JP2012509456A - 合成生ガス製造方法並びに装置 - Google Patents

合成生ガス製造方法並びに装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2012509456A
JP2012509456A JP2011536813A JP2011536813A JP2012509456A JP 2012509456 A JP2012509456 A JP 2012509456A JP 2011536813 A JP2011536813 A JP 2011536813A JP 2011536813 A JP2011536813 A JP 2011536813A JP 2012509456 A JP2012509456 A JP 2012509456A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
delivery
synthesis
delivery gas
steam
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.)
Pending
Application number
JP2011536813A
Other languages
English (en)
Inventor
ロベルト・ミルナー
Original Assignee
シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー
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 シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー filed Critical シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー
Publication of JP2012509456A publication Critical patent/JP2012509456A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/06Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents
    • C01B3/12Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0006Making spongy iron or liquid steel, by direct processes obtaining iron or steel in a molten state
    • C21B13/0013Making 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
    • C21B13/002Reduction of iron ores by passing through a heated column of carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/14Multi-stage processes processes carried out in different vessels or furnaces
    • C21B13/143Injection of partially reduced ore into a molten bath
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0415Purification by absorption in liquids
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0455Purification by non-catalytic desulfurisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0475Composition of the impurity the impurity being carbon dioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0465Composition of the impurity
    • C01B2203/0485Composition of the impurity the impurity being a sulfur compound
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/061Methanol production
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/062Hydrocarbon production, e.g. Fischer-Tropsch process
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/06Integration with other chemical processes
    • C01B2203/068Ammonia synthesis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0872Methods of cooling
    • C01B2203/0883Methods of cooling by indirect heat exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/14Details of the flowsheet
    • C01B2203/146At least two purification steps in series
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21BMANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/60Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/66Heat exchange
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C2100/00Exhaust gas
    • C21C2100/06Energy from waste gas used in other processes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/122Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by capturing or storing CO2
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10Process efficiency
    • Y02P20/129Energy recovery, e.g. by cogeneration, H2recovery or pressure recovery turbines
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P30/00Technologies relating to oil refining and petrochemical industry

Landscapes

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

Abstract

例えば冶金プロセスからの送出ガスを素材とする合成プロセスにおける化学的利用のための原材料としての、水素(H)並びに一酸化炭素(CO)を含むガスを発生させるための方法並びに装置について示す。送出ガスの一部は、水蒸気の添加によるCO転換にかけられ、COに対するHの既定された分量比を有する合成生ガスが形成される。さらに、CO転換に必要とされる水蒸気は、本方法における少なくとも1つの蒸気発生器において、少なくとも部分的に発生させることができる。

