[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

WO2019037885A1 - Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes - Google Patents

Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes Download PDF

Info

Publication number
WO2019037885A1
WO2019037885A1 PCT/EP2017/074857 EP2017074857W WO2019037885A1 WO 2019037885 A1 WO2019037885 A1 WO 2019037885A1 EP 2017074857 W EP2017074857 W EP 2017074857W WO 2019037885 A1 WO2019037885 A1 WO 2019037885A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
plant
line system
gas
gas line
carbon dioxide
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/074857
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Krüger
Original Assignee
Thyssenkrupp Ag
Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag
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 Thyssenkrupp Ag, Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag filed Critical Thyssenkrupp Ag
Priority to CN201780094164.7A priority Critical patent/CN110997946A/zh
Priority to EP17784885.0A priority patent/EP3673088A1/de
Priority to US16/638,502 priority patent/US20210123110A1/en
Publication of WO2019037885A1 publication Critical patent/WO2019037885A1/de

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B5/00—Making pig-iron in the blast furnace
    • C21B5/06—Making pig-iron in the blast furnace using top gas in the blast furnace process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
    • C21B13/0073—Selection or treatment of the reducing gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B7/00—Blast furnaces
    • C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
    • F27D—DETAILS OR ACCESSORIES OF FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS, IN SO FAR AS THEY ARE OF KINDS OCCURRING IN MORE THAN ONE KIND OF FURNACE
    • F27D17/00—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases
    • F27D17/008—Arrangements for using waste heat; Arrangements for using, or disposing of, waste gases cleaning gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
    • C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
    • C21B2100/20—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases
    • C21B2100/22—Increasing the gas reduction potential of recycled exhaust gases by reforming
    • 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
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a plant network for pig iron production and a method for operating the plant network.
  • a plant network comprises a furnace for producing pig iron, a furnace gas line system for at least one furnace gas stream obtained in the production of pig iron, wherein the furnace gas stream has a composition comprising at least carbon monoxide and / or carbon dioxide and in particular nitrogen, a hydrogen source, a H 2 gas line system at least one hydrogen-containing gas flow stream emitted from the hydrogen source, at least one mixing device being provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one furnace gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream stream emitted from the hydrogen source and having a mixed gas line system for the at least one mixed gas and a chemical plant the mixed gas line system is connected.
  • blast furnace route iron ores, aggregates and coke and other reducing agents such as coal, oil, gas, biomass, recycled waste plastics or other carbon and / or hydrogen-containing materials are used in the blast furnace to produce pig iron.
  • the products of the reduction reactions inevitably arise CO, C0 2 , and in particular hydrogen and water vapor.
  • a blast furnace top gas withdrawn from the blast furnace process which is also referred to as blast furnace gas and / or blast furnace gas, frequently has a high content of nitrogen in addition to the abovementioned constituents and may also contain impurities.
  • blast furnace top gas typically contains 35 to 60% by volume of N 2 , 20 to 30% by volume of CO, 20 to 30% by volume of CO 2 and 2 to 15% by volume of H 2 .
  • About 30 to 40% of the blast furnace gas produced during the production of pig iron usually becomes used for heating the hot blast for the blast furnace process in blast furnaces;
  • the remaining top gas can be used for example in other areas of the plant also externally for heating purposes or for power generation.
  • the plant network with a blast furnace can optionally be operated in conjunction with a coking plant.
  • the plant network described above additionally comprises a coke oven plant, in which coal is converted into coke by a coking process.
  • coke oven gas which contains a high hydrogen content and considerable amounts of CH 4 .
  • coke oven gas contains 55 to 70 vol.% H 2 , 20 to 30 vol.% CH 4 , 5 to 10 vol.% N 2, and 5 to 10 vol.% CO.
  • the coke oven gas shares in C0 2 , NH 3 and H 2 S.
  • coke oven gas is used, for example, in various plant areas for heating purposes and in the power plant process for generating electricity.
  • Koksofengas is separated into a hydrogen-rich gas stream and a CH 4 and CO contained residual gas stream, the residual gas stream is fed to the blast furnace process and the hydrogen-rich gas stream is mixed with blast furnace gas and further processed to a synthesis gas.
  • EP 0 200 880 A2 it is known to mix converter gas and coke oven gas and to use it as synthesis gas for a methanol synthesis.
  • the smelting furnace reduction route involves processes in which ores are reduced in a two-stage process. In the first stage, the ores are prereduced to sponge iron and in the second stage, the sponge iron using coal, possibly coke and Converted oxygen to pig iron.
  • a smelting furnace reduction method with a smelting reduction furnace for example, the Corex method and the Fi n ex method are known.
  • the exhaust gases produced in the smelting furnace reduction process typically contain 10 to 20% by volume of H 2 , 30 to 50% by volume of CO 2 , 0 to 5% by volume of CH 4 , 0 to 10% by volume of N 2 and 30 to 50 vol.% C0.
  • the direct reduction route relates to processes in which only the oxygen is extracted from the ores, and the gangue constituents of the ores remain in the so-called sponge iron.
