本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種通過使用裝有鐵礦石和含碳的還原劑的高爐同時生產(chǎn)鐵和含有CO和H2的粗合成氣的方法，其中，向高爐輸送的含碳的還原劑的量大于鐵生產(chǎn)所需要的燃料量。向高爐輸送工業(yè)純氧用于高爐工藝和用于生產(chǎn)粗合成氣。此外，為了控制作為高爐煤氣離開高爐的粗合成氣的CO/H2-比例和/或調(diào)適氧氣噴射的噴入溫度，向高爐額外輸送CO2和/或水蒸汽。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】同時生產(chǎn)鐵和含有CO和H2的粗合成氣的方法本專利技術(shù)涉及一種同時生產(chǎn)鐵和含有⑶和H2的粗合成氣的方法。合成氣是氣體混合物，其用于合成反應(yīng)并且主要由CO和壓組成。對于某些CO/ H2-組合，基于其來源或其應(yīng)用形成特別的名稱，如，水煤氣，裂解氣，甲醇-合成氣或羰基合成氣。合成氣可以用作生產(chǎn)液態(tài)動力燃料的原料混合物，例如，可以采用合成氣在費-托法中生產(chǎn)柴油動力燃料。可以按照MTG-工藝(甲醇制汽油技術(shù))生產(chǎn)汽油動力燃料，其中合成氣首先轉(zhuǎn)化成甲醇，而后在進一步的工藝步驟中甲醇再轉(zhuǎn)化成汽油。原則上所有含碳的材料都可以用于生產(chǎn)合成氣。屬于此的不僅有化石燃料煤，石油和天然氣還有其它原料，例如，塑料，泥炭，木材或其它生物質(zhì)，如，城市或農(nóng)業(yè)廢物。如果使用固體材料，則首先必須耗費地將其粉碎，然后可以通過部分氧化或水蒸汽裂解生產(chǎn)粗合成氣，然后在進一步的步驟中對粗合成氣進行處理。所有這些措施都造成高的投資成本， 這對由合成氣生產(chǎn)液態(tài)燃料是個阻礙。在US4013454中介紹了一種同時生產(chǎn)鐵和甲醇或氨的方法。向高爐中加入鐵礦石，含碳的還原劑和由氧和(X)2形成的可燃氣體。在高爐工藝中產(chǎn)生含大約80%的CO和 20%的(X)2的高爐煤氣。高爐煤氣通過化學(xué)反應(yīng)以及吸附過程被處理成可以用于甲醇工藝或氨工藝的合成氣。將基本上由CO和(X)2組成的高爐煤氣轉(zhuǎn)化成適合甲醇工藝或氨工藝的合成氣要求多個附加工藝階段并因而需要額外的投資。本專利技術(shù)的任務(wù)是，不僅降低生產(chǎn)合成氣的投資成本和操作成本并且改善CO2平衡。本專利技術(shù)的主題以及此項任務(wù)的解決方案是一種通過使用裝有鐵礦石和含碳還原劑的高爐同時生產(chǎn)鐵和含有CO和吐的粗合成氣的方法，其中，-向高爐輸送的含碳的還原劑的量大于鐵生產(chǎn)所需要的燃料量。-向高爐輸送用于高爐工藝和用于生產(chǎn)粗合成氣的工業(yè)純氧和-向高爐額外輸送(X)2和/或水蒸汽，以便控制作為高爐煤氣離開高爐的粗合成氣的co/H2-比例和/或調(diào)適氧氣噴射的噴入溫度。通常，從上方分層地向高爐裝入鐵礦石和焦炭，裝料向下滑入高爐的總是較熱的區(qū)域，在高爐的靠下的部分噴入氧氣。部分含碳的還原劑由此燃燒生成上升至鐵礦石堆中的CO2和CO。鐵礦石被上升的氣體和熱的含碳還原劑還原為金屬鐵。按照本專利技術(shù)，與純鐵生產(chǎn)相比，還向高爐輸送額外量的含碳還原劑。為了使粗合成氣的產(chǎn)量最大化，該額外的量可以以焦炭，煤，石油，塑料，天然氣，再循環(huán)氣，焦爐氣或廢氣形式輸送。氧氣量與燃料量相匹配并且同樣是大于純鐵生產(chǎn)所需要的量。根據(jù)本專利技術(shù)，高爐工藝應(yīng)如此實施，使得高爐煤氣已經(jīng)含有CO和H2并且它們的量比例與期望的合成氣組成相當(dāng)或至少是接近。此外，優(yōu)選如此實施高爐工藝，使得作為高爐煤氣排出的粗合成氣的CO2份額低。為了控制CO/H2-份額，向高爐額外輸送CO2和/或水蒸汽。CO2可與焦炭反應(yīng)生成C0:C+C02 —2C0。此外，可以使用(X)2以與H2反應(yīng)生成CO和水CO2+H2 — CO+H2O。如果同樣加入水蒸汽作為附加成分來控制離開高爐的高爐煤氣的co/H2-含量，那么水蒸汽可在高溫下在高爐中與焦炭反應(yīng)生成 CO和H2 :C+H20 — C0+H2。此外，也可以使用水蒸汽使CO轉(zhuǎn)化成(X)2和H2 CCHH2O — 0)2+H2。用本專利技術(shù)的方法可以明顯成本有利地生產(chǎn)技術(shù)條件適合的合成氣，因為將利用現(xiàn)有的鐵生產(chǎn)設(shè)備。在按照本專利技術(shù)同時生產(chǎn)合成氣和鐵時，運行成本也較低，因為輸送的絕大部分燃料是鐵生產(chǎn)所需的。與傳統(tǒng)的方法相比CO2-平衡明顯更有利。從所輸送的燃料中同時生產(chǎn)兩種產(chǎn)品。因為高爐煤氣被用作合成氣，除了鐵還可以生產(chǎn)出額外的有價值的物質(zhì) (wertstoff)。