Description

本発明は、冶金プロセスからの送出ガスを素材とする合成プロセスにおける化学的利用のための原材料としての、水素(H)並びに一酸化炭素(CO)を含むガスを発生させるための方法と装置とに関し、送出ガスの少なくとも一部は、変換炉において水蒸気の添加によるCO転換(CO conversion)にかけられ、そしてCOに対するHの規定された分量比を有する合成生ガスが形成される。
先行技術から知られているように、冶金プラントからの送出ガスを、特に、例えば燃焼のような熱的利用、さもなくば膨張タービンによる圧力の使用のために供給することが可能である。さらに、処理の後、送出ガスは、例えば酸化された材料の直接還元のために用いられてもよい。
しかしながらこの場合、熱的利用の効率が低い、或いは送出ガス又は燃焼生成物の処理のために複雑なプロセスが必要とされる、という問題が発生する。
従って本発明の目的は、送出ガスの化学的利用を可能にし、その結果有価物質として、並びに化学合成プロセスのための原材料として、送出ガスを利用可能とすることができる、方法並びに装置を利用可能にすることである。
本目的は、請求項1に記載の本発明による方法によって、並びに請求項25に記載の装置によって達成される。
本発明による方法によれば、送出ガスの可燃性と、それによる発熱量として表されるエネルギー量とは、水蒸気の発生のために用いられ、この水蒸気は、変換炉におけるCOに対するHの分量比を設定するために用いられる。この方法では、CO転換に必要な水蒸気を、少なくとも1つの蒸気発生器において、少なくとも部分的に発生させることができる。冶金プロセスからの送出ガスは、COとHとの高い含有量を有するため、その限度において化学的利用のために用いることが可能である。水蒸気の管理された添加によって、Hに対するCOの割合を、適切な反応条件下における管理された方法で設定することができる。この目的のために、それ自体が知られているCO転換法則が用いられ、ここでは[CO+HO]と[CO+H]との間の水性ガス反応(water gas reaction)の化学平衡が支配的である。
本発明による方法における有利な態様によれば、冶金プロセスは溶融還元プロセスであって、この溶融還元プロセスはブラスト炉、或いは溶融ガス化装置によって運転され、この溶融ガス化装置は少なくとも1つの還元アセンブリ、とりわけ還元シャフト或いは流動床リアクターとともに作用し、酸化鉄を含有する原材料、とりわけ鉄鉱石と、ペレット或いは焼結物と、砂利とが還元され、これにより還元ガスを形成し、続いて溶かされて液状銑鉄となる。
溶融還元プロセスはプロセス中に還元ガスを発生させ、この還元ガスはバッチ材料(batch material)を還元するため、ここでは例えば鉄鉱石のようなほとんど酸化物の鉱石を還元するために、特に用いられる。この目的のために、このプロセスにおいては、例えば石炭或いはコークスがガス化され、還元ガスが形成される。石炭のガス化は、ブラスト炉或いは溶融ガス化装置において実施されてもよく、溶融ガス化装置の場合、還元ガスが次いで、必要に応じて精製の後、還元アセンブリに流れ込み、還元プロセスはバッチ材料との直接的な接触に進む。単一の還元アセンブリを用いて実行される方法に加えて、例えば直列接続された複数の流動床リアクターのような複数の還元アセンブリも、採用され得る。
ここでは還元ガスは、1つの流動床リアクターから次へ、バッチ材料の流れの方向とは反対に送られる。
本発明によれば、送出ガスは、ブラスト炉又は還元シャフトからの炉頂ガス、或いは流動床リアクターからのオフガス、或いは溶融ガス化装置からの過剰ガス、或いはこれらのガスの混合物から得られる。炉頂ガスは、バッチ材料との直接的な接触の後、並びにこの場合に行われる間接的な還元の後の還元ガスを意味すると理解される。当業者は、流動床リアクター、とりわけ直列接続された流動床リアクターの列の最後から引き抜かれる還元ガスをオフガスと称する。炉頂ガス或いはオフガスにおける、CO並びにHの通常は高い比率の故に、炉頂ガス或いはオフガスは合成プロセスにおける利用にとって好適である。溶融ガス化装置において生成される還元ガスの量が時間あたりで一定ではないため、いわゆる過剰ガスは送出ガスに加えられなければならない。過剰ガスの量は、還元アセンブリにおいて必要とされる一定の還元ガスの量と、溶融ガス化装置におけるシステム圧力の制御とに由来する。
本発明による方法における特に有利な態様によれば、水蒸気が、送出ガスの少なくともさらなる一部の燃焼によって、且つ/或いは冶金プロセスから、並びに/又はCO転換から、並びに/又は合成プロセスからの廃熱の使用によって、蒸気発生器において生成される。CO転換のために必要とされる水蒸気は、一方では送出ガスの燃焼によって、他方では廃熱を使用することによって得られてもよい。送出ガスの少なくとも部分的な燃焼の結果として、水蒸気の生成における大幅な節約を、達成することができる。さらに有利なことには、燃焼の結果、送出ガス中の有毒な部分が分解される。この場合、とりわけ、冶金プロセスから、CO転換から、或いはこの場合形成される合成生ガスから、或いは合成プロセスからの廃熱が、例えば熱交換器によって活用され、これにより水蒸気発生を、高いエネルギー効率を有する方法によって実施することができる。1つ以上の蒸気発生器がこの場合採用されてもよく、且つ廃熱の利用が関わる場合には、蒸気発生器は例えば熱交換器として設計されてもよい。
さらに、変換炉における送出ガスの使用の前に、飽和器として知られる物の中において、送出ガスへの好ましくは熱い水の添加があり得、この場合送出ガス中の水蒸気量が増加する。好都合なことに、この目的のために、変換炉からの、或いは変換炉下流の熱交換器からの凝縮物が採用されてもよい。飽和器を使用することによって、添加される蒸気の必要量を著しく低下させることができる。
本発明による方法のさらなる有利な態様によれば、炉頂ガス並びに/又はオフガスは除塵、とりわけ乾式除塵され、並びに/又は湿式除塵によって精製され、必要に応じて廃熱蒸気発生器、或いは熱交換器、或いは調整装置(例えば二要素ノズル(two−component nozzles)を通じた水噴射による)によって冷却され、送出ガスとして利用可能とされる。送出ガスの顕熱は、熱交換器によって使用可能であり、これにより高温であるか、さもなくば略低温である送出ガスを、CO転換のために使用可能とすることができる。乾式除塵され、従って高温の炉頂ガス並びに/又は高温のオフガスを使用する場合、炉頂ガス並びに/又はオフガスの顕熱はCO転換のために使用可能であり、これによりCO転換の前の加熱は生じないか、又は極めて小さいものとすることが可能である。
本発明による方法の特定の態様によれば、送出ガスは、変換炉へ供給される前、或いは変換炉から送出された後に、コンプレッサーによって、必要に応じて送出ガスからの多環芳香族炭化水素の分離の後に、圧縮される。
圧縮の結果として、圧力が、CO転換のために、或いはCO転換の間に形成される合成生ガスの見込まれる後続の処理のために設定される。圧縮は、圧縮されたガスの温度上昇をもたらし、このことは、既に加熱されたガスを、最早それほど高温まで加熱する必要がないため、多くのCO転換方法において有利となる。多環芳香族炭化水素の分離の結果として、タール成分が送出ガスから分離され、これにより圧縮とCO転換とにおける悪影響を避けることができる。
本発明による方法の好適な態様によれば、CO転換は、必要に応じて送出ガスのとりわけ300〜450℃における加熱の後に、実施される。(例えば鉄/クロム基或いはコバルト基触媒を使用した)高温CO転換は、それらの触媒が硫黄、或いは例えばHSのような硫黄化合物に対する高い感受性を有しない、という利点をもたらし、これにより100ppmvまでの硫黄を用いることができ、その結果それらの触媒はさらに、送出ガスに通常存在する硫黄化合物に対しても好適である。
固定床、エアボーンフロー(airborne flow)、或いは流動床による従来の石炭ガス化法からの送出ガスとは対照的に、溶融還元法からの送出ガスは、極めて低い硫黄含有量しか有しない、という利点を有する。原材料並びに砂利を通じて導入された硫黄は、大部分が砂利によって脱硫され、溶融還元プラントのスラグを通じて製鉄プロセスから除去される。その結果、送出ガスにおける、大部分はHS並びにCOSとして化合した硫黄の含有量は、既知の石炭ガス化法における硫黄の量と比較して著しく低くなる。従って送出ガスが、部分的には100ppmv未満といった、既に十分に小さい量の硫黄を有しているので、別の脱硫を、CO転換の前に実施する必要がない。
