen Behandlung im Abscheidungsverfahren angefallen ist. Das Syntheserohgas wird dabei auf eine für den nachfolgenden Syntheseprozess nötige Nach einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Syntheserohgas, gegebenenfalls vor der weiteren Feinentschwefelungsstufe und/oder vor dem Syntheseprozess, mittels eines Kompressors verdichtet. Die Verdichtung erfolgt auf ein für das jeweilige Syntheseverfahren nötiges Druckniveau. Die bei der Verdichtung des Syntheserohgases auftretende Erwärmung vermindert die nötige Energiezufuhr, um das Syntheserohgas auf die in der Feinentschwefelungsstufe und/oder einem nachfolgenden Syntheseprozess nötigen Prozesstemperaturen zu bringen.A special embodiment of the method according to the invention provides that the, in particular in the deposition process treated, synthesis gas is heated by means of a heat exchanger to a temperature of 200 to 450 0 C. Advantageously, the heat can be used, which is incurred during cooling of the synthesis gas in the heat exchanger prior to its treatment in the deposition process. The synthesis crude gas is thereby necessary for a subsequent synthesis process According to a preferred embodiment of the method according to the invention, the crude synthesis gas, optionally before the further fine desulfurization stage and / or prior to the synthesis process, is compressed by means of a compressor. The compression takes place at a pressure level necessary for the respective synthesis process. The heating occurring during the compression of the synthesis raw gas reduces the necessary energy supply in order to bring the synthesis raw gas to the process temperatures necessary in the fine desulfurization stage and / or a subsequent synthesis process.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der abgeschiedene Schwefel in einer Schwefelregenerationseinrichtung vom abgeschiedenen CO2 abgetrennt, wobei das verbleibende CO2 im metallurgischen Verfahren an Stelle von Stickstoff, insbesondere für Gassperren zur Atmosphäre, genutzt werden kann. Um das aus dem Syntheserohgas abgetrennte CO2 technisch uneingeschränkt nutzbar zu machen, ist es nötig dieses zu entschwefeln. Dabei kann z.B. das Wasserstoff-Sulfid- Oxidationsverfahren (LO-CAT II) eingesetzt werden, wobei Schwefel als Filterkuchen abgeschieden wird. Das entschwefelte CO2 kann nun in technischen Anwendungen, wie z.B. für Gassperren zur Abdichtung von Prozessaggregaten gegenüber der Atmosphäre genutzt oder auch in die Atmosphäre abgegeben werden.According to a particular embodiment of the method according to the invention, the separated sulfur is separated from the separated CO 2 in a sulfur regeneration device, wherein the remaining CO 2 in the metallurgical process instead of nitrogen, in particular for gas barriers to the atmosphere, can be used. To make the CO 2 separated from the synthesis gas unusable, it is necessary to desulphurise it. In this case, for example, the hydrogen sulfide oxidation process (LO-CAT II) can be used, wherein sulfur is deposited as a filter cake. The desulfurized CO 2 can now be used in technical applications, such as for gas barriers for sealing process units to the atmosphere or released into the atmosphere.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der weitere Teil des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger zum Ausgleich von Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert. Für einen möglichst gleichmäßigen Betrieb des Dampferzeugers ist es nötig Exportgas, das einen weitgehend konstanten Heizwert aufweist und in konstanter Menge vorliegt zur Verfügung zu stellen. Um diese Bedingungen erfüllen zu können, wird das Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert, wobei Heizwert- und Volumenschwankungen ausgeglichen werden können. Durch ein hinreichend großes Volumen des Gasbehälters kann eine weitgehend konstante Versorgung des Dampferzeugers erzielt werden.According to a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the further part of the export gas is cached before its combustion in the steam generator to compensate for volume and / or calorific value fluctuations in the export gas in a gas tank. For the most even operation of the steam generator, it is necessary to provide export gas, which has a largely constant calorific value and is present in a constant amount. To meet these conditions, the export gas is cached in a gas container, whereby calorific value and volume fluctuations can be compensated. By a sufficiently large volume of the gas container, a largely constant supply of the steam generator can be achieved.
Erfindungsgemäß wird ein Teil des Exportgases zur Nutzung als Brenngas in anderen Heizeinrichtungen ausgeschleust. Damit können verbleibende Mengen an Exportgas, die nicht für die Wasserdampferzeugung oder für die CO-Konvertierung genutzt werden, verwertet werden, wobei neben einer thermischen Verwertung auch eine Nutzung der Druckenergie möglich ist.According to the invention, a part of the export gas is discharged for use as fuel gas in other heating devices. Thus, remaining amounts of export gas, which are not used for steam generation or for CO conversion, be recycled, in addition to a thermal utilization and a use of the pressure energy is possible.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Mengenverhältnis H2 zu CO und/oder der Druck und/oder die Temperatur des Syntheserohgases in Abhängigkeit vom Syntheseprozess, in dem das Syntheserohgas verarbeitet wird, eingestellt. Syntheseprozesse arbeiten bei sehr unterschiedlichen Drücken, Temperaturen und mit unterschiedlichen Mengenverhältnissen H2 zu CO. Dabei benötigt z.B. die Methanolherstellung ein Mengenverhältnis H2 zu CO von 2,0 bis 2,3 oder anders ausgedrückt ein Verhältnis (H2-CO2)/(CO+CO2) gleich 2,03, während z.B. die Oxo-Alko- holsynthese ein Mengenverhältnis von 1 ,0 bis 1 ,2 benötigt. Durch die Flexibilität des Verfahrens ist es daher möglich das Syntheserohgas genau auf das jeweilige Syntheseverfahren einzustellen.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, the quantitative ratio H 2 to CO and / or the pressure and / or the temperature of the synthesis raw gas in dependence on the synthesis process in which the synthesis gas is processed adjusted. Synthesis processes work at very different pressures, temperatures and with different ratios H 2 to CO. For example, the production of methanol requires a ratio H 2 to CO of 2.0 to 2.3 or in other words a ratio (H 2 -CO 2 ) / (CO + CO 2 ) equal to 2.03, while, for example, the oxo-alcohol synthesis requires a ratio of 1, 0 to 1, 2. Due to the flexibility of the process, it is therefore possible to tailor the synthesis gas exactly to the respective synthesis process.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zumindest ein Teil des im Dampferzeuger gebildeten Wasserdampfes als Energieträger dem Abscheidungsverfahren zugeführt, wobei ein thermisches Austreiben des absorbierten CO2 aus der im Abscheidungsverfahren verwendeten Absorptionsflüssigkeit erfolgt. Durch die Nutzung des Wasserdampfes aus dem Dampferzeuger kann das Abscheidungsverfahren sehr energieeffizient betrieben werden. Das thermische Austreiben stellt dabei ein mögliches Verfahren zur Abscheidung des CO2 dar.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, at least part of the water vapor formed in the steam generator is supplied as an energy carrier to the deposition process, wherein a thermal expulsion of the absorbed CO 2 from the absorption liquid used in the deposition process. By using the steam from the steam generator, the deposition process can be operated very energy efficient. The thermal expulsion thereby represents a possible method for the deposition of CO 2 .
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens und/oder Wasserdampf in das metallurgische Verfahren beeinflusst und damit an einen nachfolgenden Syntheseprozess angepasst wird. Durch diese Maßnahme ist es möglich bereits die Zusammensetzung des Exportgases und damit bereits vor der CO- Konvertierung gezielt zu beeinflussen. Dadurch kann insbesondere H2 und/oder Wasserdampf aus dem metallurgischen Verfahren genutzt und somit die Exportgaszusammensetzung auf die geplante chemische Verwertung abgestimmt werden.According to a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention and / or steam is influenced in the metallurgical process and thus adapted to a subsequent synthesis process. By this measure it is possible already to influence the composition of the export gas and thus already before the CO conversion purposefully. As a result, in particular H 2 and / or water vapor can be used from the metallurgical process and thus the export gas composition can be matched to the planned chemical utilization.
Erfindungsgemäß wird Tailgas einer CO2-Entfernungseinrichtung des metallurgischen Verfahrens mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt. Somit können auch weitere Prozessgase, wie sie bei Einrichtungen zur CO2- Entfernung auftreten zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden.According tail gas of a CO 2 removal device of the metallurgical process is mixed with the other part of the export gas and burned in the steam generator. Thus, other process gases, such as those occurring in devices for CO 2 removal, can also be used to generate steam.