  • the Midrex or HYL direct reduction process in particular, which produces sponge iron DRI (Direct Reduced Iron) or HBI (Hot Briquetted Iron) as solid, prereduced feedstock for downstream processes, are known.
  • This DRI or HBI is essentially melted down in electric arc furnaces, used as a scrap set in the oxygen steel converter, or used as HBI in blast furnaces in some cases to reduce the reductant demand and increase performance.
  • Reduction gas production occurs in most direct reduction processes by converting natural gas to hydrogen and carbon monoxide.
  • the object of the invention is to further improve the economy of the overall process and to provide a system component and / or process step that is as simplified as possible, uncomplicated and low-grade / low-level system composite, in which furnace gas is provided for further processing in a chemical plant, in particular for methanol synthesis becomes.
  • a plant network is to be specified, with which it is possible to reduce the costs of pig iron production.
  • furnace gas is to be used, which is obtained as a waste product in an industrial process.
  • the process steps should be chosen so that the gas components of the furnace gas are largely completely transferred and with the necessary for the chemical plant shares.
  • the subject of the invention is a system combination with a furnace for hot metal production, a furnace gas line system for at least one furnace gas flow stream, which is obtained in the production of pig iron, wherein the furnace gas flow rate has a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide, a hydrogen source, a H 2 gas line system for at least a hydrogen-containing gas flow stream emitted from the hydrogen source, at least one mixing device being provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one furnace gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, the at least one mixing device being connected to the furnace gas line system and to the H 2 gas line system is connected and wherein the at least one adjusted mixed gas at least a stoichiometric mixing ratio of a dividend with the difference amount of the molar amounts Hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and from a divisor with the
  • Another object of the invention is a method for operating a plant network comprising a furnace for pig iron production, a furnace gas line system for at least one furnace gas stream obtained in the production of pig iron, wherein the furnace gas stream has a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide, a source of hydrogen H 2 -Gas niessystem for at least one of the hydrogen source emitted hydrogen-containing gas flow rate, at least one mixing device for adjusting at least one mixed gas from the at least one furnace gas stream and the at least one emitted from the hydrogen source hydrogen-containing gas flow is provided, the at least one mixing device to the furnace gas line system and the H 2 gas line system is connected and wherein the at least one adjusted mixed gas at least one stoichiometric mixing quotient of a dividend with the difference zbetrag of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as Subtrrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and a mixed gas line system
  • the present invention can be implemented in a plant network for pig iron production and in a method for operating a plant network.
  • the devices of the plant network can be present in a simple and / or multiple design.
  • the system combination according to the invention for producing pig iron has the advantage over conventional system connections that the furnace gas, in particular with an H 2 source, can be used for supply to a chemical plant from the raw gases produced in the production of pig iron.
  • the system network is simpler and less complicated with fewer system components and a reduced number of process steps.
  • the system network has an improved influenceability of the economy of the overall process.
  • the system network is to require a low investment and operating costs, especially with the possibility of saving gas conditioning.
  • gas generation should be low in emissions and environmentally friendly.
  • the plant network according to the invention with the chemical plant over conventional Chemical plants have the advantage that can be used as feed gases exhaust gases from, for example, plant networks for pig iron production, which can affect the economy and is more environmentally friendly.
  • the method according to the invention for operating a plant network has the advantage that the furnace gas can be used solely for supply to a chemical plant from the raw gases produced in the production of pig iron.
  • the method has a reduced number of process steps compared to conventional methods.
  • the method according to the invention for operating a plant network has the advantage that fossil energy carriers do not have to be used directly for gas production and in particular furnace gas is sufficient.
  • a furnace gas stream is understood to be a gas stream which has been withdrawn from the furnace process.
  • a furnace gas line system is understood to mean a system of gas lines which can be charged with gases produced at the furnace, in particular during the production of pig iron.
  • a hydrogen source in the context of the present invention is understood to mean a source which provides hydrogen.
  • a hydrogen source can be used, for example, in a plant for producing hydrogen, in a gas line leading to hydrogen gas, a pyrolysis plant, a steam reforming plant, a water gas shift plant, a pressure swing adsorption plant (PSA), in particular a coke oven gas (-Pressure-Swing).
  • PSA pressure swing adsorption plant
  • Adsorption plant for example, a plant-internal purge gas recirculation, a hydrogen-containing exhaust gas, in particular from a chemical plant or refinery, or a combination thereof.
  • the production of hydrogen can be carried out by electrolysis, preferably by electrolysis of water, wherein the electrolysis of water is expediently operated with electric power generated from renewable energy.
  • an H 2 gas line system is understood as meaning a system comprising at least one gas line which can be charged with hydrogen and / or hydrogen-rich fluid, or a combination thereof, provided by a hydrogen source, in particular obtained by electrolysis of water.
  • a mixing device in the context of the present invention is understood to mean a device with which a mixed gas comprising furnace gas and hydrogen and comprising at least a stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as Subtrrahend and from a divisor with the Amount of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide is prepared, understood.