本発明による方法の有利な態様によれば、合成生ガスは、予熱アセンブリとして運転される1つ以上の熱交換器によって、並びに/或いは水冷却器によって、並びに/或いは廃熱蒸気発生器によって冷却されて、温度が設定される。CO転換が実施された後に、COに対するHの望ましい分量比で既に存在する合成生ガスの廃熱は、従来の熱交換器において、さもなくば水蒸気発生のために利用することができる。
本発明によれば、合成生ガスは先ず冷却され、次いで分離プロセス、とりわけ吸収プロセス、好ましくは物理吸収或いは化学吸収或いは物理/化学吸収プロセスに供給され、このプロセスにおいて硫黄並びにCOは少なくとも部分的に、とりわけほとんど完全に、合成生ガスから分離される。
既知の物理吸収プロセスはレクティソル(Rectisol)(登録商標)或いはセレクソル(Selexol)プロセスであり、既知の化学吸収プロセスはアミンスクラブ洗浄或いはベンフィールド(Benfield)プロセスであり、既知の物理/化学吸収プロセスはサルフィノル(Sulfinol)プロセスである。
例えばアンモニア、メタノール或いはメタンの製造のような合成プロセスにおける、或いはオキソアルコールの製造における化学的利用のために、CO/H混合物を、特定のH/CO比率に、可能な限り混じりけなく設定することが必要とされる。既に挙げられた、それ自体が知られる方法によって、COと硫黄とを事実上完全に分離することが可能であり、これによりHS含有量を1ppmvまでの体積に対して設定することができる。通常、この種類の方法は低温において行われ、従ってプロセスに必要なガス温度は冷却によって設定される。分離プロセスは、通常は圧縮を必要とし、これによって分離プロセスのために必要な分圧、とりわけ十分に高いCO分圧を設定する。レクティソルプロセスにおいては、例えば、pCO2=6barの最小CO分圧が必要とされる。この目的のために、合成生ガスは約10〜35bargに圧縮される。用語「barg」は相対圧力単位「bar gauge」を意味するものとして理解される。
本発明による方法の特定の態様においては、分離プロセスにおいて処理された合成生ガスは、とりわけ温度200〜400℃まで加熱され、必要に応じて、さらなる高純度脱硫ステージにおいて、とりわけ亜鉛酸化物或いは活性炭(activated charcoal)によって脱硫される。付加的な高純度脱硫ステージは、合成生ガスにおける硫黄量のさらなる減少を、例えば0.1ppmv未満でのメタノール製造、に必要とされるような0.02ppmvHS未満の極めて低い残留物含有量まで可能にする。加熱の結果、脱硫に最適である約200〜400℃のこの方法の温度が設定される。例えば、亜鉛酸化物吸収法、或いは活性炭法(activated charcoal method)などを、高純度脱硫ステージとして採用してもよい。
本発明による方法の特定の態様において、熱交換器における合成生ガスの冷却の間に発生した廃熱は、分離プロセスにおいて処理された合成生ガスを加熱するために用いられる。廃熱の利用によって、処理された合成生ガスの効率的な加熱を実施することができる。
本発明による方法のとりわけ有利な変形において、廃熱蒸気発生器における冷却の間に発生した水蒸気は、CO転換における使用のために変換炉に供給される。従って、水蒸気発生のためのエネルギー要求量を減少させることができる。
本発明による方法の特別な態様において、とりわけ分離プロセスにおいて処理された合成生ガスは、熱交換器によって温度200〜450℃まで加熱される。有利なことにこの場合、分離プロセスにおける合成生ガスの処理に先立つ、熱交換器における合成生ガスの冷却の間に生じた熱を利用してもよい。この場合、合成生ガスは、後続の合成プロセスのために必要とされる温度まで加熱される。
本発明による方法の望ましい態様によれば、合成生ガスはコンプレッサーによって、必要に応じてさらなる高純度脱硫ステージ並びに/又は合成プロセスの前に圧縮される。圧縮は、合成法それぞれのために必要とされる圧力レベルにおいて実施される。合成生ガスの圧縮中に生じる加熱は、合成生ガスを、高純度脱硫ステージ、並びに/或いは後続の合成プロセスにおいて必要とされるプロセス温度に至らせるために必要なエネルギー供給量を減少させる。
本発明による方法の特別な態様において、分離された硫黄は、硫黄再生装置において分離されたCOから分離され、残りのCOは、冶金プロセスにおいて、とりわけ大気に対するガスバリア用の窒素を代替するために用いることができる。合成生ガスから分離されたCOを、工業規模において制限なく使用可能とするために、このCOに対して脱硫が必要となる。この場合、例えば、硫化水素酸化法(LO−CAT II)を採用することができ、この方法において硫黄はフィルターケーキ(Filter Cake)として分離される。脱硫されたCOを次いで、例えばプロセスアセンブリを大気に対して密閉するためのガスバリアのような工業用途において用いるか、さもなくば大気中に排出することが可能になる。
本発明による方法のさらなる有利な態様において、送出ガスのさらなる一部は、蒸気発生器における燃焼の前に、送出ガスの量並びに/又は発熱量の変動を補償するために、ガスホルダーにおいて中間的に貯蔵される。蒸気発生器をなるべく均一に運転するために、略一定の発熱量を有し、一定の量で存在する送出ガスを利用可能にすることが必要となる。これらの条件を満足できるようにするために、送出ガスはガスホルダーにおいて中間的に貯蔵され、この場合発熱量並びに体積の変動を補償することができる。十分に大容量であるガスホルダーによって、蒸気発生器への略一定の供給を達成することができる。
本発明によると、送出ガスの一部は、異なる加熱装置における燃料ガスとしての使用のために閉じ込められる。その結果、水蒸気発生のため、或いはCO転換のためには用いられない送出ガスの残量を用いることが可能となり、また、熱的利用に加えて圧縮エネルギーの使用も可能となる。
本発明による方法の有利な態様において、合成生ガスのCOに対するHの分量比、並びに/又は圧力、並びに/又は温度は、合成生ガスが処理される合成プロセスに応じて設定される。合成プロセスは、極めて異なる圧力並びに温度において、かつHのCOに対する異なる分量比によって実施される。この場合、例えばメタノール製造は、2.0〜2.3のCOに対するHの分量比、又は、言い換えれば2.03に等しい(H−CO)/(CO+CO)の割合を必要とし、一方、例えばオキソアルコール合成は、1.0〜1.2の分量比を必要とする。したがって、この方法の柔軟性の結果として、合成生ガスを、それぞれの合成方法に対して正確に設定することが可能となる。
本発明による方法の有利な態様において、蒸気発生器において形成された水蒸気の少なくとも一部は、エネルギー担体として分離プロセスに供給され、この分離プロセスにおいて用いられた吸収液体からの、吸収されたCOの熱的放出が実施される。蒸気発生器からの水蒸気の利用によって、分離プロセスを、高いエネルギー効率の方式において運転することができる。熱的放出はこの場合、CO分離のための一つの利用可能な方法を構成する。
本発明による方法のとりわけ有利な態様において、送出ガスにおけるCOに対するHの分量比は、冶金プロセスへの水、並びに/或いは水蒸気の添加によって影響され、その結果後続の合成プロセスに適合する。この手段によって、送出ガスの組成に影響を及ぼすことが、必然的にCO転換の前においてさえ、管理された方式によって可能となる。結果的に、とりわけ冶金プロセスからのH、並びに/又は水蒸気が利用可能となり、従って送出ガス組成を、計画された化学的利用に対して調和させることができる。
本発明によれば、冶金プロセスのCO除去装置からのテールガスは、送出ガスのさらなる一部と混合され、蒸気発生器において燃やされる。また、CO分離のための装置において生じるようなさらなるプロセスガスも、従って水蒸気の発生のために用いられてもよい。
本発明によれば、合成プロセスからの掃気ガス(scavenging gas)は、送出ガスのさらなる一部と混合され、蒸気発生器において燃やされる。掃気ガスは、合成プロセスにおけるガスの再循環の間に生じる。合成プロセスにおいては、その際には熱力学的平衡に達しているため、主に合成生ガスの一部のみを反応させることができる。従って反応レートを増大させるためには、循環タイプの運転が必要であり、プロセス水と、例えばメタノールとが凝集され、分離される。反応しなかった合成ガスは合成リアクターに再循環される。望ましくないガス構成物質の不要な濃縮を避けるために、一部は掃気ガスとしてサイクルから除外されなければならず、この掃気ガスを送出ガスとともに熱的に利用することができる。