高爐煤氣不僅供熱性預(yù)熱可燃氣體，而且本身還可以作為物質(zhì)使用并且形成用于其它產(chǎn)品例如，柴油，汽油或甲醇的原材料。與傳統(tǒng)的高爐工藝相比，僅對燃料有少量的額外需求。這比用于分開操作的方法的燃料總量明顯低很多。作為對額外的燃料需求的補償，獲得另一種有價值的物質(zhì)，例如，柴油動力燃料，對于柴油動力燃料在傳統(tǒng)的通過煤氣化來生產(chǎn)時，還必須再次汽化接近相同量的煤。通過用工業(yè)純氧操作高爐工藝可以在高爐內(nèi)達到高的反應(yīng)溫度。這使得可以實現(xiàn)放棄對氧氣預(yù)熱。通過使用工業(yè)純氧來生產(chǎn)粗合成氣提供更高產(chǎn)率的合成氣，因為與傳統(tǒng)的利用空氣預(yù)熱的運行方式相比，在這里不需要消耗高爐煤氣來進行預(yù)熱。即使必須預(yù)熱氧氣，為此所需的高爐煤氣的量也比在傳統(tǒng)的高爐工藝中低，因為待預(yù)熱的氧氣流比額外含有氮氣的空氣流小得多。此外，在使用純氧時，所生產(chǎn)的粗合成氣不含氮氣。這顯著簡化了進一步的處理，因為不需要進行耗費的氮分離。通過使用純氧最終也使高爐工藝的 CO2-平衡得以改善，因為不會為了空氣預(yù)熱而損失高爐煤氣。在傳統(tǒng)的高爐工藝中有大約三分之一的高爐煤氣需要被用于空氣預(yù)熱，并且在這時轉(zhuǎn)化成CO2。在按照本專利技術(shù)的供氧工藝中，這些量的高爐煤氣可額外地用作合成氣并且可以用于生產(chǎn)有價值的物質(zhì)。按照本專利技術(shù)的方法的另一個實施方案設(shè)計為，向高爐輸送使粗合成氣中的硫含量最小化的物質(zhì)。為此優(yōu)選碳酸鈣和鐵礦石一起輸送。按照本專利技術(shù)的方法的另一個優(yōu)選的實施方案設(shè)計為，部分粗合成氣返回到高爐中。粗合成氣含有C0，而CO繼而又作為鐵礦石的還原劑。作為高爐煤氣離開高爐的粗合成氣被除塵并且然后可以作為有價值的物質(zhì)使用。 如果作為高爐煤氣產(chǎn)生的粗合成氣還不具有技術(shù)條件適合的C0/H2-比例，則應(yīng)從外部來源向高爐混入CO和/或H2,或借助CO-轉(zhuǎn)化通過添加水蒸汽使粗合成氣轉(zhuǎn)化成吐和C02。這樣向高爐輸送的CO2也可以從離開高爐的粗合成氣生產(chǎn)。適宜的是，向高爐輸送的CO2由經(jīng)受CO轉(zhuǎn)化的粗合成氣生產(chǎn)。按照本專利技術(shù)的方法的有利實施方案設(shè)計為，至少一部分粗合成氣借助CO-轉(zhuǎn)化通過添加水蒸汽轉(zhuǎn)化成H2和CO2并且在后接的變壓吸附設(shè)備(變壓吸附法PSA設(shè)備)中獲得 H2,其中，為了調(diào)適溫度，來自變壓吸附設(shè)備的富含CO2的廢氣流重新返回到高爐。尤其是可以利用來自變壓吸附設(shè)備的富含(X)2的廢氣流來冷卻氧氣噴射。在一個特別有利的方法變型里，在焦爐中生產(chǎn)混入高爐煤氣的含吐的粗煤氣。在此已經(jīng)證明有利的是，首先凈化煉焦廠煤氣并在吸附設(shè)備中將H2與殘余氣體分離。然后H2 氣流可以有針對性地被配料給從高爐排出的高爐煤氣。這種協(xié)調(diào)地由高爐工藝和焦爐工藝生產(chǎn)合成氣，經(jīng)證明特別有利，因為，在高爐中生產(chǎn)富含CO的粗煤氣，并在焦爐中生產(chǎn)富含 H2的粗煤氣。在合成氣生產(chǎn)時這兩種工藝相互補充。此外，大多的煉焦廠都位于高爐附近， 因為高爐工藝需要焦炭。也可以使用煤的氣化設(shè)備，天然氣-部分氧化設(shè)備(POX)，自熱式重整器或蒸汽重整器作為外部氫源。也可以通過有針對性的運行方式把第二個高爐調(diào)節(jié)到H2生產(chǎn)。本專利技術(shù)的另一個優(yōu)點在于，例如，如果多個高爐位于一個位置或在一個位置附近，可以把多個高爐的合成氣匯聚在一起，并且以較大的規(guī)模，就是說，以精煉廠的規(guī)模并因此以總體上成本有利的方式進行進一步的合成與產(chǎn)品處理?；蛟S也可以在現(xiàn)有的精煉廠進行處理。其它生產(chǎn)合成氣的設(shè)備，例如，煤的氣化設(shè)備，再生性原料的氣化設(shè)備，和類似的設(shè)備也可以低成本地集成在一個綜合建筑內(nèi)。 按照本專利技術(shù)的方法生產(chǎn)的粗合成氣可以用在不同的生產(chǎn)方法中，例如，可以用于費-托法的情況中以生產(chǎn)動力燃料。同樣，該合成本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·曼策爾，
申請(專利權(quán))人：蒂森克虜伯伍德有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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