  • a mixing device may be selected from a group of a venturi nozzle, a mixing vessel, a mixing station, a static mixer, an ejector, a pipe tee, or a combination thereof.
  • a mixed gas line system is understood to mean a system comprising at least one gas line which can be charged with a mixed gas comprising furnace gas and hydrogen and / or hydrogen-rich fluid or a combination thereof, wherein the mixed gas line system is fluidically connected to the mixing device and in the flow direction is arranged after the mixing device.
  • a chemical plant in the context of the present invention is understood to mean a plant with which organic compounds, in particular hydrocarbon compounds and oxygenates thereof, such as, for example, methanol, can be provided.
  • organic compounds in particular hydrocarbon compounds and oxygenates thereof, such as, for example, methanol
  • a chemical plant according to the invention from a mixed gas comprising at least a stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, chemical products , Such as methanol or other hydrocarbon compounds are produced.
  • the capacity of the chemical plant is regulated depending on the mixed gas volume supplied to these plants.
  • An essential one The challenge for the chemical plant is dynamic driving with changing plant loads.
  • the mode of operation with changing plant loads can be realized, in particular, by the fact that the chemical plant has a plurality of small units connected in parallel, which are switched on or off individually depending on
  • the composition of the kiln gas mass flow additionally comprises nitrogen.
  • the mixed gas adjusted with the at least one mixing device has a stoichiometric mixing ratio with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide in the range from 1 to 10, preferably in the range of 1.2 to 6, more preferably in the range of 1.8 to 4, most preferably in the range of 1.9 to 3, on.
  • CO or C0 2 is equal to 0.
  • the plant network additionally comprises at least one plant for gas purification, wherein the at least one plant for gas purification is connected to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system.
  • a plant for gas purification is understood to mean a plant which at least partially separates off those constituents of a furnace gas which could have unfavorable effects, in particular the efficiency, in downstream process steps.
  • gas cleaning is understood as meaning a one-stage or multi-stage purification, in particular selected from a group of mechanical sorting processes such as density, particle size, particle inertness, surface wettability, magnetizability, electrical mobility or a combination thereof, of chemical separation processes such as a separation based on chemical properties such as catalytic processes, desulfurization processes, oxygen removal processes or a combination thereof, thermal separation processes such as separation based on Boiling point, freezing point, sublimation, solubility or a combination thereof, understood.
  • the coarser dust particles are separated as gout dust in a first "dry" stage, in particular with a swirl, dust bag or a combination thereof.
  • Examples of the removal of interfering ingredients are tar, sulfur and sulfur compounds and dusts.
  • the chemical plant is subjected to a pressure in the range of 1 to 400 bar, preferably in the range of 20 to 200 bar, more preferably in the range of 50 to 130 bar, most preferably in the range of 60 to 80 bar.
  • the system network additionally comprises at least one system for gas compression, wherein the at least one system for gas compression is connected to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system.
  • the system for gas compression provides a pressure in the range of 1 to 400 bar, preferably in the range of 20 to 200 bar, more preferably in the range of 50 to 130 bar, most preferably in the range of 60 to 80 bar.
  • a downstream chemical plant can be charged with the aforementioned pressure ranges.
  • the plant network additionally comprises at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation, wherein the at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • a plant for carbon monoxide separation is understood to mean a plant which at least partially separates carbon monoxide.
  • the plant network additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the at least one further carbon dioxide source is connected to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system.
  • a carbon dioxide source in the context of the present invention is understood to mean a source which provides carbon dioxide.
  • a carbon dioxide source may comprise, for example, a carbon dioxide-containing mass flow, in particular fluid flow, resulting from a production plant with a carbon dioxide source.
  • a carbon dioxide source may also include a C0 2 scrubber, a CO shift unit, a C0 2 -rich fluid, such as a CO 2 -rich off-gas or a combination thereof.
  • the chemical plant connected to the mixed gas line system is selected from a group of a plant for producing methanol, a plant for producing higher alcohols, in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol , sec-butanol, tert-butanol, 1,4-butanediol or a combination thereof, a plant for producing alkanes, in particular methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, cycle hexane or a combination thereof, a Plant for the production of alkenes, in particular ethene, propene, but-1-ene, (Z) -but-2-ene, (E) -but-2-ene, 2-methylprop-l-ene, 1,3-butadiene or a combination thereof, a plant for the production of alkynes, in particular ethyne, prop
  • the composition of the furnace gas stream provided in step a) additionally comprises nitrogen.
  • the at least one mixed gas produced in step c) becomes a stoichiometric mixture quotient with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide in the range of 1 to 10, preferably in the range of 1.2 to 6, more preferably in the range of 1.8 to 4, most preferably in the range of 1.9 to 3, adjusted.
  • the plant network additionally has at least one gas purification plant, the at least one gas purification plant being connected to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system, the method being a further step e) the cleaning of the provided in step a) at least one furnace gas stream and / or provided in step b) provided hydrogen-containing gas stream and / or the at least one mixed gas produced in step c).