本発明による方法の特別な態様において、冶金プロセスからの廃熱は、水蒸気の生成のために用いられ、この場合発生した水蒸気は変換炉、並びに/又は分離プロセスに供給される。結果的に、冶金プロセスからの廃熱それ自体、並びにそれ故に得られる水蒸気は、CO転換のために、或いはCOを含んだ、分離プロセスにおいて用いられる吸収液体の再生のために用いられることが可能であり、これによりさらなる効率向上を達成することができる。廃熱は、例えば、高温の炉頂ガス、オフガス或いは過剰ガスから得てもよい。
冶金プロセスはたいていさらなる補助的な方法を必要とし、この補助的な方法は、例えばプロセス材料を冶金プロセスのために利用可能とする。一例は酸素発生であり、冶金プロセスに通常結合されている。したがって、このような、例えば酸素発生、さもなくば合成ガス前処理のような、補助的な方法或いはプラントからの廃熱をも、蒸気発生のために用いることが可能である。
本発明による方法の特別な態様において、部分的に酸化された炭化水素、とりわけ天然ガス、アスファルト、石炭或いはナフサが、送出ガスに加えて、或いは送出ガスに代えて用いられる。送出ガスを代替するか、或いは送出ガスに加えられるさらなるガスによって、冗長的な方法を達成することが可能となり、これにより、冶金プロセスの計画的停止の場合、或いは障害の場合においてさえ、合成プロセスの実施を維持することができる。
本発明による装置は、変換炉に管路接続(line−connect)される送出ガス源を提供し、これにより送出ガスの少なくとも一部を、変換炉において水蒸気の添加をともなったCO転換にかけることが可能となる。この場合、COに対するHの規定された分量比を有する合成生ガスが生成される。CO転換に必要とされる水蒸気を発生させるために、送出ガス源は蒸気発生器に管路接続され、これにより送出ガスのさらなる一部を、少なくとも部分的に蒸気発生器内において燃やすことが可能となり、これにより水蒸気を生成し、生成された水蒸気を蒸気管路を通じて変換炉に供給することができる。代替的に、変換炉に、廃熱回収プラントからの水蒸気を提供することも可能であると考えられる。
本発明による装置の1つの実施可能な変型例において、硫黄とCOとを合成生ガスから分離するための分離装置が設けられ、この分離装置は変換炉へ、生ガス管路を通じて接続される。分離装置としては、それ自体が知られている装置を用いてもよく、この装置は、例えば吸収カラム(absorption column)並びにストリッパーカラム(stripper column)から構成される。この種類の装置は、先行技術から集めたものであってもよい。
本発明による装置の特別な態様によれば、蒸気発生器或いは廃熱回収プラントから分離装置へ通じる蒸気管路が設けられ、これにより水蒸気、或いは代替的に、高温ガス流の形をとるエネルギーをも、分離装置へ供給することができる。COの熱的放出のために通常必要とされるエネルギーは、水蒸気或いは廃熱の供給によって付与することが可能であるので、追加のエネルギーは不要である。
本発明による装置におけるさらなる態様において、熱交換器、並びに/又は予熱装置、並びに/又は水冷却器、並びに/又は廃熱蒸気発生器が、変換炉から供給される合成生ガスの冷却のために、生ガス管路に設けられる。冷却は合成生ガスのさらなる処理のために必要であり、この場合に排出された熱を熱交換器において排出するか、さもなくば蒸気発生のために用いることが可能である。ガス―ガス間熱交換器、さもなくば液体―ガス間熱交換器をこの場合に採用してもよく、液体―ガス間熱交換器は、合成ガスをより強く冷却することができる。
本発明による装置のとりわけ有利な態様において、高純度脱硫ステージ、とりわけ亜鉛酸化物或いは活性炭(activated charcoal)をベースにする高純度脱硫ステージが、分離装置において既に処理された合成生ガスから残りの硫黄を分離するために設けられる。この種類の高純度脱硫ステージは、亜鉛酸化物吸収法、或いは活性炭法(activated charcoal methods)の形を取ってもよく、吸収カラムにおいて実施される。
本発明による装置の有利な態様において、送出ガスを変換炉に導入する前に圧縮するための少なくとも1つのコンプレッサー、とりわけ単段或いは多段のコンプレッサー、並びに/或いは合成生ガスを分離装置或いは脱硫ステージへの導入に先立って圧縮するためのコンプレッサーが設けられる。多段のコンプレッサーは、とりわけ大きな圧縮が必要とされる際に採用される。圧縮は、圧縮ガスの加熱をもたらす。2つのコンプレッサーに分割することの一つの利点は、COと硫黄との分離の後、合成生ガスの一部のみ(例えば、メタノール製造のための約55%)しか、合成プロセスのために必要とされる圧力まで圧縮する必要がないということである。これは、合成ガスの大部分が既に分離装置においてCOの形で分離されている(例えばメタノール製造のための約45%)ためである。
本発明による装置のとりわけ有利な態様において、分離装置は高純度脱硫ステージへ管路接続され、この接続は、必要に応じて、予熱装置を介しており、これにより合成生ガスを、脱硫ステージに導入する前に加熱することができる。熱交換器によって、合成生ガスは、脱硫ステージ、並びに/又は合成プロセスのために最適な温度に適合することができ、エネルギー効率の良いガス加熱が、廃熱の使用の結果実施される。
本発明による装置のさらなる有利な態様において、分離装置において分離された硫黄とCOとの混合物から硫黄を再生するための硫黄再生装置が設けられる。この場合、硫黄はフィルターケーキ(filter cake)として分離され、分離装置は、例えば硫化水素酸化法(hydrogen sulfide oxidation method:LO−CAT II)として運転されてもよい。
本発明による装置の特定の態様において、送出ガス源は溶融還元プラントであって、とりわけブラスト炉、或いは少なくとも1つの還元アセンブリを有する溶融ガス化装置を備える。この種類の冶金アセンブリは、化学的利用のために十分な量並びに質の送出ガスを発生させ、本発明による方法が採用される。送出ガスの組成の設定の可能性により、この種類のプラントは、送出ガス源として特に好適である。
本発明による装置の有利な態様において、還元アセンブリは、ブラスト炉、或いは還元シャフト、或いは流動床リアクター、或いは直列接続された少なくとも2つの流動床リアクターとして設計される。還元アセンブリにおいて発生した還元ガスは、還元されるバッチ材料と反応した後、アセンブリから引き抜かれる。方法に応じて、この場合CO並びにHに富んだガスが得られ、このガスは、除塵、並びに/又はスクラブ洗浄の後に、送出ガスとして使用可能となる。
本発明による装置の1つの実施可能な変型例において、ガスホルダーが、送出ガスの蒸気発生器における燃焼の前の、送出ガスのさらなる一部の中間的な貯蔵のために設けられ、これにより送出ガスの量、並びに/又は発熱量における変動を補償することができる。ガスホルダーの容積は、送出ガスの量或いは組成の、プラントに関係した変動に関わらず、蒸気発生器への略一定の供給を保障できるように選択される。
本発明による装置の特別な態様によれば、送出ガスからの多環芳香族炭化水素の除去のためのタール除去装置が設けられ、このタール除去装置は送出ガス源と変換炉との間の接続管路に配置される。その結果、ガス処理(例えば圧縮)並びに化学的利用に対して悪影響を及ぼし得る、望ましくない成分を除去することができる。
本発明による装置の特定の態様において、廃熱回収装置、並びに/又は熱交換器、並びに/又は予熱器が、水蒸気発生のために設けられ、且つ変換炉に管路接続され、これにより、生成された水蒸気を変換炉に供給することが可能になる。その結果、廃熱を蒸気発生のために用いることが可能となる。同様に、合成プラントには、(例えば、合成プロセスの等温過程管理の場合)廃熱蒸気発生器が設けられてもよく、これにより合成プロセスからの廃熱もまた、水蒸気発生のために用いることが可能となる。
本発明は、図1並びに図2による例によって、以下に詳細に説明される。