Erfindungsgemäß wird Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt. Spülgas entsteht beim Recycling von Gasen in Syntheseprozessen. Im Syntheseprozess kann zumeist nur ein Teil des Syntheserohgases umgesetzt werden, da dann das thermodynamische Gleichgewicht erreicht wird. Zur Erhöhung des Umsatzes ist daher eine Kreislauffahrweise erforderlich, wobei Prozesswasser und z.B. Methanol auskondensiert und abgetrennt werden. Das nicht umgesetzte Synthesegas wird in den Synthesereaktor rückgeführt. Um eine ungewollte Anreicherung an unerwünschten Gasbestandteilen zu vermeiden, muss ein Teil als Spülgas aus dem Kreislauf ausgeschleust werden, der zusammen mit Exportgas thermisch verwertet werden kann.According to the invention purge gas is mixed from the synthesis process with the other part of the export gas and burned in the steam generator. Purge gas is produced during the recycling of gases in synthesis processes. In the synthesis process usually only a part of the syngas can be converted, since then the thermodynamic equilibrium is reached. To increase the turnover, therefore, a circulation procedure is required, whereby process water and e.g. Methanol condensed out and separated. The unreacted synthesis gas is recycled to the synthesis reactor. In order to avoid unwanted enrichment of unwanted gas components, a part must be discharged as purge gas from the cycle, which can be thermally utilized together with export gas.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren zur Herstellung von Wasserdampf genutzt und der dabei erzeugte Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor und/oder dem Abschei- dungsverfahren zugeführt. Dadurch kann Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren selbst und der damit gewonnene Wasserdampf für die CO-Konvertierung oder für eine Absorptionsflüssigkeit genutzt werden, sodass sich eine weitere Effizienzsteigerung erzielen lässt. Die Abwärme kann z.B. aus heißem Topgas, Offgas oder Überschussgas gewonnen werden.According to a special embodiment of the method according to the invention, waste heat from the metallurgical process is used to produce steam and the water vapor thus generated is fed to the conversion reactor and / or the separation process. This waste heat from the metallurgical process itself and the water vapor thus obtained for the CO conversion or for a Absorption liquid can be used, so that a further increase in efficiency can be achieved. The waste heat can be obtained, for example, from hot top gas, offgas or excess gas.
Metallurgische Verfahren benötigen meist weitere Hilfsverfahren, die z.B. Prozessstoffe für das metallurgische Verfahren zur Verfügung stellen. Ein Beispiel ist eine Sauerstofferzeugung, die üblicherweise mit metallurgischen Verfahren gekoppelt ist. Abwärme kann daher auch aus derartigen Hilfsverfahren bzw. Anlagen, wie z.B. einer Sauerstofferzeugung oder auch einer Synthesegasaufbereitung für die Dampferzeugung genutzt werden.Metallurgical processes usually require further auxiliary processes, e.g. Provide process materials for the metallurgical process. An example is an oxygen production, which is usually coupled with metallurgical processes. Waste heat can therefore also from such auxiliary processes or plants, such. an oxygen production or a synthesis gas treatment can be used for steam generation.
Eine spezielle Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass zusätzlich oder anstelle des Exportgases partiell oxidierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, Asphalt, Kohle oder Naphta, verwendet werden. Durch die weiteren Gase anstelle oder zusätzlich zum Exportgas kann ein redundantes Verfahren erzielt werden, sodass auch bei einem geplanten Stillstand des metallurgischen Verfahrens oder bei Störungen der Betrieb des Syntheseprozesses aufrecht erhalten werden kann.A special embodiment of the method according to the invention provides that, in addition to or instead of the export gas, partially oxidized hydrocarbons, in particular natural gas, asphalt, coal or naphtha, are used. The additional gases instead of or in addition to the export gas, a redundant process can be achieved, so that even with a planned shutdown of the metallurgical process or in case of disturbances, the operation of the synthesis process can be maintained.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, dass die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor verbunden ist, sodass zumindest ein Teil des Exportgases im Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen werden kann. Dabei wird ein Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet. Zur Erzeugung des für die CO-Konvertierung nötigen Wasserdampfes ist die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Dampferzeuger verbunden, sodass ein weiterer Teil des Exportgases im Dampferzeuger unter Bildung von Wasserdampf zumindest teilweise verbrannt und der gebildete Wasserdampf über eine Dampfleitung dem Umwandlungsreaktor zugeführt werden kann. Alternativ ist es auch denkbar, dass der Umwandlungsreaktor mittels Wasserdampf aus einer Abwärmerückgewinnungsanlage versorgt werden kann. Eine mögliche Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass eine Abschei- dungseinrichtung zum Abscheiden von Schwefel und CO2 aus dem Syntheserohgas vorgesehen ist, die über eine Rohgasleitung mit dem Umwandlungsreaktor verbunden ist. Als Abscheidungseinrichtung kommen an sich bekannte Einrichtungen zur Anwendung, die z.B. aus einer Absorptions- und einer Stripperkolonne aufgebaut sind. Derartige Einrichtungen sind aus dem Stand der Technik zu entnehmen.The device according to the invention provides that the export gas source is conductively connected to the conversion reactor, so that at least part of the export gas in the conversion reactor can be subjected to CO conversion with the addition of water vapor. In this case, a synthesis gas is formed with a defined ratio H 2 to CO. To generate the water vapor necessary for the CO conversion, the export gas source is connected in line with the steam generator, so that a further part of the export gas in the steam generator can be at least partially burned to form steam and the water vapor formed can be fed to the conversion reactor via a steam line. Alternatively, it is also conceivable that the conversion reactor can be supplied by means of steam from a waste heat recovery system. A possible variant of the device according to the invention provides that a separation device is provided for separating sulfur and CO 2 from the synthesis gas, which is connected to the conversion reactor via a crude gas line. As a deposition device known devices are used, which are constructed for example of an absorption and a stripping column. Such devices can be found in the prior art.
Gemäß einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Dampfleitung, die vom Dampferzeuger oder Abwärmerückgewinnungsanlage zur Abscheidungseinrichtung führt, vorgesehen, sodass der Abscheidungseinrichtung Wasserdampf oder alternativ auch Energie in Form eines heißen Gasstromes zugeführt werden kann. Die für das zumeist thermische Austreiben des CO2 nötige Energie kann durch die Zufuhr von Wasserdampf oder Abwärme aufgebracht werden, sodass keine zusätzliche Energiequelle nötig ist.According to a special embodiment of the device according to the invention, a steam line which leads from the steam generator or waste heat recovery system to the separation device is provided so that water vapor or alternatively also energy in the form of a hot gas stream can be supplied to the separation device. The energy required for the mostly thermal expulsion of the CO 2 can be applied by the supply of water vapor or waste heat, so that no additional energy source is needed.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist bzw. sind zur Kühlung des aus dem Umwandlungsreaktor abgeleiteten Syntheserohgases in der Rohgasleitung ein Wärmetauscher und/oder eine Vorheizung und/oder ein Wasserkühler und/oder ein Abwärmedampferzeuger vorgesehen. Für die weitere Behandlung des Syntheserohgases ist eine Kühlung nötig, wobei die dabei abgeführte Wärme in einem Wärmetauscher abgeführt oder auch zur Dampferzeugung genutzt werden kann. Dabei können Gas-Gas-Wärmetauscher oder auch Flüssig-Gas-Wärmetauscher eingesetzt werden, wobei letztere eine stärkere Abkühlung des Synthesegases ermöglichen.According to a further embodiment of the device according to the invention, a heat exchanger and / or a preheater and / or a water cooler and / or a waste heat steam generator is or are provided for cooling the synthesis raw gas derived from the conversion reactor in the crude gas line. For the further treatment of the synthesis gas, cooling is necessary, whereby the dissipated heat can be dissipated in a heat exchanger or used for steam generation. In this case, gas-gas heat exchangers or liquid-gas heat exchangers can be used, the latter enabling a greater cooling of the synthesis gas.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Feinentschwefelungsstufe, insbesondere auf Basis von Zinkoxid oder Aktivkohle, zur Abscheidung von Restschwefel aus dem, bereits in der Abscheidungseinrichtung behandelten, Syntheserohgas vorgesehen. Derartige Feinentschwefelungsstufen können als Zinkoxid-Adsorptionsverfahren oder Aktivkohleverfahren, die in Adsorptionskolonnen ablaufen ausgebildet sein.According to a particularly advantageous embodiment of the apparatus according to the invention, a fine desulfurization stage, in particular based on zinc oxide or activated carbon, is provided for the separation of residual sulfur from the synthesis gas already treated in the separation apparatus. Such Feinentschwefelungsstufen can as zinc oxide adsorption or activated carbon processes which take place in adsorption columns.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass zumindest ein Verdichter, insbesondere ein ein- oder mehrstufiger Kompressor, zur Verdichtung des Exportgases vor dem Einleiten in den Umwandlungsreaktor und/oder ein Verdichter zur Verdichtung des Syntheserohgases vor dem Einleiten in die Abschei- dungseinrichtung oder in die Entschwefelungsstufe vorgesehen sind bzw. ist. Mehrstufige Kompressoren werden vor allem dann eingesetzt, wenn höhere Verdichtungen nötig sind. Bei der Verdichtung kommt es zu einer Erwärmung des verdichteten Gases. Ein Vorteil der Aufteilung auf zwei Verdichter ist dadurch gegeben, dass nach der Abscheidung von CO2 und Schwefel nur mehr ein Teil des Syntheserohgases (z.B. ca. 55% für eine Methanolerzeugung) auf den für den Syntheseprozess erforderlichen Druck verdichtet werden muss, da ein großer Teil des Synthesegases in Form von CO2 in der Abschei- dungseinrichtung (z.B. ca. 45% für eine Methanolerzeugung) bereits abgeschieden wird.An advantageous embodiment of the device according to the invention provides that at least one compressor, in particular a single-stage or multistage compressor, for compression of the export gas prior to introduction into the conversion reactor and / or a compressor for compression of the synthesis raw gas prior to introduction into the separator or are provided in the desulfurization or is. Multi-stage compressors are used primarily when higher densities are needed. During compression, the compressed gas heats up. An advantage of the split on two compressors is given by the fact that after the deposition of CO 2 and sulfur only a part of the syngas (eg about 55% for a methanol production) must be compressed to the pressure required for the synthesis process, as a large Part of the synthesis gas in the form of CO 2 in the separator (eg about 45% for a methanol production) is already deposited.
Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Abscheidungseinrichtung leitungsmäßig mit der Feinentschwefelungsstufe verbunden, wobei diese Verbindung gegebenenfalls durch eine Vorheizung führt, sodass das Syntheserohgas vor dessen Einleitung in die Entschwefelungsstufe erhitzt werden kann. Durch den Wärmetauscher kann das Syntheserohgas auf eine für die Entschwefelungsstufe und/oder den Syntheseprozess optimale Temperatur angepasst werden, wobei durch die Nutzung der Abwärme eine energieeffiziente Erwärmung des Gases erfolgt.According to a particularly advantageous embodiment of the device according to the invention, the separation device is connected in terms of line with the fine desulfurization, this compound optionally by preheating leads, so that the synthesis gas can be heated prior to its introduction into the desulfurization. By means of the heat exchanger, the synthesis gas can be adjusted to a temperature which is optimal for the desulfurization stage and / or the synthesis process, energy-efficient heating of the gas taking place through the use of the waste heat.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Schwefelregenerationseinrichtung, zur Regeneration von Schwefel aus dem in der Abscheidungseinrichtung abgeschiedenen Gemisch aus Schwefel und CO2 vorgesehen. Schwefel wird dabei als Filterkuchen abgeschieden, die Abscheidungseinrichtung kann Gemäß einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Exportgasquelle eine Schmelzreduktionsanlage und umfasst insbesondere einen Hochofen oder einen Einschmelzvergaser mit zumindest einem Reduktionsaggregat. Derartige metallurgische Aggregate erzeugen Exportgas in einer für eine chemische Verwertung ausreichenden Menge und Qualität, wobei das erfindungsgemäße Verfahren genutzt wird. Durch die Möglichkeit der Einstellung des Exportgases hinsichtlich dessen Zusammensetzung sind derartige Anlagen als Exportgasquelle besonders gut geeignet.According to a further advantageous embodiment of the device according to the invention, a sulfur regeneration device is provided for the regeneration of sulfur from the separated in the deposition device mixture of sulfur and CO 2 . Sulfur is deposited as a filter cake, the deposition device can According to a particular embodiment of the device according to the invention, the export gas source is a smelting reduction plant and comprises in particular a blast furnace or a melter gasifier with at least one reduction unit. Such metallurgical aggregates produce export gas in an amount and quality sufficient for chemical utilization, whereby the method according to the invention is used. Due to the possibility of adjusting the export gas in terms of its composition such systems are particularly well suited as an export gas source.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Reduktionsaggregat als Hochofen oder als Reduktionsschacht oder als Wirbelschichtreaktor oder als zumindest zwei in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren ausgebildet. Die in den Reduktionsaggregaten erzeugten Reduktionsgase werden nach dessen Reaktion mit den zu reduzierenden Einsatzstoffen aus den Aggregaten abgezogen. Je nach Verfahren entsteht dabei ein CO- und H2-reiches Gas, das nach einer Entstaubung und/oder eine Wäsche als Exportgas genutzt werden kann.According to an advantageous embodiment of the device according to the invention, the reduction unit is designed as a blast furnace or as a reduction shaft or as a fluidized bed reactor or as at least two series-connected fluidized bed reactors. The reducing gases generated in the reduction units are withdrawn after the reaction with the feedstocks to be reduced from the aggregates. Depending on the process, a CO and H 2 -rich gas is produced which can be used as export gas after dedusting and / or scrubbing.
Eine mögliche Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass ein Gasbehälter zum Zwischenspeichern des weiteren Teils des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger vorgesehen ist, sodass Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können. Das Volumen des Gasbehälters wird derart gewählt, dass trotz anlagenbedingter Schwankungen bei der Exportgasmenge bzw. dessen Zusammensetzung eine weitgehend konstante Versorgung des Dampferzeugers sichergestellt werden kann.A possible variant of the device according to the invention provides that a gas container is provided for temporarily storing the further part of the export gas before its combustion in the steam generator, so that volume and / or calorific value variations in the export gas can be compensated. The volume of the gas container is chosen such that, despite plant-induced fluctuations in the export gas quantity or its composition, a largely constant supply of the steam generator can be ensured.
Nach einer speziellen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Teerentfernungseinrichtung zum Entfernen von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas vorgesehen, die in der Verbindungsleitung zwischen der Exportgasquelle und dem Umwandlungsreaktor angeordnet ist. Damit können ungewollte Bestand- teile, die sich negativ auf die Gasaufbereitung (z.B. Verdichtung) und eine chemische Verwertung auswirken können, entfernt werden.According to a special embodiment of the device according to the invention, a tar removal device for removing polyaromatic hydrocarbons from the export gas is provided, which is arranged in the connecting line between the export gas source and the conversion reactor. This allows unwanted inventory parts which may adversely affect gas processing (eg compaction) and chemical recovery.
Nach einer besonderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Abwärmerückgewinnung und/oder der Wärmetauscher und/oder der Vorheizer zur Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen und leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor verbunden, sodass gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zugeführt werden kann. Damit kann die Abwärme zur Dampferzeugung genutzt werden. Ebenso können die Synthese-Anlagen mit Abwärmedampferzeuger (z.B. bei isothermer Prozessführung des Syntheseprozesses) versehen werden, sodass auch Abwärme aus den Syntheseprozessen zur Wasserdampferzeugung genutzt werden können.According to a particular embodiment of the device according to the invention, the waste heat recovery and / or the heat exchanger and / or the preheater for generating water vapor are provided and connected in line with the conversion reactor, so that water vapor formed can be fed to the conversion reactor. Thus, the waste heat can be used to generate steam. Likewise, the synthesis plants can be provided with waste heat steam generators (for example, in the case of isothermal process control of the synthesis process), so that waste heat from the synthesis processes for steam generation can also be used.
Im Folgenden wird die Erfindung beispielhaft anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.The invention will be explained in more detail below by way of example with reference to FIGS. 1 and 2.
Fig. 1 : Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis einer Schmelzreduktionsanlage nach dem Typ „COREX®"Fig. 1: scheme of the method according to the invention on the basis of a smelting reduction plant according to the type "COREX ®"
Fig. 2: Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis einer Schmelzreduktionsanlage nach dem Typ „FINEX®"Fig. 2: Schematic of the method according to the invention on the basis of a smelting reduction plant according to the type "FINEX ®"
Fig. 3: Schema des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Basis eines HochofensFig. 3: Scheme of the inventive method based on a blast furnace
Figur 1 zeigt ein Prozessschema bzw. eine Anlage, die Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren bzw. einer metallurgischen Anlage, wie z.B. einer Schmelzreduktionsanlage nach dem Typ „COREX®" verarbeitet. Der Anlagenteil A umfasst die Schmelzreduktionsanlage, Anlagenteil B umfasst die Anlage zur Herstellung des Syntheserrohgases und der Syntheseprodukte, während Anlagenteil C die Dampferzeugung betrifft.1 shows a process scheme or a plant, the export gas from a metallurgical process or a metallurgical plant, such as a smelting reduction plant according to the type "COREX ®" processed. The part A comprises the melt reduction plant, plant part B comprises the plant for the production of Syntheserrohgases and the synthesis products, while part of the plant C relates to the steam generation.