  • the system network additionally has at least one system for gas compression, the at least one system for gas compression being connected to the furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system, the method being a further step f) compressing the at least one stream of furnace gas provided in step a) and / or the hydrogen-containing gas stream provided in step b) and / or the at least one mixed gas produced in step c).
  • the compression in step f) is carried out at a pressure in the range of 1 to 400 bar, preferably in the range of 20 to 200 bar, more preferably in the range of 50 to 130 bar, most preferably in the range of 60 performed up to 80 bar.
  • the plant network additionally comprises a plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation, the process comprising, as a further step g), the at least partial separation of carbon monoxide and / or carbon dioxide.
  • the plant network additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the method for adjusting the stoichiometric mixture quotient of the produced at least one mixed gas as a further step h) comprises the supply of carbon dioxide from the further carbon dioxide source.
  • the order and / or the number of steps e) to h) is arbitrary.
  • a first preferred embodiment is a plant composite for pig iron production with
  • blast furnace gas conduit system for at least one blast furnace gas flow stream resulting from the production of pig iron, the blast furnace gas flow comprising a composition comprising at least nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide,
  • At least one mixing device is provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one blast furnace gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, wherein the at least one mixing device is connected to the blast furnace gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas at least one stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as Subtrrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and a mixed gas line system for the at least one mixed gas, which in the setting the at least one mixture quotient is obtained and has a chemical plant which is connected to the mixed gas line system.
  • Plant network according to one of the first preferred embodiments 1 to 2, characterized in that the plant network additionally comprises at least one plant for gas purification, wherein the at least one plant for gas purification at the Blast furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • System composite according to one of the first preferred embodiments 1 to 3, characterized in that the system composite additionally at least one system for
  • Plant network according to one of the first preferred embodiments 1 to 4, characterized in that the plant network additionally comprises at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation, wherein the at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation of the Blast furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • Plant network according to one of the first preferred embodiments 1 to 5 characterized in that the plant network additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the at least one further carbon dioxide source to the blast furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the
  • Plant network according to one of the first preferred embodiments 1 to 6, characterized in that the connected to the mixed gas line system chemical plant is selected from a group of a plant for the production of methanol, a
  • Plant for the preparation of higher alcohols in particular ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, 1,4-butanediol or a combination thereof, a plant for the production of alkanes, in particular methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, cyclohexane or a combination thereof, a plant for the production of alkenes, in particular ethene, propene, but-1-ene, (2) -but-2-ene , (E) -but-2-ene, 2-methylprop-l-ene, 1,3-butadiene or a combination thereof, a plant for the preparation of alkynes, in particular ethyne, propyne, 1-butyne, 2-butyne or a A combination thereof, a plant for the preparation of ethers, in
  • blast furnace gas conduit system for at least one blast furnace gas flow stream resulting from the production of pig iron, the blast furnace gas flow comprising a composition comprising at least nitrogen, carbon monoxide and carbon dioxide,
  • At least one mixing device is provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one blast furnace gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, wherein the at least one mixing device is connected to the blast furnace gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas comprising at least a stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and
  • a mixed gas line system for the at least one mixed gas which is obtained when adjusting the at least one mixture quotient and has a chemical plant which is connected to the mixed gas line system, comprising the following steps: a) providing the at least one blast furnace gas stream; b) providing the at least one hydrogen-containing gas mass stream emitted from the hydrogen source; c) producing at least one mixed gas by mixing the at least one blast furnace gas stream provided in step a) with the at least one hydrogen-containing gas stream provided in step b), wherein the at least one stoichiometric mixture quotient with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum amount of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide is adjusted; d) supplying the at least one mixed gas produced in step c) via the mixed gas line system to the chemical plant connected to the mixed gas system.
  • Method according to a first preferred embodiment 8 characterized in that the at least one mixed gas produced in step c) to a stoichiometric mixture quotient with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum of the molar Amounts of carbon monoxide and carbon dioxide in the range of 1.2 to 10, preferably in the range of 1.8 to 6, more preferably in the range of 1.9 to 4, most preferably in the range of 2 to 3, is set.
  • the plant network additionally comprises at least one gas purification plant, wherein the at least one gas purification plant is connected to the blast furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system wherein the method comprises, as a further step e), purifying the at least one blast furnace gas stream provided in step a) and / or the hydrogen-containing gas stream provided in step b) and / or the at least one mixed gas prepared in step c).
  • the system composite additionally at least one system for Gas compression, wherein the at least one gas compression system is connected to the blast furnace gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system, the method comprising, as a further step f), compressing the at least one blast furnace gas stream provided in step a) / or of the hydrogen-containing gas stream provided in step b) and / or of the at least one mixed gas produced in step c).
  • step f) at a pressure in the range of 1 to 400 bar, preferably in the range of 20 to 200 bar, more preferably in the range of 50 to 130 bar, very particularly preferably carried out in the range of 60 to 80 bar.
  • the method comprises as a further step g) the at least partially separating carbon monoxide and / or carbon dioxide.
  • the plant composite additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the method for adjusting the stoichiometric mixture quotient of the produced at least one mixed gas as a further step h) the supply of carbon dioxide from the further carbon dioxide source.