「COREX(登録商標)」タイプの溶融還元プラントに基づいた、本発明による方法のダイアグラムである。 「FINEX(登録商標)」タイプの溶融還元プラントに基づいた、本発明による方法のダイアグラムである。 ブラスト炉に基づいた、本発明による方法のダイアグラムである。
図1に、プロセスダイアグラムとプラントとを示す。このプラントは、例えば「COREX(登録商標)」タイプの溶融還元プラントのような冶金プロセス或いは冶金プラントからの送出ガスを処理する。プラント部分Aは溶融還元プラントを備え、プラント部分Bは合成生ガスと合成生成物とを生産するプラントを備え、さらにプラント部分Cは蒸気発生に関する。
例えば溶融ガス化装置1のような溶融アセンブリにおいて、還元アセンブリ2において還元されたバッチ材料からの銑鉄REが溶融し、これにより還元ガスが生じる。還元ガスは還元アセンブリ2へ導入され、この還元アセンブリ2において、還元ガスがバッチ材料と直接的に接触することで、海綿鉄への少なくとも部分的な還元が実施される。還元ガスが還元アセンブリ2に入る前の、還元ガスの処理のさらなる詳細は、先行技術に属するとともに当業者には周知であるため、これ以上論じない。
還元アセンブリ2における還元の後、還元ガスは炉頂ガスTGとして還元アセンブリ2から引き抜かれ、少なくとも乾式除塵装置3、さもなくば湿式除塵装置4に供給され、精製される。また、乾式除塵装置3における前精製を、後続の湿式除塵装置4と組み合わせることも可能である。また、炉頂ガスの顕熱を使用するために、炉頂ガスは例えば熱交換器、或いは廃熱蒸気発生器のような廃熱回収装置5に供給されてもよく、この場合には冷却される。精製、並びに必要に応じて冷却された炉頂ガスは、プラント部分Bへの送出ガスとして利用可能となる。プラント部分Aは、送出ガス源としての機能を果たす。また、この送出ガス源に加えて、さらなる同一或いは異なる冶金プラント、さもなくば天然ガスの部分酸化用の燃焼室、天然ガスに基づいた水蒸気改質装置或いは石炭のガス化用のエアボーンフローガス化装置(airborne flow gasifier)も、ガス源としての役割を果たし得る。
ここで、送出ガスは最初にコンプレッサー6において圧縮され、変換炉7のため、或いはCO転換のために必要な圧力に設定される。また、圧縮に先立って、多環芳香族炭化水素を、送出ガスからタール除去装置8によって分離することも可能である。熱交換器11における、圧縮された送出ガスの任意の加熱の後、CO転換が、蒸気管路9を通って蒸気発生器10から変換炉7へ供給される蒸気の添加によって実施され、COとHとの量的割合の変化が生じる。反応は、加えられる水蒸気の量と温度と圧力とを介して管理された方式でコントロールすることが可能であり、合成生ガスが生成される。
合成生ガスは最初に、熱交換器11、12並びに、熱交換器としても設計され得る予熱装置13によって、且つ必要に応じてさらなる水冷却器14によって冷却される。これらのアセンブリは生ガス管路19に配列される。任意に、高温の合成生ガスは、廃熱蒸気発生器15によって冷却されてもよく、この場合水蒸気の生成のために用いられてもよい。次いで、冷却された合成生ガスは、硫黄とCOとを合成生ガスから分離するために分離装置16に供給され、分離された硫黄とCOとは脱硫ステージ17に供給される。ここで、硫黄はCOから分離され、これによりサルファーケーキ(sulfur cake)SKを形成する。次いで、事実上硫黄を含まないCOは、例えばガスバリアのような冶金プロセスにおけるプロセスガスとして用いることができるか、さもなくば大気中に排出することができる。
精製された合成ガスは次いで、コンプレッサー18における圧縮の後に予熱装置13に供給され、精製された合成生ガスは、変換炉7からの排出の後に合成生ガスからの廃熱を用いて加熱される。次いで、加熱された合成生ガスは、必要に応じて、高純度脱硫ステージ20に供給され、硫黄或いは硫化水素(HS)が、亜鉛酸化物吸収或いは活性炭法(activated charcoal method)に基づく吸収カラムにおいて分離される。この吸収処理は通常、およそ200℃〜400℃の温度において実施される。脱硫され、かつ高温である合成生ガスはさらに、要求に応じて、熱交換器12によって加熱されてもよく、後続の化学的利用のために有利であるおよそ200℃〜450℃に設定される。制御を目的として、圧縮された送出ガスは、バイパス管路21を介して変換炉或いは熱交換器11の側を通過してもよい。
変換炉7並びに分離装置16の両方は、運転用の大量の水蒸気を必要とする。また、この目的のために、送出ガス源が管路を通じて蒸気発生器10に接続される。蒸気発生器において、水蒸気は送出ガスの燃焼熱によって生成され、蒸気管路9a並びに9bを介して変換炉7或いは分離装置16に供給される。また任意に、蒸気管路9a並びに9bは追加的な蒸気管路9cを介して設けられてもよく、これは、冶金プロセス、ガス処理、或いは合成プロセスからの廃熱に由来するとともに、例えば高温プロセス媒体を用いて廃熱蒸気発生器によって生成された水蒸気に関する。
また、プラント部分Cは、蒸気発生器10に加えて、送出ガスのそうした部分の中間的な貯蔵のためのガスホルダー22を備え、この送出ガスの部分は蒸気発生器10における燃焼のために供給され、送出ガスの量並びに/又は発熱量の変動を補償することが可能である。過剰な送出ガスが存在する場合には、これもまた送出管路23を通して、例えば石炭乾燥プラント、堅果状粉炭(nutty slack)乾燥プラント、或いは鉱石乾燥プラントにおけるような他の目的のためにも利用され得る。
分離装置16において形成された凝縮物は、凝縮管路24を通じて蒸気発生器10へ再循環することが可能である。
精製され且つ加熱された合成生ガスは、メタン、メタノール、オキソアルコール、さもなくば例えば化学合成プロセスSP1〜SP4におけるフィッシャー・トロプシュ(Fischer−Tropsch)燃料の製造用の原材料として用いられてもよく、各々の場合において合成生ガスは合成プロセスに適合される。この目的のために、とりわけ、Hに対するCOの分量比が、圧力並びに温度に加えて設定される。
合成プロセスからの掃気ガスは、送出ガスのさらなる一部と、掃気ガス管路30を通じて混合し、ガスホルダー22に供給することができ、その後に蒸気発生器10において燃やすことが可能である。
図2は、図1に類似したプラントを示しており、プラント部分AはFINEX(登録商標)溶融還元プラントによって形成されている。溶融ガス化装置において形成された還元ガスは、流動床リアクターR1、R2、R3並びにR4を通って導かれ、この場合、粉鉱の流れとは逆の方向に流れ、この粉鉱は流動床リアクターR1、R2、R3並びにR4において還元され、次いで溶融ガス化装置1において溶融される。還元ガスはオフガスOGとして流動床リアクターR4において引き抜かれ、熱交換器29において冷却され、除塵の後、送出ガスとして利用可能とされる。例えば圧力変動吸着(pressure stress adsorption)プラント(PSA或いはVPSAプラント)のようなCO除去プラント28からのテールガスは、ガスホルダー22へ送出ガスと共に供給され、水蒸気発生のために蒸気発生器10において使用することが可能となる。
図3は、基本的に同一のプラントを示し、プラント部分Aは、接続された供給アセンブリを有するブラスト炉によって形成される。ブラスト炉25からの炉頂ガスは、最初に乾式除塵装置26において除塵され、必要に応じて、続いて湿式除塵装置27においてさらに精製され、プラント部分B或いはCのための送出ガスとして利用可能とされる。さらに、CO除去プラント28からのテールガスは同様に、送出ガスと共にガスホルダー22へ供給されてもよく、水蒸気発生のために蒸気発生器10において用いられてもよい。
1 溶融ガス化装置
2 還元アセンブリ
3 乾式除塵装置
4 湿式除塵装置
5 廃熱回収装置
6 コンプレッサー
7 変換炉
8 タール除去装置
9 蒸気管路
10 蒸気発生器
11 熱交換器
12 熱交換器
13 予熱装置
14 水冷却器
15 廃熱蒸気発生器
16 分離装置
17 脱硫ステージ
18 コンプレッサー
19 生ガス管路
20 高純度脱硫ステージ
21 バイパス管路
22 ガスホルダー
23 排出管路
24 凝縮管路
25 ブラスト炉
26 乾式除塵装置
27 湿式除塵装置
28 CO除去プラント
29 熱交換器
30 掃気ガス管路