In einem Schmelzaggregat, wie z.B. einem Einschmelzvergaser 1 wird Roheisen RE aus den im Reduktionsaggregat 2 reduzierten Einsatzstoffen und unter Erzeugung eines eingebracht, wo im direkten Kontakt des Reduktionsgases mit den Einsatzstoffen eine zumindest teilweise Reduktion zu Eisenschwamm erfolgt. Auf weitere Details zur Behandlung des Reduktionsgases vor dessen Eintrag in das Reduktionsaggregat 2 wird nicht näher eingegangen, da dies zum Stand der Technik gehört und dem Fachmann gut bekannt ist.In a smelting unit, such as a melter gasifier 1 pig iron RE is reduced from the reduced in the reduction unit 2 feedstocks and to produce a introduced, where in direct contact of the reducing gas with the feedstock at least partial reduction to sponge iron occurs. Further details on the treatment of the reducing gas prior to its entry into the reduction unit 2 will not be discussed in more detail, since this belongs to the prior art and is well known to the person skilled in the art.
Das Reduktionsgas wird nach der Reduktion im Reduktionsaggregat 2 als Topgas TG aus dem Reduktionsaggregat 2 abgezogen und zumindest einer Trockenentstaubung 3 oder auch einer Nassentstaubung 4 zugeführt und gereinigt. Es ist auch möglich eine Vorreinigung in der Trockenentstaubung 3 mit einer nachfolgenden Nassentstaubung 4 zu kombinieren. Um die fühlbare Wärme des Topgases zu nutzen kann das Topgas auch einem Abwärmerückgewinnung 5, wie z.B. einem Wärmetauscher oder einem Abwärmedampferzeuger, zugeführt und dabei gekühlt werden. Das gereinigte und gegebenenfalls gekühlte Topgas wird als Exportgas dem Anlagenteil B zur Verfügung gestellt. Anlagenteil A dient als Exportgasquelle. Zusätzlich zu dieser Exportgasquelle kann auch eine weitere gleiche oder andere metallurgische Anlage oder auch Brennkammern zur partiellen Oxidation von Erdgas, Dampfreformer basierend auf Erdgas oder Flugstromvergaser zur Vergasung von Kohle als Gasquelle dienen.The reduction gas is withdrawn after reduction in the reduction unit 2 as a top gas TG from the reduction unit 2 and at least one dry dedusting 3 or a wet dedusting 4 supplied and cleaned. It is also possible to combine a pre-cleaning in the dry dedusting 3 with a subsequent wet dedusting 4. In order to utilize the sensible heat of the top gas, the top gas can also be used for waste heat recovery 5, e.g. a heat exchanger or a waste heat steam generator, fed and thereby cooled. The purified and possibly cooled top gas is provided as an export gas to the plant part B. Plant part A serves as export gas source. In addition to this export gas source may also serve another same or other metallurgical plant or combustors for the partial oxidation of natural gas, steam reformer based on natural gas or Flugstromvergaser for gasification of coal as a gas source.
Hier wird das Exportgas zunächst in einem Verdichter 6, wie z.B. einem Kompressor verdichtet, wobei ein für den Umwandlungsreaktor 7 bzw. die CO-Konvertierung nötiger Druck eingestellt wird. Vor der Verdichtung können aus dem Exportgas mittels einer Teerentfernungseinrichtung 8 polyaromatische Kohlenwasserstoffe abgeschieden werden. Nach einer optionalen Erwärmung des verdichteten Exportgases in einem Wärmetauscher 1 1 , erfolgt unter Zusatz von Dampf, der über die Dampfleitung 9 aus dem Dampferzeuger 10 dem Umwandlungsreaktor 7 zugeführt wird, die CO-Konvertierung, wobei es zu einer Verschiebung der Mengenanteile CO und H2 kommt. Über die Menge an zugesetztem Wasserdampf, die Temperatur und den Druck kann die Reaktion gezielt gesteuert werden, wobei das Syntheserohgas erzeugt wird.Here, the export gas is first compressed in a compressor 6, such as a compressor, whereby a pressure necessary for the conversion reactor 7 or the CO conversion is set. Prior to compression 8 polyaromatic hydrocarbons can be separated from the export gas by means of a tar removal device. After an optional heating of the compressed export gas in a heat exchanger 11, the CO conversion takes place with the addition of steam, which is supplied via the steam line 9 from the steam generator 10 to the conversion reactor 7, wherein there is a shift of the proportions CO and H 2 comes. About the crowd on added water vapor, the temperature and the pressure, the reaction can be controlled selectively, wherein the synthesis gas is generated.
Das Syntheserohgas wird zunächst mittels der Wärmetauscher 1 1 , 12, und der Vorheizung 13, die auch als Wärmetauscher ausgebildet sein kann, und gegebenenfalls mittels eines weiteren Wasserkühlers 14 gekühlt, wobei diese Aggregate in der Rohgasleitung 19 angeordnet sind. Optional kann das heiße Syntheserohgas mittels eines Abwärmedampferzeugers 15 gekühlt und dabei zur Erzeugung von Wasserdampf genutzt werden. Das gekühlte Syntheserohgas wird nun einer Abscheidungseinrichtung 16 zum Abscheiden von Schwefel und CO2 aus dem Syntheserohgas zugeführt, wobei der abgeschiedene Schwefel und das CO2 einer Entschwefelungsstufe 17 zugeführt werden. Hier wird unter Bildung eines Schwefelkuchens SK der Schwefel aus dem CO2 abgetrennt. Das nun nahezu schwefelfreie CO2 kann als Prozessgas in metallurgischen Verfahren, wie z.B. in Gassperren, verwendet werden oder auch in die Atmosphäre abgegeben werden.The synthesis gas is first cooled by means of the heat exchanger 1 1, 12, and the preheater 13, which may also be designed as a heat exchanger, and optionally by means of another water cooler 14, these units are arranged in the crude gas line 19. Optionally, the hot synthesis gas can be cooled by means of a waste heat steam generator 15 and thereby used to generate water vapor. The cooled synthesis gas is then fed to a separator 16 for separating sulfur and CO 2 from the synthesis gas, wherein the separated sulfur and CO 2 are fed to a desulfurization stage 17. Here, the sulfur is separated from the CO 2 to form a sulfur cake SK. The now almost sulfur-free CO 2 can be used as a process gas in metallurgical processes, such as in gas barriers, or be released into the atmosphere.
Das gereinigte Synthesegas wir nun nach einer Komprimierung in einem Verdichter 18 der Vorheizung 13 zugeführt, wobei das gereinigte Syntheserohgas unter Nutzung der Abwärme aus dem Syntheserohgas nach Austritt aus dem Umwandlungsreaktor 7 erwärmt wird. Das nunmehr erwärmte Syntheserohgas wird gegebenenfalls einer Feinentschwefelungsstufe 20 zugeführt, wobei in Adsorptionskolonnen auf Basis eines Zinkoxid-Adsorptions- oder eines Aktivkohleverfahrens Schwefel bzw. Schwefelwasserstoff (H2S) abgetrennt wird. Üblicherweise erfolgt diese Adsorptionsbehandlung bei Temperaturen von etwa 200 bis 4000C. Das entschwefelte und heiße Syntheserohgas kann mittels des Wärmetauschers 12 je nach Bedarf weiter erwärmt werden, wobei eine für die nachfolgende chemische Verwertung vorteilhafte Temperatur von etwa 200 bis 4500C eingestellt wird. Für Regelungszwecke kann das verdichtete Exportgas über eine Bypassleitung 21 am Umwandlungsreaktor bzw. am Wärmetauscher 11 vorbeigeführt werden.The purified synthesis gas we are now supplied after compression in a compressor 18 of the preheater 13, wherein the purified synthesis gas is heated using the waste heat from the synthesis gas after leaving the conversion reactor 7. The now heated synthesis crude gas is optionally fed to a fine desulfurization stage 20, wherein in adsorption columns based on a zinc oxide adsorption or an activated carbon method, sulfur or hydrogen sulfide (H 2 S) is separated. Typically, this adsorption treatment is carried out at temperatures of about 200 to 400 0 C. The desulfurized and hot synthesis gas can be further heated by means of the heat exchanger 12 as needed, with an advantageous for the subsequent chemical recovery temperature of about 200 to 450 0 C is set. For regulatory purposes, the compressed export gas can via a Bypass line 21 are passed to the conversion reactor or the heat exchanger 11.
Sowohl der Umwandlungsreaktor 7 als auch die Abscheidungseinrichtung 16 benötigen große Mengen an Wasserdampf für den Betrieb. Die Exportgasquelle ist dazu über eine Leitung auch mit einem Dampferzeuger 10 verbunden. Im Dampferzeuger wird mittels der Verbrennungswärme des Exportgases Wasserdampf erzeugt und über Dampfleitungen 9a und 9b dem Umwandlungsreaktor 7 bzw. der Abscheidungseinrichtung 16 zugeführt. Optional können die Dampfleitungen 9a und 9b auch über eine zusätzliche Dampfleitung 9c versorgt werden, wobei dies Wasserdampf betrifft, der aus der Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren, der Gasaufbereitung oder dem Syntheseprozess stammt und z.B. mittels Abwärmedampferzeuger unter Verwendung von heißen Prozessmedien erzeugt wurde.Both the conversion reactor 7 and the separator 16 require large amounts of water vapor for operation. The export gas source is connected to a steam generator 10 via a line. In the steam generator water vapor is generated by means of the heat of combustion of the export gas and fed to the conversion reactor 7 and the deposition device 16 via steam lines 9a and 9b. Optionally, the steam ducts 9a and 9b can also be supplied via an additional steam duct 9c, this being steam that originates from the waste heat from the metallurgical process, the gas treatment or the synthesis process, and e.g. was generated by means of waste heat steam generator using hot process media.