  • a second preferred embodiment is a plant assembly for pig iron production with a smelting reduction furnace for pig iron production, a smelting reduction furnace gas conduit system for at least one smelting reduction furnace gas stream obtained in the production of pig iron the smelting reduction gas gas flow has a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide,
  • At least one mixing device for adjusting at least one mixed gas from the at least one smelting reduction gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, the at least one mixing device being connected to the smelting reduction gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas at least one stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as Subtrrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and a mixed gas line system for the at least one mixed gas, which in the setting the at least one mixture quotient is obtained and has a chemical plant which is connected to the mixed gas line system.
  • Plant composite according to a second preferred embodiment 1 characterized in that the composition of the
  • Plant network according to one of the second preferred embodiments 1 to 3, characterized in that the plant network additionally comprises at least one plant for gas purification, wherein the at least one plant for gas purification at the Smelting reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • Plant network according to one of the second preferred embodiments 1 to 4 characterized in that the plant network additionally comprises at least one gas compression system, wherein the at least one gas compression system to the smelting reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected , Plant network according to one of the second preferred embodiments 1 to 5, characterized in that the plant network additionally comprises at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation, wherein the at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation of the Smelting reduction gas line system and / or the H 2 - gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • Plant network according to one of the second preferred embodiments 1 to 6 characterized in that the plant network additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the at least one further carbon dioxide source to the smelting reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • Methanol a plant for producing higher alcohols, in particular ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, tert-butanol, 1,4-butanediol or a combination thereof, a plant for the preparation of alkanes, in particular methane, ethane, propane, n-butane, isobutane, cyclohexane or a combination thereof, a plant for the production of alkenes, in particular ethene, propene, but-1-ene, (Z) -butene 2-ene, (E) -but-2-ene, 2-methylprop-l-ene, 1,3-butadiene or a combination thereof, a plant for the preparation of alkynes, in particular ethyne, propyne, 1-butyne, 2- Butin or a combination thereof, a plant for the preparation of ether
  • a second preferred embodiment comprises a method for operating a plant network
  • a smelting reduction gas conduit system for at least one smelting reduction furnace gas stream obtained in the production of pig iron, the smelting reduction furnace gas stream comprising a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide,
  • At least one mixing device for adjusting at least one mixed gas from the at least one smelting reduction gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, the at least one mixing device being connected to the smelting reduction gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas comprising at least a stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and
  • a mixed gas line system for the at least one mixed gas obtained in adjusting the at least one mixture quotient and having a chemical plant connected to the mixed gas line system comprising the following steps: a) providing the at least one smelting reduction furnace gas quantity b) providing the at least one hydrogen-containing gas mass stream emitted from the hydrogen source; c) producing at least one mixed gas by mixing the at least one smelting reduction gas mass stream provided in step a) with the at least one hydrogen-containing gas stream provided in step b), wherein the at least one stoichiometric mixture quotient with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and
  • Carbon dioxide in the range of 1 to 10, preferably in the range of 1.2 to 6, more preferably in the range of 1.8 to 4, most preferably in the range of 1.9 to 3, is set. 12.
  • the plant network additionally comprises at least one gas purification plant, wherein the at least one gas purification plant to the smelting reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system connected, wherein the method as a further step e) the cleaning of at least one provided in step a) Smelting reduction gas flow stream and / or the hydrogen-containing gas stream provided in step b) and / or the at least one mixed gas produced in step c).
  • the system composite additionally comprises at least one gas compression system, wherein the at least one gas compression system is connected to the smelting reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system wherein the method comprises, as a further step f), compressing the at least one smelting reduction furnace gas stream provided in step a) and / or the hydrogenous gas stream provided in step b) and / or the at least one mixed gas produced in step c).
  • Method according to a second preferred embodiment 13 characterized in that the compression in step f) at a pressure in the range of 1 to 400 bar, preferably in the range of 20 to 200 bar, more preferably in the range of 50 to 130 bar, especially is preferably carried out in the range of 60 to 80 bar.
  • the invention comprises the following third preferred embodiments:
  • a third preferred embodiment is a plant network for pig iron production with a direct reduction furnace for pig iron production
  • Direct reduction gas flow stream obtained in pig iron production comprising a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide,
  • At least one mixing device is provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one direct reduction gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, wherein the at least one mixing device is connected to the direct reduction gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas at least one stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as Subtrrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and a mixed gas line system for the at least one mixed gas, which in the setting the at least one mixture quotient is obtained and has a chemical plant which is connected to the mixed gas line system.
  • Plant network according to a third preferred embodiment characterized in that the composition of the direct reduction gas gas flow additionally comprises nitrogen.
  • Plant network according to one of the third preferred embodiments 1 to 2 characterized in that the set with the at least one mixing device mixed gas a mixture quotient in the range of 1 to 10, preferably in the range of 1.2 to 6, particularly preferably in the range of 1 , 8 to 4, most preferably in the range of 1.9 to 3, having.