Claims (33)

  1. 冶金プロセスからの送出ガスに基づく合成プロセスにおける化学的利用のための原材料としての、水素(H)と一酸化炭素(CO)とを含むガスを生成するための方法であって、前記送出ガスはブラスト炉又は還元シャフトからの炉頂ガス、或いは流動床リアクターからのオフガス、或いは溶融ガス化装置からの過剰ガス、或いはこれらガスの混合物から得られ、前記送出ガスの少なくとも一部は変換炉において蒸気発生器からの水蒸気の添加によるCO転換にかけられ、COに対するHの既定された分量比を有する合成生ガスが形成される方法において、
    前記送出ガスにおけるCOに対するHの分量比は、前記CO転換の前に、水並びに/或いは水蒸気の前記冶金プロセスへの添加によって既に影響され、その結果後続の合成プロセスに適合され、前記送出ガスのさらなる一部が、前記蒸気発生器における燃焼の前に、前記送出ガスの量並びに/又は発熱量の変動を補償することを目的として、ガスホルダーにおいて中間的に貯蔵され、前記水蒸気が、前記蒸気発生器において前記送出ガスの前記少なくともさらなる一部の燃焼によって生成されることを特徴とする方法。
  2. 前記冶金プロセスが溶融還元プロセスであって、前記溶融還元プロセスはブラスト炉によって、或いは溶融ガス化装置によって運転され、前記溶融ガス化装置は少なくとも1つの還元アセンブリ、とりわけ還元シャフト或いは流動床リアクター、と共同して作用し、酸化鉄を含有する原材料、とりわけ鉄鉱石と、ペレット或いは焼結物と、砂利と、は還元され、これにより還元ガスが形成され、続いて溶かされて液状銑鉄となることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記水蒸気は前記蒸気発生器における前記送出ガスのさらなる少なくとも一部の燃焼によって、並びに/又は、前記冶金プロセス且つ/もしくはCO転換且つ/もしくは前記合成プロセスからの廃熱を使用すること、によって生成されることを特徴とする請求項1又は2のいずれか一項に記載の方法。
  4. 炉頂ガス並びに/又はオフガスは除塵、とりわけ乾式除塵され、並びに/又は湿式除塵ステップによって精製され、必要に応じて廃熱蒸気発生器或いは熱交換器によって冷却され、送出ガスとして利用可能とされることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記送出ガスは、前記送出ガスが前記変換炉へ供給される前、或いは前記送出ガスが前記変換炉から排出された後に、コンプレッサーによって、必要に応じて前記送出ガスからの多環芳香族炭化水素の分離の後に、圧縮されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記CO転換が、必要に応じて前記送出ガスの加熱の後に、とりわけ300〜450℃において実施されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記合成生ガスが、アセンブリの予熱として運転される1つ以上の熱交換器によって、並びに/或いは水冷却器によって、並びに/或いは廃熱蒸気発生器によって冷却され、これによって温度を設定することを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記合成生ガスが先ず冷却され、次いで分離プロセス、とりわけ吸収プロセス、好ましくは物理吸収或いは化学吸収或いは物理/化学吸収プロセス、に供給され、このプロセスにおいて硫黄並びにCOが少なくとも部分的に、とりわけ略完全に、前記合成生ガスから分離されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記分離プロセスにおいて処理された前記合成生ガスが、とりわけ200〜400℃の温度まで加熱され、高純度脱硫ステージにおいて、とりわけ亜鉛酸化物或いは活性炭によって脱硫されることを特徴とする請求項8に記載の方法。
  10. 前記熱交換器における前記合成生ガスの冷却の間に発生した前記廃熱は、前記分離プロセスにおいて処理された前記合成生ガスを加熱するために用いられることを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記廃熱蒸気発生器における冷却の間に発生した前記水蒸気は、CO転換において用いるために前記変換炉に供給されることを特徴とする請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. とりわけ前記分離プロセスにおいて処理された前記合成生ガスは、熱交換器によって200〜450℃の温度まで加熱されることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記合成生ガスはコンプレッサーによって、必要に応じて前記さらなる高純度脱硫ステージの前、並びに/又は前記合成プロセスの前に圧縮されることを特徴とする請求項9〜12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 前記分離された硫黄は、硫黄再生装置において前記分離されたCOから分離され、前記残りのCOは、前記冶金プロセスにおいて窒素の代わりに、とりわけ前記大気に対するガスバリアのために用いられることを特徴とする請求項8〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記送出ガスの一部が、別の加熱装置における燃料ガスとしての使用のために閉じ込められることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の方法。
  16. 前記合成生ガスの前記COに対するHの分量比、並びに/又は前記圧力、並びに/又は前記温度は、前記合成プロセスに応じて設定され、前記合成プロセスにおいて前記合成生ガスが処理されることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記蒸気発生器において形成された前記水蒸気の少なくとも一部は、エネルギー担体として前記分離プロセスに供給され、前記分離プロセスにおいて用いられた前記吸収液体からのCOの熱的放出が実施されることを特徴とする請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記冶金プロセスにおけるCO除去装置からのテールガスは、前記送出ガスのさらなる一部と混合され、前記蒸気発生器において燃やされることを特徴とする請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記合成プロセスからの掃気ガス(scavenging gas)は、送出ガスの前記さらなる一部と混合され、前記蒸気発生器において燃やされることを特徴とする請求項1〜18のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記冶金プロセスからの廃熱は、水蒸気の生産のために用いられ、この場合発生した前記水蒸気は前記変換炉、並びに/又は前記分離プロセスに供給されることを特徴とする請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 部分的に酸化された炭化水素、とりわけ天然ガス、アスファルト、石炭或いはナフサが、前記送出ガスに加えて用いられることを特徴とする請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 少なくとも1つの変換炉(7)と、少なくとも1つの蒸気発生器(10)と、少なくとも1つの送出ガス源と、を有する、
    冶金プロセスからの送出ガスに基づく合成プロセスにおける化学的利用のための原材料としての、水素(H)並びに一酸化炭素(CO)を含むガスを生成するための装置であって、
    前記送出ガス源は前記変換炉(7)に管路接続され、これにより前記送出ガスの少なくとも一部を、前記変換炉(7)において前記水蒸気添加によるCO転換にかけることができ、これによりCOに対するHの規定された分量比を有する合成生ガスが形成され、さらに前記送出ガス源が前記蒸気発生器(10)に管路接続され、これにより前記送出ガスのさらなる一部を、前記蒸気発生器(10)において少なくとも部分的に燃やすことができ、これにより水蒸気が生成され、生成された前記水蒸気は、前記変換炉(7)へ蒸気管路(9a)を通じて供給することができ、ガスホルダー(22)が、前記送出ガスのさらなる一部の前記蒸気発生器(10)における燃焼の前に、前記送出ガスの前記さらなる一部の前記中間的な貯蔵のために設けられ、これにより前記送出ガスの量並びに/又は発熱量の変動を補償できることを特徴とする装置。
  23. 硫黄とCOとを前記合成生ガスから分離するための分離装置(16)が設けられ、前記分離装置が前記変換炉(7)へ、生ガス管路(19)を通じて接続されることを特徴とする請求項22に記載の装置。
  24. 前記蒸気発生器(10)から前記分離装置(16)へ通じる蒸気管路(9b)が設けられ、これにより水蒸気を前記分離装置(16)へ供給することができることを特徴とする請求項22或いは23に記載の装置。
  25. 熱交換器(12)、並びに/或いは予熱装置(13)、並びに/或いは水冷却器(14)、並びに/或いは廃熱蒸気発生器(15)が、前記変換炉(7)から供給された前記合成生ガスの冷却のために前記生ガス管路(19)に設けられることを特徴とする請求項22〜25のいずれか一項に記載の装置。
  26. とりわけ亜鉛酸化物或いは活性炭に基づいた、高純度脱硫ステージ(20)が、前記分離装置(16)において既に処理された前記合成生ガスから残りの硫黄の分離のために設けられることを特徴とする請求項22〜25のいずれか一項に記載の装置。
  27. 前記送出ガスを、前記転換炉(7)への導入の前に圧縮するための少なくとも1つのコンプレッサー(6)、とりわけ単段或いは多段のコンプレッサー、並びに/或いは前記合成生ガスを、前記分離装置(16)或いは前記脱硫ステージ(20)への導入の前に圧縮するためのコンプレッサー(18)、が設けられていることを特徴とする請求項22〜26に記載の装置。
  28. 前記分離装置(16)が前記高純度脱硫ステージ(20)へ管路接続され、この接続は必要に応じて前記予熱装置(13)を経由して通じ、これにより前記合成生ガスを、前記高純度脱硫ステージ(20)に導入される前に加熱することができることを特徴とする請求項26に記載の装置。
  29. 前記分離装置において分離された硫黄とCOとの前記混合物からの硫黄の再生のための、硫黄再生装置(17)が設けられることを特徴とする請求項23〜28のいずれか一項に記載の装置。
  30. 前記送出ガス源は溶融還元プラントであり、とりわけブラスト炉(25)、或いは少なくとも1つの還元アセンブリ(2、R1、R2、R3、R4)を有する溶融ガス化装置(1)、を備えることを特徴とする請求項22〜29のいずれか一項に記載の装置。
  31. 前記還元アセンブリが、ブラスト炉(25)として、或いは還元シャフト(2)として、或いは流動床リアクター(R1)として、或いは直列接続された少なくとも2つの流動床リアクター(R1、R2、R3、R4)として設計されることを特徴とする請求項30に記載の装置。
  32. 前記送出ガスからの多環芳香族炭化水素の前記除去のためのタール除去装置(8)が設けられ、前記タール除去装置が前記送出ガス源と前記変換炉(7)との間の前記接続管路に配置されることを特徴とする請求項22〜31に記載の装置。
  33. 前記廃熱回収装置(5)、並びに/又は前記熱交換器(12)、並びに/又は前記予熱器(13)が、水蒸気発生のために設けられ、且つ前記変換炉(7)に管路接続され、これにより形成された水蒸気を前記変換炉(7)に供給することができることを特徴とする請求項22〜32に記載の装置。
JP2011536813A 2008-11-21 2009-11-03 合成生ガス製造方法並びに装置 Pending JP2012509456A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012509456A true JP2012509456A (ja) 2012-04-19