Der Anlagenteil C umfasst neben dem Dampferzeuger 10 auch noch ein Gasbehälter 22 zum Zwischenspeichern des Teils des Exportgases, der für die Verbrennung im Dampferzeuger 10 vorgesehen ist, wobei Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können. Für den Fall, dass überschüssiges Exportgas vorliegen sollte kann dies über eine Ableitung 23 auch anderen Zwecken, wie z.B. in Kohletrocknungsanlagen, Feinkohletrocknungsanlagen oder Erztrocknungsanlagen genutzt werden. In der Abscheidungseinrichtung 16 gebildete Kondensate können über eine Kondensatleitung 24 in den Dampferzeuger 10 rückgeführt werden.The plant part C includes not only the steam generator 10 but also a gas container 22 for temporarily storing the part of the export gas which is provided for combustion in the steam generator 10, wherein quantity and / or calorific value variations in the export gas can be compensated. In the event that excess export gas should be present, this can also be provided via a derivative 23 for other purposes, e.g. used in coal drying plants, fine coal drying plants or ore drying plants. Condensates formed in the separation device 16 can be returned to the steam generator 10 via a condensate line 24.
Das gereinigte und erhitzte Rohsynthesegas kann z.B. als Ausgangsstoff für die Herstellung von Methan, Methanol, Oxo-Alkohole oder auch Fischer-Tropsch-Brenn- stoffen in chemischen Syntheseprozessen SPrSP4 genutzt werden, wobei jeweils das Rohsynthesegas auf den Syntheseprozess abgestimmt wird. Dazu wird neben dem Druck und der Temperatur vor allem das Mengenverhältnis von CO zu H2 eingestellt. Über eine Spülgasleitung 30 kann Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und dem Gasbehälter 22 zugeführt und in weiterer Folge in dem Dampferzeuger 10 verbrannt werden.The purified and heated raw synthesis gas can be used, for example, as a starting material for the production of methane, methanol, oxo alcohols or also Fischer-Tropsch fuels in chemical synthesis processes SPrSP 4 , whereby the raw synthesis gas is in each case tuned to the synthesis process. For this purpose, besides the pressure and the temperature, above all the quantity ratio of CO to H 2 is set. Purge gas from the synthesis process can be mixed with the further part of the export gas via a purge gas line 30 and fed to the gas container 22 and subsequently burned in the steam generator 10.
Figur 2 zeigt eine zur Figur 1 ähnliche Anlage, wobei der Anlagenteil A durch eine FINEX®-Schmelzreduktionsanlage gebildet wird. Das im Einschmelzvergaser gebildete Reduktionsgas wird durch die Wirbelschichtreaktoren R1 , R2, R3 und R4 geleitet und strömt dabei entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Feinerzes, das in den Wirbelschichtreaktoren R1 , R2, R3 und R4 reduziert und dann im Einschmelzvergaser 1 erschmolzen wird. Das Reduktionsgas wird am Wirbelschichtreaktor R4 als Offgas OG abgezogen, in einem Wärmetauscher 29 gekühlt und nach einer Entstaubung als Exportgas zur Verfügung gestellt. Das Tailgas einer CO2-Entfernungsanlage 28, wie z.B. einer Druckwechseladsorptionsanlage (PSA oder VPSA-Anlage), kann gemeinsam mit Exportgas dem Gasbehälter 22 zugeführt und zur Wasserdampferzeugung im Dampferzeuger 10 genutzt werden.Figure 2 shows a view similar to Figure 1 system, wherein the part A is formed by a FINEX ® -Schmelzreduktionsanlage. The reducing gas formed in the melter gasifier is passed through the fluidized bed reactors R1, R2, R3 and R4 and flows in the opposite direction to the flow direction of the fine ore, which is reduced in the fluidized bed reactors R1, R2, R3 and R4 and then melted in the melter gasifier 1. The reducing gas is withdrawn from the fluidized-bed reactor R4 as offgas OG, cooled in a heat exchanger 29 and made available as export gas after dedusting. The tail gas of a CO 2 removal plant 28, such as a pressure swing adsorption plant (PSA or VPSA plant) can be supplied together with export gas to the gas tank 22 and used for steam generation in the steam generator 10.
Figur 3 zeigt eine im Prinzip gleiche Anlage, wobei der Anlagenteil A durch einen Hochofen mit angeschlossenen Versorgungsaggregaten gebildet wird. Das Topgas aus dem Hochofen 25 wird zunächst in einer Trockenentstaubung 26 entstaubt, gegebenenfalls anschließend in einer Nassentstaubung 27 weiter gereinigt und als Exportgas für den Anlagenteil B bzw. C zur Verfügung gestellt. Zusätzlich kann das Tailgas einer CO2- Entfernungsanlage 28 ebenfalls zusammen mit Exportgas dem Gasbehälter 22 zugeführt und zur Wasserdampferzeugung im Dampferzeuger 10 genutzt werden. BezugszeichenhsteFIG. 3 shows a plant which is in principle the same, the plant part A being formed by a blast furnace with connected supply units. The top gas from the blast furnace 25 is first dedusted in a dry dedusting 26, optionally subsequently further purified in a wet dedusting 27 and made available as export gas for the plant part B or C. In addition, the tail gas of a CO 2 removal plant 28 can also be supplied together with export gas to the gas container 22 and used for steam generation in the steam generator 10. Bezugszeichenhste
1 Einschmelzvergaser1 melter gasifier
2 Reduktionsaggregat2 reduction unit
3 Trockenentstaubung3 dry dedusting
4 Nassentstaubung4 wet dedusting
5 Abwärmerückgewinnung5 waste heat recovery
6 Verdichter6 compressors
7 Umwandlungsreaktor7 conversion reactor
8 Teerentfernungseinrichtung8 tar removal device
9 Dampfleitung9 steam line
10 Dampferzeuger10 steam generators
1 1 Wärmetauscher1 1 heat exchanger
12 Wärmetauscher12 heat exchangers
13 Vorheizung13 preheating
14 Wasserkühler14 water coolers
15 Abwärmedampferzeugers15 waste heat steam generator
16 Abscheidungseinrichtung16 deposition device
17 Entschwefelungsstufe17 desulfurization stage
18 Verdichter18 compressors
19 Rohgasleitung19 raw gas pipeline
20 Feinentschwefelungsstufe20 desulphurisation stage
21 Bypassleitung21 bypass line
22 Gasbehälter22 gas containers
23 Ableitung23 derivative
24 Kondensatleitung24 condensate line
25 Hochofen25 blast furnace
26 Trockenentstaubung26 Dry dedusting
27 Nassentstaubung27 Wet dedusting
28 CO2-Entfernungsanlage28 CO 2 removal plant
29 Wärmetauscher29 heat exchangers
30 Spülgasleitung 30 purge gas line

Claims

ANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases, als Ausgangsstoff für eine chemische Verwertung in Synthese- Prozessen auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, wobei zumindest ein Teil des Exportgases in einem Umwandlungsreaktor unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen und Syntheserohgas mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem Dampferzeuger gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur CO-Konvertierung des Exportgases zugeführt wird.A process for producing a gas containing hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), as a raw material for chemical recovery in synthesis processes based on export gas from a metallurgical process, wherein at least a portion of the export gas in a conversion reactor with addition Of steam subjected to a CO conversion and synthesis gas is formed with a defined ratio H 2 to CO, characterized in that steam formed in at least one steam generator is fed to the conversion reactor for CO conversion of the export gas.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das metallurgische Verfahren ein Schmelzreduktionsverfahren ist, das mittels eines Hochofens oder mittels eines Einschmelzvergasers, der im Verbund mit zumindest einem Reduktionsaggregat, insbesondere einem Reduktionsschacht oder einem Wirbelschichtreaktor, arbeitet, betrieben wird, wobei eisenoxidhältige Rohstoffe, insbesondere Eisenerze, Pellets oder Sinter, und Zuschlagstoffe unter Bildung eines Reduktionsgases reduziert und in weiterer Folge zu flüssigem Roheisen erschmolzen werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the metallurgical process is a smelting reduction process which is operated by means of a blast furnace or by means of a melter gasifier which operates in conjunction with at least one reduction unit, in particular a reduction shaft or a fluidized bed reactor, wherein iron oxide-containing raw materials , In particular iron ores, pellets or sinter, and aggregates are reduced to form a reducing gas and subsequently melted into liquid pig iron.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Exportgas aus Topgas aus einem Hochofen oder einem Reduktionsschacht oder aus Offgas aus einem Wirbelschichtreaktor oder aus Überschussgas aus einem Einschmelzvergaser oder aus Mischungen dieser Gase gewonnen wird.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the export gas is recovered from top gas from a blast furnace or a reduction shaft or from offgas from a fluidized bed reactor or from excess gas from a melter gasifier or mixtures of these gases.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserdampf im Dampferzeuger durch die Verbrennung zumindest eines weiteren Teils des Exportgases und/oder durch die Nutzung von Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren und/oder aus der CO-Konvertierung und/oder aus den Synthese- 4. The method according to any one of the above claims, characterized in that the water vapor in the steam generator by the combustion of at least one further part of the export gas and / or by the use of waste heat from the metallurgical process and / or from the CO conversion and / or from the synthesis
5. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Topgas und/oder Offgas, insbesondere trocken, entstaubt und/oder mittels einer Nassentstaubung gereinigt, gegebenenfalls mittels eines Abwärmedampferzeugers oder eines Wärmetauschers gekühlt und als Exportgas zur Verfügung gestellt wird.5. The method according to any one of the above claims, characterized in that top gas and / or offgas, in particular dry, dedusted and / or cleaned by means of a wet dedusting, optionally cooled by means of a waste heat steam generator or a heat exchanger and provided as export gas available.
6. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Exportgas vor dessen Zufuhr in den Umwandlungsreaktor oder nach dessen Abfuhr aus dem Umwandlungsreaktor mittels eines Verdichters, gegebenenfalls nach einer Abtrennung von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas, verdichtet wird.6. The method according to any one of the above claims, characterized in that the export gas prior to its supply to the conversion reactor or after its removal from the conversion reactor by means of a compressor, optionally after a separation of polyaromatic hydrocarbons from the export gas is compressed.
7. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die CO-Konvertierung, gegebenenfalls nach einer Erwärmung des Exportgases, insbesondere bei 300-4500C, erfolgt.7. The method according to any one of the above claims, characterized in that the CO conversion, optionally after heating of the export gas, in particular at 300-450 0 C, takes place.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas mittels eines oder mehreren als Vorwärmaggregat betriebenen Wärmetauschers, und/oder mittels eines Wasserkühlers und/oder mittels eines Abwärmedampferzeugers, zur Einstellung der Temperatur gekühlt wird.8. The method according to any one of the above claims, characterized in that the synthesis gas is cooled by means of one or more operated as preheating unit heat exchanger, and / or by means of a water cooler and / or by means of a waste heat steam generator, for adjusting the temperature.
9. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas zunächst gekühlt und dann einem Abscheidungsverfahren, insbesondere einem Absorptionsverfahren, bevorzugt einer physikalischen Absorption oder einer chemischen Absorption oder einer physikalisch/chemischen Absorption, zugeführt wird, in dem Schwefel und CO2 aus dem Syntheserohgas zumindest teilweise, insbesondere weitgehend vollständig, abgeschieden werden.9. The method according to any one of the above claims, characterized in that the synthesis gas is first cooled and then a deposition process, in particular an absorption process, preferably a physical absorption or a chemical absorption or a physical / chemical absorption, fed in the sulfur and CO 2 from the synthesis gas at least partially, in particular substantially completely, are deposited.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das im Abscheidungsverfahren behandelte Syntheserohgas, insbesondere auf eine Temperatur von 200 bis 4000C, erwärmt und in einer Feinentschwefelungsstufe, insbesondere mittels Zinkoxid oder Aktivkohle, entschwefelt wird.10. The method according to claim 9, characterized in that the treated in the deposition process synthesis gas, in particular to a temperature of 200 to 400 0 C, heated and desulfurized in a fine desulfurization stage, in particular by means of zinc oxide or activated carbon.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beim Kühlen des Syntheserohgases im Wärmetauscher anfallende Abwärme zur Erwärmung des im Abscheidungsverfahren behandelten Syntheserohgases genutzt wird.11. The method according to any one of claims 8 to 10, characterized in that the waste heat obtained during cooling of the synthesis gas in the heat exchanger is used to heat the treated synthesis gas in the deposition process.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der beim Kühlen im Abwärmedampferzeuger anfallende Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor zur Nutzung in der CO-Konvertierung zugeführt wird.12. The method according to any one of claims 8 to 11, characterized in that the resulting during cooling in the waste heat steam generator steam is supplied to the conversion reactor for use in the CO conversion.
13. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das, insbesondere im Abscheidungsverfahren behandelte, Syntheserohgas mittels eines Wärmetauschers auf eine Temperatur von 200 bis 4500C erwärmt wird.13. The method according to any one of the above claims, characterized in that the, in particular in the deposition process treated, synthesis gas is heated by means of a heat exchanger to a temperature of 200 to 450 0 C.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Syntheserohgas, gegebenenfalls vor der weiteren Feinentschwefelungsstufe und/oder vor dem Syntheseprozess, mittels eines Kompressors verdichtet wird.14. The method according to any one of claims 10 to 13, characterized in that the synthesis gas, optionally before the further Feinentschwefelungsstufe and / or prior to the synthesis process, is compressed by means of a compressor.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der abgeschiedene Schwefel in einer Schwefelregenerationseinrichtung vom abgeschiedenen CO2 abgetrennt wird, wobei das verbleibende CO2 im metallurgischen Verfahren an Stelle von Stickstoff, insbesondere für Gassperren zur Atmosphäre, genutzt wird.15. The method according to any one of claims 9 to 14, characterized in that the separated sulfur is separated in a sulfur regeneration device from the separated CO 2 , wherein the remaining CO 2 is used in the metallurgical process instead of nitrogen, in particular for gas barriers to the atmosphere.
16. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Teil des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger zum Ausgleich von Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas in einem Gasbehälter zwischengespeichert wird. 16. The method according to any one of the above claims, characterized in that the further part of the export gas is cached before its combustion in the steam generator to compensate for volume and / or calorific value fluctuations in the export gas in a gas tank.
17. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des Exportgases zur Nutzung als Brenngas in anderen Heizeinrichtungen ausgeschleust wird.17. The method according to any one of the above claims, characterized in that a part of the export gas is discharged for use as fuel gas in other heating devices.
18. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis H2 zu CO und/oder der Druck und/oder die Temperatur des Syntheserohgases in Abhängigkeit vom Syntheseprozess, in dem das Syntheserohgas verarbeitet wird, eingestellt wird.18. The method according to any one of the above claims, characterized in that the quantitative ratio H 2 to CO and / or the pressure and / or the temperature of the synthesis gas is adjusted depending on the synthesis process in which the synthesis gas is processed.
19. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des im Dampferzeuger gebildeten Wasserdampfes als Energieträger dem Abscheidungsverfahren zugeführt wird, wobei ein thermisches Austreiben des CO2 aus der im Abscheidungsverfahren verwendeten Absorptionsflüssigkeit erfolgt.19. The method according to any one of the above claims, characterized in that at least a portion of the steam formed in the steam generator is supplied as an energy carrier to the deposition process, wherein a thermal expulsion of the CO 2 is carried out from the absorption liquid used in the deposition process.
20. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Mengenverhältnis H2 zu CO im Exportgas durch den Zusatz von Wasser und/oder Wasserdampf in das metallurgische Verfahren beeinflusst und damit an einen nachfolgenden Syntheseprozess angepasst wird.20. The method according to any one of the above claims, characterized in that the amount ratio H 2 to CO in the export gas by the addition of water and / or steam in the metallurgical process influenced and thus adapted to a subsequent synthesis process.
21. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Tailgas einer CO2-Entfernungseinrichtung des metallurgischen Verfahrens mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt wird.21. The method according to any one of the above claims, characterized in that tail gas of a CO 2 removal device of the metallurgical process is mixed with the further part of the export gas and burned in the steam generator.
22. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Spülgas aus dem Syntheseprozess mit dem weiteren Teil des Exportgases gemischt und im Dampferzeuger verbrannt wird.22. The method according to any one of the above claims, characterized in that purge gas is mixed from the synthesis process with the other part of the export gas and burned in the steam generator.
23. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abwärme aus dem metallurgischen Verfahren zur Herstellung von Wasserdampf genutzt und der dabei erzeugte Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor und/oder dem Abscheidungsverfahren zugeführt wird.23. The method according to any one of the above claims, characterized in that waste heat from the metallurgical process for the production of water vapor used and the water vapor generated is supplied to the conversion reactor and / or the deposition process.
24. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich oder anstelle des Exportgases partiell oxidierte Kohlenwasserstoffe, insbesondere Erdgas, Asphalt, Kohle oder Naphta, verwendet werden.24. The method according to any one of the above claims, characterized in that in addition to or instead of the export gas partially oxidized hydrocarbons, in particular natural gas, asphalt, coal or naphtha, are used.
25. Vorrichtung zur Erzeugung eines Wasserstoff (H2) und Kohlenmonoxid (CO) enthaltenden Gases, als Ausgangsstoff für die chemische Verwertung in Synthese- Prozessen, auf der Basis von Exportgas aus einem metallurgischen Verfahren, mit zumindest einem Umwandlungsreaktor (7), zumindest einem Dampferzeuger (10) und zumindest einer Exportgasquelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Exportgasquelle leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden ist, sodass zumindest ein Teil des Exportgases im Umwandlungsreaktor (7) unter Zusatz von Wasserdampf einer CO-Konvertierung unterworfen werden kann, unter Bildung eines Syntheserohgases mit einem definierten Mengenverhältnis H2 zu CO, und die Exportgasquelle weiters leitungsmäßig mit dem Dampferzeuger (10) verbunden ist, sodass ein weiterer Teil des Exportgases im Dampferzeuger (10) unter Bildung von Wasserdampf zumindest teilweise verbrannt und der gebildete Wasserdampf über eine Dampfleitung (9a) dem Umwandlungsreaktor (7) zugeführt werden kann.25. A device for generating a hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO) containing gas, as a starting material for chemical recovery in synthesis processes, based on export gas from a metallurgical process, with at least one conversion reactor (7), at least one Steam generator (10) and at least one export gas source, characterized in that the export gas source is conductively connected to the conversion reactor (7), so that at least a portion of the export gas in the conversion reactor (7) with the addition of water vapor of CO conversion can be subjected to formation a synthesis gas with a defined ratio H 2 to CO, and the export gas source further line connected to the steam generator (10), so that a further part of the export gas in the steam generator (10) with the formation of water vapor at least partially burned and the water vapor formed via a steam line (9a) the conversion reactor (7) added can be carried.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidungs- einrichtung (16) zum Abscheiden von Schwefel und CO2 aus dem Syntheserohgas vorgesehen ist, die über eine Rohgasleitung (19) mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden ist.26. The device according to claim 25, characterized in that a deposition device (16) for separating sulfur and CO 2 is provided from the synthesis gas, which is connected via a crude gas line (19) with the conversion reactor (7).
27. Vorrichtung nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampfleitung (9b), die vom Dampferzeuger (10) zur Abscheidungseinrichtung (16) führt, vorgesehen ist, sodass der Abscheidungseinrichtung (16) Wasserdampf zuge- 27. The apparatus of claim 25 or 26, characterized in that a steam line (9b), which leads from the steam generator (10) to the deposition device (16), is provided, so that the deposition device (16) added water vapor.
28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung des aus dem Umwandlungsreaktor (7) abgeleiteten Syntheserohgases in der Rohgasleitung (19) ein Wärmetauscher (12) und/oder eine Vorheizung (13) und/oder ein Wasserkühler (14) und/oder ein Abwärmedampferzeuger (15) vorgesehen ist bzw. sind.28. The device according to one of claims 25 to 27, characterized in that for cooling the from the conversion reactor (7) derived synthesis raw gas in the crude gas line (19), a heat exchanger (12) and / or a preheater (13) and / or a water cooler (14) and / or a waste heat steam generator (15) is provided or are.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feinentschwefelungsstufe (20), insbesondere auf Basis von Zinkoxid oder Aktivkohle, zur Abscheidung von Restschwefel aus dem bereits in der Abscheidungs- einrichtung (16) behandelten Syntheserohgas vorgesehen ist.29. Device according to one of claims 25 to 28, characterized in that a Feinentschwefelungsstufe (20), in particular based on zinc oxide or activated carbon, is provided for the separation of residual sulfur from the already in the deposition device (16) treated synthesis gas.
30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Verdichter (6), insbesondere ein ein- oder mehrstufiger Kompressor, zur Verdichtung des Exportgases vor dem Einleiten in den Umwandlungsreaktor (7) und/oder ein Verdichter (18) zur Verdichtung des Syntheserohgases vor dem Einleiten in die Abscheidungseinrichtung (16) oder in die Entschwefelungsstufe (20) vorgesehen sind bzw. ist.30. Device according to one of claims 25 to 29, characterized in that at least one compressor (6), in particular a single or multi-stage compressor, for compression of the export gas prior to introduction into the conversion reactor (7) and / or a compressor (18 ) is provided for the compression of the synthesis raw gas before it is introduced into the separation device (16) or into the desulfurization stage (20).
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 oder 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidungseinrichtung (16) leitungsmäßig mit der Feinentschwefelungsstufe (20) verbunden ist, wobei diese Verbindung gegebenenfalls durch die Vorheizung (13) führt, sodass das Syntheserohgas vor dessen Einleitung in die Feinentschwefelungsstufe (20) erhitzt werden kann.31. The device according to any one of claims 25 or 30, characterized in that the deposition device (16) is conductively connected to the Feinentschwefelungsstufe (20), said compound optionally through the preheating (13) leads, so that the synthesis gas before its introduction into the Fine desulfurization stage (20) can be heated.
32. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwefelregenerationseinrichtung (17), zur Regeneration von Schwefel aus dem in der Abscheidungseinrichtung abgeschiedenen Gemisch aus Schwefel und CO2 vorgesehen ist. 32. Device according to one of claims 26 to 31, characterized in that a sulfur regeneration means (17) is provided for the regeneration of sulfur from the deposited in the deposition device mixture of sulfur and CO 2 .
33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Exportgasquelle eine Schmelzreduktionsanlage ist und insbesondere einen Hochofen (25) oder einen Einschmelzvergaser (1 ) mit zumindest einem Reduktionsaggregat (2, R1 , R2, R3, R4) umfasst.33. Device according to one of claims 25 to 32, characterized in that the export gas source is a smelting reduction plant and in particular a blast furnace (25) or a melter gasifier (1) with at least one reduction unit (2, R1, R2, R3, R4).
34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsaggregat als Hochofen (25) oder als Reduktionsschacht (2) oder als Wirbelschichtreaktor (R1 ) oder als zumindest zwei in Serie geschaltete Wirbelschichtreaktoren (R1 , R2, R3, R4) ausgebildet ist.34. Apparatus according to claim 33, characterized in that the reduction unit as a blast furnace (25) or as a reduction shaft (2) or as a fluidized bed reactor (R1) or as at least two series-connected fluidized bed reactors (R1, R2, R3, R4) is formed.
35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasbehälter (22) zum Zwischenspeichern des weiteren Teils des Exportgases vor dessen Verbrennung im Dampferzeuger (10) vorgesehen ist, sodass Mengen- und/oder Heizwertschwankungen im Exportgas ausgeglichen werden können.35. Device according to one of claims 25 to 34, characterized in that a gas container (22) for temporarily storing the further part of the export gas before combustion in the steam generator (10) is provided, so that volume and / or Heizwertschwankungen in the export gas can be compensated ,
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Teerentfernungseinrichtung (8) zum Entfernen von polyaromatischen Kohlenwasserstoffen aus dem Exportgas vorgesehen ist, die in der Verbindungsleitung zwischen der Exportgasquelle und dem Umwandlungsreaktor (7) angeordnet ist.36. Device according to one of claims 25 to 35, characterized in that a tar removal device (8) is provided for removing polyaromatic hydrocarbons from the export gas, which is arranged in the connecting line between the export gas source and the conversion reactor (7).
37. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 25 bis 36 dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärmerückgewinnung (5) und/oder der Wärmetauscher (12) und/oder der Vorheizer (13) zur Erzeugung von Wasserdampf vorgesehen sind und leitungsmäßig mit dem Umwandlungsreaktor (7) verbunden sind, sodass gebildeter Wasserdampf dem Umwandlungsreaktor (7) zugeführt werden kann. 37. Device according to one of claims 25 to 36, characterized in that the waste heat recovery (5) and / or the heat exchanger (12) and / or the preheater (13) are provided for generating steam and conductively connected to the conversion reactor (7) are such that water vapor formed can be fed to the conversion reactor (7).