  • Plant network according to one of the third preferred embodiments 1 to 3 characterized in that the plant network additionally comprises at least one gas purification plant, wherein the at least one gas purification plant is connected to the direct reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system , Plant network according to one of the third preferred embodiments 1 to 4, characterized in that the plant network additionally comprises at least one gas compression system, wherein the at least one system for gas compression to the
  • Direct reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • System network according to one of the third preferred embodiments 1 to 5, characterized in that the system network additionally at least one system for
  • Carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation comprises, wherein the at least one plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation to the direct reduction gas line system and / or the H 2 - gas line system and / or the mixed gas line system is connected.
  • Polyoxymethylene dimethyl ether or a combination thereof
  • a plant for the preparation of aldehydes in particular formaldehyde, acetaldehyde, propanal, butanal or a combination thereof
  • a plant for the preparation of ketones in particular acetone, butanone, 2-pentanone, 3-pentanone, methyl isopropyl ketone or a combination thereof
  • a plant for the production of carboxylic acids in particular formic acid, acetic acid, propionic acid, oxalic acid or a combination thereof or a combination thereof.
  • Direct reduction gas flow has a composition comprising at least carbon monoxide and carbon dioxide
  • At least one mixing device is provided for adjusting at least one mixed gas from the at least one direct reduction gas stream and the at least one hydrogen-containing gas stream emitted from the hydrogen source, wherein the at least one mixing device is connected to the direct reduction gas line system and to the H 2 gas line system and wherein the at least one adjusted mixed gas comprising at least a stoichiometric mixture quotient of a dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as Minuend and carbon dioxide as subtrahend and from a divisor with the sum of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide, and
  • a mixed gas line system for the at least one mixed gas which is obtained when adjusting the at least one mixture quotient and has a chemical plant which is connected to the mixed gas line system, comprising the following steps: a) providing the at least one direct reduction gas mass flow; b) providing the at least one hydrogen-containing gas mass stream emitted from the hydrogen source; c) producing at least one mixed gas by mixing the at least one direct reduction gas mass stream provided in step a) with the at least one hydrogen-containing gas stream provided in step b), wherein the at least one stoichiometric mixture quotient with the dividend with the difference of the molar amounts of hydrogen as minuend and carbon dioxide as subtrahend and the divisor with the sum amount of the molar amounts of carbon monoxide and carbon dioxide is adjusted; d) supplying the at least one mixed gas produced in step c) via the mixed gas line system to the chemical plant connected to the mixed gas system.
  • Direct reduction gas line system and / or the H 2 gas line system and / or the mixed gas line system is connected, the method comprising as a further step f) compressing the at least one direct reduction gas mass flow provided in step a) and / or the hydrogen-containing gas stream provided in step b) and / or or the at least one mixed gas produced in step c).
  • Method according to one of the third preferred embodiments 9 to 14 characterized in that the plant composite additionally comprises a plant for carbon monoxide separation and / or carbon dioxide separation, said method as a further step g) the at least partially separating carbon monoxide and / or Includes carbon dioxide.
  • Method according to one of the third preferred embodiments 9 to 15 characterized in that the plant composite additionally comprises a further carbon dioxide source, wherein the method for adjusting the stoichiometric mixture quotient of the produced at least one mixed gas as a further step h) the supply of carbon dioxide from the further carbon dioxide source includes. 17.
  • the method according to one of the third preferred embodiments 9 to 16 characterized in that the order and / or the number of steps e) to h) is arbitrary.
  • Fig. 1 is a highly simplified block diagram of a plant network according to the invention for pig iron production.
  • a plant for gas purification 8 a plant for carbon monoxide separation 10
  • a plant arranged for carbon dioxide separation 11 and / or in addition a further carbon dioxide source 12 is supplied in the furnace gas line system 2
  • a system for gas compression 9 is optionally arranged in the mixed gas line system 6.
  • the number and / or order of the arrangement of all the aforementioned devices is arbitrary as long as the setting of a micro gas comprising furnace gas and hydrogen-containing gas in a mixing device and the supply of the adjusted mixed gas is included in a chemical plant. As flow arrows only the main streams are shown in FIG.
  • Plant network for pig iron production and a method for operating a plant network of the type described above can be used in the production of pig iron.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit einem Ofen (1) zur Roheisenerzeugung, einem Ofengasleitungssystem (2) für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, einer Wasserstoffquelle (3), einem H2-Gasleitungssystem (4) für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei mindestens eine Mischvorrichtung (5) zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung (5) an das Ofengasleitungssystem (2) und an das H2-Gasleitungssystem (4) angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem (6) für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage (7) aufweist, die an das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist.

Description

Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des
Anlagenverbundes
Die Erfindung betrifft einen Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes.