Family

ID=41647136

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011536813A Pending JP2012509456A (ja) 2008-11-21 2009-11-03 合成生ガス製造方法並びに装置

Country Status (14)

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

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018520227A (ja) * 2015-05-11 2018-07-26 ミレーナ−オルガ ジョイント イノベーション アセッツ ベローステン フェンノートシャップMILENA−OLGA Joint Innovation Assets B.V. 合成ガスを処理するための方法及びシステム

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102199433A (zh) * 2011-03-05 2011-09-28 何巨堂 一种以co2为燃烧过程控温组分的煤炭化工艺
AT511243B1 (de) * 2011-03-17 2013-01-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung
AT511892B1 (de) * 2011-08-31 2013-07-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren zur aufbereitung von abgasen aus anlagen zur roheisenherstellung und/oder von synthesegas
AT511992B1 (de) * 2011-09-29 2013-12-15 Siemens Vai Metals Tech Gmbh Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff aus bei der roheisenerzeugung anfallenden gasen
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
DE102012010542A1 (de) * 2011-12-20 2013-06-20 CCP Technology GmbH Verfahren und anlage zur erzeugung von synthesegas
MX2014007865A (es) * 2011-12-27 2015-03-27 Hyl Technologies Sa De Cv Alto horno con recirculacion de gas efluente.
EP2650385A1 (de) * 2012-04-12 2013-10-16 Siemens VAI Metals Technologies GmbH Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von flüssigem Roheisen und/oder von Eisenschwamm
KR101376138B1 (ko) 2012-12-27 2014-03-19 주식회사 포스코 용철제조장치 및 용철제조방법
US10065857B2 (en) * 2013-03-12 2018-09-04 Midrex Technologies, Inc. Systems and methods for generating carbon dioxide for use as a reforming oxidant in making syngas or reformed gas
DE102013013443A1 (de) * 2013-08-12 2015-02-12 CCP Technology GmbH C-Konverter mit Filterfunktion
CN104154765B (zh) * 2014-08-28 2017-01-11 安徽省六安市佳瑞粉末冶金有限公司 一种天然气隧道窑排烟余热回收循环管路热电热水供应系统及其运行方法
CN105000534B (zh) * 2015-07-02 2017-04-12 西北化工研究院 一种以料浆气化与天然气转化为基础联合制备合成气的方法
KR102083539B1 (ko) * 2017-08-23 2020-04-23 주식회사 포스코 용선 제조 설비 및 용선 제조 방법
EP3453773A1 (de) * 2017-09-06 2019-03-13 Primetals Technologies Austria GmbH Reduktionsgasgewinnung aus gesättigtem topgas
RU176514U1 (ru) * 2017-11-22 2018-01-22 Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" Моноблок конвертора природного газа с теплообменным оборудованием и высокотемпературным парогенератором
CN109181784B (zh) * 2018-09-27 2020-06-12 中国成达工程有限公司 一种将粗合成气中多组分复杂有机硫转化为硫化氢的装置及工艺
CN111253973A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 浙江天禄环境科技有限公司 一种气化还原制备合成气的方法和系统
CN111268645B (zh) * 2020-01-21 2022-04-08 华烁科技股份有限公司 一种含有co的原料气变换及热回收方法
CN111471489A (zh) * 2020-04-01 2020-07-31 华东理工大学 一种含碳固体废弃物制备合成气的方法及装置
CN116888281A (zh) * 2020-12-18 2023-10-13 保尔沃特股份公司 用于dri制造的智能氢气生产
LU500065B1 (en) 2021-04-20 2022-10-20 Wurth Paul Sa Method of operating an electric arc furnace, electric arc furnace and steel mill