EP09763885A 2008-11-21 2009-11-03 Method and device for producing a raw synthesis gas Withdrawn EP2356067A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0182208A AT507632A1 (en) 2008-11-21 2008-11-21 METHOD AND DEVICE FOR GENERATING A SYNTHESIS OXYGEN
PCT/EP2009/064494 WO2010057767A1 (en) 2008-11-21 2009-11-03 Method and device for producing a raw synthesis gas

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2356067A1 true EP2356067A1 (en) 2011-08-17

Family

ID=41647136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09763885A Withdrawn EP2356067A1 (en) 2008-11-21 2009-11-03 Method and device for producing a raw synthesis gas

Country Status (14)

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

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199433A (en) * 2011-03-05 2011-09-28 何巨堂 Coal carbonization technology with treating CO2 as temperature control component in combustion process
AT511243B1 (en) * 2011-03-17 2013-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh HÜTTENTECHNISCHE ANLAGE WITH EFFICIENT DOWNWATER USE
AT511892B1 (en) * 2011-08-31 2013-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh METHOD FOR THE TREATMENT OF EXHAUST GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF RAW CHEMISTRY AND / OR 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 (en) * 2011-09-29 2013-12-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING HYDROGEN FROM GASES INCORPORATED IN THE PRODUCTION OF REFRIGERATED IRON
DE102012010542A1 (en) * 2011-12-20 2013-06-20 CCP Technology GmbH METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING SYNTHESEGAS
WO2013110969A2 (en) * 2011-12-27 2013-08-01 Hyl Technologies, S.A. De C.V. Blast furnace with top-gas recycle
EP2650385A1 (en) * 2012-04-12 2013-10-16 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Method and device for the manufacture of liquid pig iron and/or sponge iron
KR101376138B1 (en) 2012-12-27 2014-03-19 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing molten iron and method for manufacturing thereof
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 (en) * 2013-08-12 2015-02-12 CCP Technology GmbH C converter with filter function
CN104154765B (en) * 2014-08-28 2017-01-11 安徽省六安市佳瑞粉末冶金有限公司 Natural gas tunnel kiln exhaust smoke waste heat recycling pipeline thermoelectricity and hot water supply system and running method thereof
NL2014786B1 (en) * 2015-05-11 2017-01-26 Dahlman Renewable Tech B V Method and systems for treating synthesis gas.
CN105000534B (en) * 2015-07-02 2017-04-12 西北化工研究院 Method for combined preparation of synthetic gas based on slurry gasification and natural gas conversion
KR102083539B1 (en) * 2017-08-23 2020-04-23 주식회사 포스코 Apparatus for manufacturing pig iron and method therefor
EP3453773A1 (en) * 2017-09-06 2019-03-13 Primetals Technologies Austria GmbH Reduction gas generation from saturated top gas
RU176514U1 (en) * 2017-11-22 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" NATURAL GAS CONVERTER MONOBLOCK WITH HEAT EXCHANGE EQUIPMENT AND HIGH-TEMPERATURE STEAM GENERATOR
CN109181784B (en) * 2018-09-27 2020-06-12 中国成达工程有限公司 Device and process for converting multi-component complex organic sulfur in crude synthesis gas into hydrogen sulfide
CN111253973A (en) * 2018-11-30 2020-06-09 浙江天禄环境科技有限公司 Method and system for preparing synthesis gas through gasification reduction
CN111268645B (en) * 2020-01-21 2022-04-08 华烁科技股份有限公司 CO-containing raw material gas conversion and heat recovery method
CN111471489A (en) * 2020-04-01 2020-07-31 华东理工大学 Method and device for preparing synthesis gas from carbon-containing solid waste

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3905806A (en) 1973-02-20 1975-09-16 Armco Steel Corp Method for the direct reduction of iron ores
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
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
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
GB2076858B (en) * 1980-04-08 1985-08-21 Nixon Ivor Gray Metallurgical processes utilising particular fuels
US4531973A (en) * 1980-04-08 1985-07-30 Nixon Ivor G Metallurgical processes
JPS60139790A (en) * 1983-12-28 1985-07-24 Jgc Corp Method for purifying cracked gas of solid waste
DE3515250A1 (en) * 1985-04-27 1986-10-30 Hoesch Ag, 4600 Dortmund METHOD FOR PRODUCING CHEMICAL RAW MATERIALS FROM COOKING OVEN GAS AND CABINET GASES
DE3600432A1 (en) 1985-05-21 1987-02-05 Gutehoffnungshuette Man METHOD FOR GASIFYING A CARBONATED FUEL, IN PARTICULAR COAL
UA6004A1 (en) * 1985-05-21 1994-12-29 Ман Гутехоффнунгсхютте Гмбх METHOD OF OBTAINING ELECTRICITY FROM COAL-RETAINING FUEL
UA42803C2 (en) * 1995-10-10 2001-11-15 Фоест-Альпіне Індустріанлагенбау Гмбх METHOD OF DIRECT RESTORATION OF FINE GRAIN MATERIAL IN THE FORM OF PARTICLES CONTAINING IRON OXIDE, AND INSTALLATION FOR CARRYING OUT THIS METHOD
AT406379B (en) * 1995-10-10 2000-04-25 Voest Alpine Ind Anlagen METHOD FOR DIRECTLY REDUCING PARTICULAR IRON-OXIDATED MATERIAL AND SYSTEM FOR IMPLEMENTING THE METHOD
JP3415748B2 (en) * 1996-07-15 2003-06-09 株式会社荏原製作所 Method and apparatus for two-stage gasification of organic waste
AT406271B8 (en) 1997-08-18 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen METHOD AND SYSTEM FOR DIRECTLY REDUCING PARTICULATE IRON OXIDE MATERIAL
GB0024672D0 (en) * 2000-10-09 2000-11-22 Cromptons Leisure Machines Ltd A prize vending machine
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
US6685754B2 (en) 2001-03-06 2004-02-03 Alchemix Corporation Method for the production of hydrogen-containing gaseous mixtures
FR2891277B1 (en) 2005-09-28 2008-01-11 Air Liquide PROCESS FOR CONVERTING HYDROCARBON GASES TO LIQUIDS USING A FLUID RATIO H2 / CO SYNTHESIS GAS
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

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2010057767A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
AT507632A1 (en) 2010-06-15
CA2744280C (en) 2016-10-25
AU2009317452A1 (en) 2010-05-27
US8821760B2 (en) 2014-09-02
CN102256894A (en) 2011-11-23
WO2010057767A9 (en) 2010-12-29
KR20110097875A (en) 2011-08-31
JP2012509456A (en) 2012-04-19
RU2515325C2 (en) 2014-05-10
TW201026601A (en) 2010-07-16
CN102256894B (en) 2013-11-27
UA106053C2 (en) 2014-07-25
CA2744280A1 (en) 2010-05-27
WO2010057767A1 (en) 2010-05-27
AU2009317452B2 (en) 2014-02-20
BRPI0921381A2 (en) 2015-12-29
AR074367A1 (en) 2011-01-12
RU2011125340A (en) 2012-12-27
US20110284800A1 (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2356067A1 (en) Method and device for producing a raw synthesis gas
AT504863B1 (en) METHOD AND APPARATUS FOR GENERATING ELECTRICAL ENERGY IN A GAS AND STEAM TURBINE (GUD) POWER PLANT
EP2459754B1 (en) Reformer gas based direct reduction process with recycling of reduction off gases and decarbonisation of recycled gas portion used as fuel gas for the reformer burner
AT507525B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR OPERATING A MELT REDUCTION PROCESS
AT511892B1 (en) METHOD FOR THE TREATMENT OF EXHAUST GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF RAW CHEMISTRY AND / OR SYNTHESEGAS
EP3080310A1 (en) Combined system for producing steel and method for operating the combined system
EP2686455B1 (en) Process for regulating the joule value of offgases from plants for pig iron production or of synthesis gas
AT509224B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR CONTROLLING THE TEMPERATURE OF PROCESS GASES FROM PLANTS FOR THE PRODUCTION OF REPRODUCTION FOR THE USE OF A RELAXATION TURBINE
AT507713B1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING RAW STEEL OR LIQUID STEEL PREPARATIONS
DE3202220A1 (en) PLANT FOR DIRECT REDUCTION FROM IRON OXIDE TO METALLIC IRON
DE202011105262U1 (en) Plant for low-carbon dioxide, preferably carbon dioxide-free production of a liquid hydrocarbon-containing energy carrier and / or for the direct reduction of metal oxides
DE102011112093A1 (en) Producing carbon dioxide-free liquid hydrocarbon-containing energy carrier preferably methanol, comprises converting carbon monoxide-containing gaseous energy carrier to carbon dioxide and hydrogen-containing gas in water-gas shift reaction
DE3135914A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR DIRECTLY REDUCING IRON OXIDE
AT405652B (en) Process for direct reduction of particulate iron- containing material, and installation for carrying out the process
DE3718942A1 (en) METHOD AND DEVICE FOR PRODUCING REFINED SYNTHETIC FUEL GAS FROM COAL
DE102004054065B4 (en) Process for the production of pig iron in a blast furnace with maximum use of substitute reducing agents and minimized coke consumption
DE3206536A1 (en) Process for converting a gas mixture containing hydrogen, light hydrocarbons and oxides of carbon

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20110511

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: SIEMENS VAI METALS TECHNOLOGIES GMBH

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20130107

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20150602