Stand der Technik Anlagenverbunde zur Roheisenerzeugung sind im Stand der Technik in einer Vielzahl von Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise umfasst ein Anlagenverbund einen Ofen zur Roheisenerzeugung, ein Ofengasleitungssystem für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid und insbesondere Stickstoff umfasst, eine Wasserstoffquelle, ein H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
Bezüglich des Ofens zur Roheisenerzeugung kann beispielsweise unterschieden werden zwischen einer Hochofenroute und einer Schmelzofenreduktionsroute. Bei der Hochofenroute wird im Hochofen aus Eisenerzen, Zuschlägen sowie Koks und anderen Reduktionsmitteln wie Kohle, Öl, Gas, Biomassen, aufbereiteten Altkunststoffen oder sonstigen Kohlenstoff und/oder Wasserstoff enthaltenden Stoffen Roheisen gewonnen. Als Produkte der Reduktionsreaktionen entstehen zwangsläufig CO, C02, und insbesondere Wasserstoff und Wasserdampf. Ein aus dem Hochofenprozess abgezogenes Hochofengichtgas, welches auch als Gichtgas und/oder Hochofengas bezeichnet wird, weist neben den vorgenannten Bestandteilen häufig einen hohen Gehalt an Stickstoff auf und kann auch Verunreinigungen enthalten. Die Gasmenge und die Zusammensetzung des Hochofengichtgases sind abhängig von den Einsatzstoffen und der Betriebsweise und unterliegen Schwankungen. Typischerweise enthält Hochofengichtgas jedoch 35 bis 60 Vol.-% N2, 20 bis 30 Vol.-% CO, 20 bis 30 Vol.-% C02 und 2 bis 15 Vol.-% H2. Rund 30 bis 40% des bei der Roheisenerzeugung entstehenden Hochofengichtgases wird im Regelfall zum Aufheizen des Heißwindes für den Hochofenprozess in Winderhitzern eingesetzt; die verbleibende Gichtgasmenge kann beispielsweise in anderen Werksbereichen auch extern zu Heizzwecken oder zur Stromerzeugung genutzt werden. Der Anlagenverbund mit einem Hochofen kann optional im Verbund mit einer Kokerei betrieben werden. In diesem Fall umfasst der eingangs beschriebene Anlagenverbund zusätzlich eine Koksofenanlage, in der Kohle durch einen Verkokungsprozess in Koks umgewandelt wird. Bei der Verkokung von Kohle zu Koks fällt ein Koksofengas an, welches einen hohen Wasserstoffgehalt und beachtliche Mengen an CH4 enthält. Typischerweise enthält Koksofengas 55 bis 70 Vol.-% H2, 20 bis 30 Vol.-% CH4, 5 bis 10 Vol.-% N2 und 5 bis 10 Vol.-% CO. Zusätzlich weist das Koksofengas Anteile von C02, NH3 und H2S auf. In der Praxis wird das Koksofengas beispielsweise in verschiedenen Werksbereichen zu Heizzwecken und im Kraftwerksprozess zur Stromerzeugung genutzt. Darüber hinaus ist es bekannt, Koksofengas zusammen mit Hochofengichtgas oder mit Konvertergas zur Erzeugung von Synthesegasen zu verwenden. Gemäß einem aus WO 2010/136313 AI bekannten Verfahren wird Koksofengas aufgetrennt in einen wasserstoffreichen Gasstrom und einen CH4 und CO enthaltenen Restgasstrom, wobei der Restgasstrom dem Hochofenprozess zugeführt wird und der wasserstoffreiche Gasstrom mit Hochofengichtgas gemischt und zu einem Synthesegas weiterverarbeitet wird. Aus EP 0 200 880 A2 ist es bekannt, Konvertergas und Koksofengas zu mischen und als Synthesegas für eine Methanolsynthese zu nutzen.
In einem integrierten Hüttenwerk, welches im Verbund mit einer Kokerei betrieben wird, werden etwa 40 bis 50 % der als Hochofengichtgas und Koksofengas anfallenden Rohgase für verfahrenstechnische Prozesse eingesetzt. Etwa 50 bis 60 % der entstehenden Gase werden dem Kraftwerk zugeführt und zur Stromerzeugung genutzt. Der im Kraftwerk erzeugte Strom deckt den Strombedarf für die Roheisen- und Rohstahlerzeugung und beispielsweise auch den Betrieb von Walzwerken und Veredelungsanlagen. Im Idealfall ist die Energiebilanz geschlossen, so dass abgesehen von Eisenerzen und Kohlenstoff in Form von Kohle und Koks als Energieträger kein weiterer Eintrag von Energie notwendig ist und außer Stahlprodukten und Schlacke im Wesentlichen kein weiteres Produkt den Anlagenverbund verlässt.
Die Schmelzofenreduktionsroute betrifft Verfahren, bei welchen Erze in einem zweistufigen Prozess reduziert werden. In der ersten Stufe werden die Erze zu Eisenschwamm vorreduziert und in der zweiten Stufe wird der Eisenschwamm unter Einsatz von Kohle, gegebenenfalls Koks sowie Sauerstoff zu Roheisen umgewandelt. Als Schmelzofenreduktionsverfahren mit einem Schmelzreduktionsofen sind beispielsweise das Corex-Verfahren und das Fi n ex-Verfahren bekannt. Die bei dem Schmelzofenreduktionsverfahren entstehenden Abgase enthalten typischerweise 10 bis 20 Vol.-% H2, 30 bis 50 Vol.-% C02, 0 bis 5 Vol.-% CH4, 0 bis 10 Vol.-% N2 und 30 bis 50 Vol.-% C0.
