基于重整气体的还原方法,其中返回还原废气并对用作重整器的燃烧气体的废气组分脱碳的制作方法_2

文档序号:9804690阅读:来源:国知局
[0025]如果在它用作燃烧气体之前不向该贫⑶2的转化气体中混入任何物质,则该贫⑶2 转化气体是燃烧气体。如果混入某些物质例如气态烃到该贫c〇2转化气体中,则这是燃烧气 体的组分。
[0026] 本发明另外的一个优点是,在任选的分离水之后,燃烧废气可以极其有效的用作 密封气体。密封气体定义为不可燃的和惰性的气体,用于对工艺气体出口密封和用于在材 料上提供惰性气氛。所谓的密封气体例如用于原料添加和用于还原竖炉中的竖炉排放,或 者用于热传送带。在本发明的方法中,在任选地将水从燃烧废气中分离之后所获得的气体 包含作为主要成分的氮气和几乎不含C0 2。作为对比,根据W02006135984的图1的方法所产 生的燃烧废气包含18-20体积%的C02,其会导致在与还原方法的产物(例如在还原竖炉中的 竖炉排放或者热传送带中)例如热的DRI (直接还原的铁)接触时的再氧化反应和因此导致 产物减损。当本发明所生产的燃烧废气用作密封气体时,不会引起这种风险。
[0027] 归因于所产生的转化气体的高温,在本发明的方法中必需在C02除去之前冷却所 述的转化气体,来获得除去C0 2所需的温度,优选是30_60°C。在该转化反应过程中引入的, 但是未转化的水蒸气也优选通过冷凝从该转化气体中除去。
[0028] 此外,在C0转化反应之前,必需对用于获得燃烧气体的部分量的炉顶气除尘,目的 是将由沉积物所产生的维护费用和对于设备部件的损坏保持为低,来保证设备高的利用率 以及符合关于释放到环境中的气体灰尘含量的环境法规。该除尘可以通过湿或者干法来进 行。干除尘的优点是热含量能够用于在所需的温度进行C0转化反应。来自还原单元的炉顶 气的出口温度典型的是250-500° C。对于随后的方法步骤最佳的温度控制来说,可能需要例 如通过冷却、加热或者水蒸发来调整该温度。热含量有利的是用于产生蒸气,其是进行C0转 化反应所需的。还有利的是进行C0转化反应所需的蒸气是在本发明方法的其他位置上获得 的。
[0029] 在湿除尘的情况中,在进行C0转化反应之前可能必须将顶部气流加热,来确保获 得C0转化反应所需的气流温度。
[0030] 该除尘可以以这样的方式来进行,即,对全部的炉顶气除尘,并且在这种除尘之 后,将部分量分支出来获得燃烧气体,或者该除尘可以在该部分量已经分支出以获得燃烧 气体之后进行。
[0031] 作为举例,在C02除去过程中所产生的C02可以压缩、浓缩和/或固定,来降低所述方 法排放到大气中的C0 2排放物的含量。
[0032] 本发明还涉及一种进行本发明方法的设备,其具有还原单元来将金属氧化物还原 成金属化材料,其具有重整器来进行下面混合物的催化重整: -含有二氧化碳(C02)和/或水蒸气(H20)的气体,和 -气态经, 其中该重整器具有用于供给所述混合物的混合物供给管线,和其中该重整器具有连接 到氧气供给管线的燃烧器,用于通过燃烧气体的燃烧来提供热量,所述设备具有排出管线, 用于从重整器排出燃烧废气,所述设备具有还原气体供给管线,用于将热的还原气体从重 整器供给到还原单元中, 所述设备具有排放管线,用于从还原单元中排放炉顶气, 其中该燃烧器是经由从排放管线分支出的连接管线连接到排放管线的,和其中在还原 单元和该排放管线分支出的连接管线之间的排放管线中,或者在连接管线中至少存在着除 尘设备, 特征在于从排放管线观察,CO转化反应器、气体冷却设备和c〇2除去设备是先后存在于 在任选存在的除尘装置与燃烧器之间的连接管线中。
[0033] 该气态烃典型地是天然气,甲烷或者丙烷。
[0034] 根据一种实施方案,气态烃的烃供料管线通入连接管线中,作为其结果,如果需 要,可以混入气态烃来获得具有期望的热值的燃烧气体。
[0035] 在这种情况中,从排放管线观察,气态烃的烃供料管线可以通入C02除去设备下游 的连接管线中。
[0036]根据一种实施方案,该除尘设备是干除尘设备,例如旋风除尘器,热气过滤器或者 袋式过滤器。
[0037] 根据另外一种实施方案,该除尘设备是湿除尘设备。
[0038] 还可以存在着多于一种除尘设备。它们可以例如都布置在还原单元和从排放管线 中分支出的连接管线之间的排放管线中和布置在连接管线中。