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062673A (en) * 1975-12-22 1977-12-13 Robert Ames Norton Flash smelting of iron with production of hydrogen of hydrogenation quality
JPS54126618A (en) * 1978-02-21 1979-10-02 Hsieh Jack Method and apparatus for directly reducing iron ore
JPS60139790A (ja) * 1983-12-28 1985-07-24 Jgc Corp 固形廃棄物分解ガスの精製法
JPS61275101A (ja) * 1985-04-27 1986-12-05 ル−ルコ−レ・アクチエンゲゼルシヤフト 化学物質の製造方法
JPH10236801A (ja) * 1996-07-15 1998-09-08 Ebara Corp 有機性廃棄物の資源化方法及び資源化装置
JPH10510590A (ja) * 1995-10-10 1998-10-13 ヴォエスト−アルピーネ インデュストリーアンラーゲンバウ ゲーエムベーハー 粒状鉄含有材料の直接還元方法および該方法を実施するためのプラント
JPH10510589A (ja) * 1995-10-10 1998-10-13 ヴォエスト−アルピーネ インデュストリーアンラーゲンバウ ゲーエムベーハー 粒状酸化鉄含有材料の直接還元方法及び該方法を実施するためのプラント
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

Family Cites Families (13)

* 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
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
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
UA6004A1 (uk) * 1985-05-21 1994-12-29 Ман Гутехоффнунгсхютте Гмбх Спосіб одержання електроенергії із вуглеутримаючого палива
DE3600432A1 (de) 1985-05-21 1987-02-05 Gutehoffnungshuette Man Verfahren zum vergasen eines kohlenstoffhaltigen brennstoffs, insbesondere kohle
AT406271B8 (de) * 1997-08-18 2000-05-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zur direktreduktion von teilchenförmigem eisenoxidhältigem material
GB0024672D0 (en) * 2000-10-09 2000-11-22 Cromptons Leisure Machines Ltd A prize vending machine
US6685754B2 (en) 2001-03-06 2004-02-03 Alchemix Corporation Method for the production of hydrogen-containing gaseous mixtures
FR2891277B1 (fr) 2005-09-28 2008-01-11 Air Liquide Procede de conversion de gaz hydrocarbones en liquides mettant en oeuvre un gaz de synthese a flaible ratio h2/co
EP1939138A1 (en) 2006-12-08 2008-07-02 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. A process of increasing the hydrogen/carbon monoxide molar ratio in a synthesis gas

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4062673A (en) * 1975-12-22 1977-12-13 Robert Ames Norton Flash smelting of iron with production of hydrogen of hydrogenation quality
JPS54126618A (en) * 1978-02-21 1979-10-02 Hsieh Jack Method and apparatus for directly reducing iron ore
JPS60139790A (ja) * 1983-12-28 1985-07-24 Jgc Corp 固形廃棄物分解ガスの精製法
JPS61275101A (ja) * 1985-04-27 1986-12-05 ル−ルコ−レ・アクチエンゲゼルシヤフト 化学物質の製造方法
JPH10510590A (ja) * 1995-10-10 1998-10-13 ヴォエスト−アルピーネ インデュストリーアンラーゲンバウ ゲーエムベーハー 粒状鉄含有材料の直接還元方法および該方法を実施するためのプラント
JPH10510589A (ja) * 1995-10-10 1998-10-13 ヴォエスト−アルピーネ インデュストリーアンラーゲンバウ ゲーエムベーハー 粒状酸化鉄含有材料の直接還元方法及び該方法を実施するためのプラント
JPH10236801A (ja) * 1996-07-15 1998-09-08 Ebara Corp 有機性廃棄物の資源化方法及び資源化装置
WO2002030553A2 (en) * 2000-10-13 2002-04-18 Oroboros Ab A process for reducing net greenhouse gas emissions from carbon-bearing industrial off-gases and a compression engine fuel produced from said off-gases

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018520227A (ja) * 2015-05-11 2018-07-26 ミレーナ−オルガ ジョイント イノベーション アセッツ ベローステン フェンノートシャップMILENA−OLGA Joint Innovation Assets B.V. 合成ガスを処理するための方法及びシステム
JP2021130827A (ja) * 2015-05-11 2021-09-09 ミレーナ−オルガ ジョイント イノベーション アセッツ ベスローテン フェンノートシャップMILENA−OLGA Joint Innovation Assets B.V. 合成ガスを処理するための方法及びシステム

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110097875A (ko) 2011-08-31
RU2011125340A (ru) 2012-12-27
WO2010057767A1 (de) 2010-05-27
AU2009317452B2 (en) 2014-02-20
CN102256894A (zh) 2011-11-23
US20110284800A1 (en) 2011-11-24
AU2009317452A1 (en) 2010-05-27
RU2515325C2 (ru) 2014-05-10
CN102256894B (zh) 2013-11-27
WO2010057767A9 (de) 2010-12-29
AR074367A1 (es) 2011-01-12
US8821760B2 (en) 2014-09-02
CA2744280A1 (en) 2010-05-27
AT507632A1 (de) 2010-06-15
EP2356067A1 (de) 2011-08-17
CA2744280C (en) 2016-10-25
UA106053C2 (uk) 2014-07-25
TW201026601A (en) 2010-07-16
BRPI0921381A2 (pt) 2015-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8821760B2 (en) Method and device for producing a raw synthesis gas
US8940076B2 (en) Method for producing direct reduced iron with limited CO2 emissions
US7608129B2 (en) Method and apparatus for producing direct reduced iron
JP5857054B2 (ja) 水素および一酸化炭素を含有した還元ガスを供給源として用いて直接還元鉄を製造する方法並びに装置
US20150329930A1 (en) Reformer-gas-based reduction process with decarbonization of the fuel gas for the reformer
CN103764854B (zh) 用于处理来自生铁制造设备的排气和/或合成气的方法
CN102181315B (zh) 一种煤焦化及其热解煤气制天然气工艺
KR101153358B1 (ko) 이산화탄소 발생량을 저감하는 용철 제조 장치
EA017978B1 (ru) Способ получения железа прямого восстановления
KR20090101382A (ko) 가스/스팀 터빈 발전소에서 전기 에너지를 생성하는 방법 및 설비
WO2009037587A2 (en) Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier
CN102481516A (zh) 从废气如来自生产生铁的装置中的废气或来自合成气装置中的废气中除去二氧化碳的方法
CN108474048A (zh) 通过使用合成气来生产高碳dri的方法和系统
KR20140048898A (ko) 탄화수소와 수소 모두를 함유하는 가스 스트림을 사용한 금속 산화물의 환원
TWI491734B (zh) 使用具有高一氧化碳含量之合成氣體製造直接還原鐵的方法
JP4515975B2 (ja) 改質ガスを利用するシステム及び方法
JPH059140A (ja) 銑鉄・メタノール製造プラント
WO2026078644A1 (en) Methods and systems for direct reduction of iron oxides utilizing ammonia as source of reducing gas
KR20140115350A (ko) 높은 일산화탄소 함유량을 갖는 합성가스를 이용하는 직접환원철의 제조방법 및 그 시스템
KR20230116442A (ko) 제철 부생가스를 이용한 환원가스 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120925

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140203

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20140325

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20140401

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150105