[0039] 根据一种实施方案,在这种情况中作为举例,湿除尘设备布置在还原单元和从排 放管线分支出的连接管线之间的排放管线中,和干除尘设备布置在连接管线中。
[0040] 在这种情况中,气体加热设备优选存在于湿除尘设备和C0转化反应器之间的连接 管线中。
【附图说明】
[0041] 在下面的上下文中,本发明将参考多个示例性附图进行更详细的解释。
[0042] 图1表示了本发明的具有湿除尘的设备。
[0043] 图2表示了本发明的具有组合的湿和干除尘的设备。
[0044] 图3表示了本发明的具有纯干除尘和冷却炉顶气的设备。
[0045]图4表示了对应于图2的方法,这里含有二氧化碳(C02)和/或水蒸气(H20)的气体来 源于不同于图2的来源。
【具体实施方式】
[0046] 在图1中,将金属氧化物3(在本情况下是氧化铁)经由氧化物加入设备2例如作为 球团矿或者块矿加入到还原单元1中,这里是固定床还原竖炉。该炉顶气(其是在金属氧化 物还原成金属化材料过程中,在还原单元中由还原气体来生产的)是经由排放管线5从该还 原单元排放的。压缩机17a、17b存在于该排放管线5中来克服设备中出现的压降。炉顶气和 气态烃的混合物,在这种情况中所述气态烃是天然气,是经由混合物供给管线6供给到重整 器4中,来催化重整炉顶气和气态烃的混合物。这里,天然气是经由天然气管线7来供给的。 重整器4具有燃烧器8a,8b,8c,来通过燃烧气体燃烧来提供重整所需的热。在重整器4中所 形成的热的还原气体是经由还原气体供给管线9供给到还原单元1中的。该燃烧废气是经由 排出管线10从重整器中排出的,用于排出燃烧气体在重整器中燃烧过程中所产生的燃烧废 气。在这种方法中,燃烧废气流出重整器4。
[0047] 排出管线10包含设备11,用于冷却燃烧废气和用于从燃烧废气中除水。冷却和除 水是在同一个设备中进行的。排出管线10导入到烟囱中,燃烧废气能够通过其释放到环境 中。
[0048]蒸气(其可以用于C0转化)也可以通过设备11来生产或者通过另外的工艺废热来 生产,例如来自炉顶气或者C0转化后的转化气体的工艺废热来生产。
[0049]燃烧器8a,8b,8c具有用于供给燃烧气体的设备,其用连接管线12来代表,该连接 管线从排放管线5上分支出。将燃烧气体通过连接管线12供给到燃烧器8a,8b,8c中。
[0050] 燃烧气体燃烧所需的氧经由用于供给氧气的氧气供给管线13(在这种情况中依靠 空气)供给到燃烧器8a,8b,8c。将空气依靠鼓风机14供给到氧气供给管线中。
[0051] 排出管线10中具有用于加热氧气供给管线13中所输送的空气的设备,在这种情况 中是同流换热器15,用于氧气供给管线13中的空气与排出管线10中的燃烧废气之间的间接 热交换。
[0052]此外,排出管线10中具有用于加热混合物供给管线6中的炉顶气和气态烃的混合 物的设备,在这种情况中是同流换热器16,用于混合物供给管线6中的炉顶气和气态烃的混 合物与排出管线10中的燃烧废气之间的间接热交换。
[0053] 除尘设备18(在这种情况中是湿除尘设备)存在于还原单元1和连接管线12分支点 之间的排放管线5中。
[0054] 从排放管线5的分支点起观察,气体加热设备19(在这种情况中是用于间接热交换 的同流换热器)、C0转化反应器20、气体冷却设备21和C0 2除去设备22先后存在于连接管线 12中。
[0055] 这里,从所述的连接管线从排放管线5分支的点观察,蒸气供给管线23在C0转化反 应器20上游通入连接管线12中。
[0056] 从C0转化反应器20中产生的蒸气的排放是用由该反应器引出的虚线箭头表示的。 来自气体冷却设备21的冷凝物的排放是用箭头表示的,其自冷却设备21引出。来自C0 2除去 设备22的富含C02气体的排放是用自该设备引出的虚线箭头表示的。作为举例,该富含0) 2的 气流可以被固定(sequestriert)。
[0057] 从排放管线观察,气态烃的烃供料管线24在C02除去设备22下游通入连接管线12 中。
[0058] 用箭头表示,在还原单元1中
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