Die Direktreduktionsroute betrifft Verfahren, bei welchen den Erzen lediglich der Sauerstoff entzogen wird, und die Gangartbestandteile der Erze im so genannten Eisenschwamm verbleiben. Als Direktreduktionsverfahren mit einem Direktreduktionsofen sind insbesondere das Midrex- bzw. HYL-Direktreduktionsverfahren, die Eisenschwamm DRI (engl. Direct Reduced Iron) bzw. HBI (engl. Hot Briquetted Iron) als festes, vorreduziertes Einsatzmaterial für nachgeschaltete Prozesse erzeugen, bekannt. Dieses DRI oder HBI wird im Wesentlichen in Elektrolichtbogenöfen eingeschmolzen, als Schrottersatz im Oxygenstahlkonverter benutzt oder als HBI auch in einigen Fällen im Hochofen verwendet, um dort den Reduktionsmittelbedarf zu reduzieren und die Leistung zu steigern. Die Reduktionsgaserzeugung erfolgt bei den meisten Direktreduktionsverfahren durch Umwandlung von Erdgas in Wasserstoff und Kohlenmonoxid.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde die Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses weiter zu verbessern und einen möglichst vereinfachten, Anlagenkomponenten- und/oder Prozessschritt reduzierten, unkomplizierten und wenigstufigen/geringstufigen Anlagenverbund anzugeben, bei welchem Ofengas zur Weiterverarbeitung in einer Chemieanlage, insbesondere zur Methanolsynthese bereitgestellt wird. Insbesondere soll ein Anlagenverbund angegeben werden, mit dem es möglich ist, die Kosten für die Roheisenerzeugung zu reduzieren. Zum Betreiben des Verfahrens soll Ofengas genutzt werden, welches als Abfallprodukt bei einem industriellen Prozess anfällt. Die Verfahrensschritte sollen dabei so gewählt werden, dass die Gaskomponenten des Ofengases weitgehend vollständig und mit den für die Chemieanlage notwendigen Anteilen überführt werden.
Offenbarung der Erfindung
Diese Aufgabe wird mit einem Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung nach Anspruch 1 und einem Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes nach Anspruch 9 gelöst. Der Gegenstand der Erfindung ist ein Anlagenverbund mit einem Ofen zur Roheisenerzeugung, einem Ofengasleitungssystem für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, einer Wasserstoffquelle, einem H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Ofengasleitungssystem und an das H2- Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometnschen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes, der einen Ofen zur Roheisenerzeugung, ein Ofengasleitungssystem für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, eine Wasserstoffquelle, ein H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Ofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometnschen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des mindestens einen Ofengasmengenstroms; b) Bereitstellen des mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms; c) Herstellen mindestens eines Mischgases durch Mischen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms mit dem in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei der wenigstens eine stöchiometrische Mischungsquotienten mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, eingestellt wird; d) Zuführen des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases über das Mischgasleitungssystem zu der an das Mischgassystem angeschlossenen Chemieanlage.
Die vorliegende Erfindung kann in einem Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung sowie in einem Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes verwirklicht sein. Die Vorrichtungen des Anlagenverbundes können in einfacher und/oder mehrfacher Ausführung vorhanden sein. Der erfindungsgemäße Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung weist gegenüber konventionellen Anlagenverbunden den Vorteil auf, dass aus den bei der Roheisenerzeugung anfallenden Rohgasen das Ofengas insbesondere mit einer H2-Quelle nutzbar ist für die Zuführung zu einer Chemieanlage. Zudem ist der Anlagenverbund im Vergleich zu konventionellen Anlagenverbunden einfacher und unkomplizierter aufgebaut mit weniger Anlagenkomponenten und einer reduzierten Anzahl an Prozessschritten. Des Weiteren weist der Anlagenverbund eine verbesserte Beeinflussbarkeit der Wirtschaftlichkeit des Gesamtprozesses auf. Zudem soll der Anlagenverbund insbesondere mit der Einsparungsmöglichkeit einer Gaskonditionierung einen geringen Investitions- und Betriebsaufwand erfordern. Des Weiteren soll die Gaserzeugung emissionsarm und umweltschonend durchführbar sein. Zudem weist der erfindungsgemäße Anlagenverbund mit der Chemieanlage gegenüber konventionellen Chemieanlagen den Vorteil auf, dass als Einsatzgase Abgase aus beispielsweise Anlagenverbünden zur Roheisenerzeugung verwendet werden können, was die Wirtschaftlichkeit beeinflussen kann und umweltschonender ist. Zudem besteht im Unterschied zu konventionellen Chemieanlagen die Möglichkeit, auf aufwändige und emissionsintensive Verfahren zur Gaserzeugung wie beispielsweise Dampfreformierung oder Vergasung zu verzichten. Darüber hinaus ist es möglich, durch den Einsatz von sogenannten „grünen" Wasserstoffquellen regenerative Energie in den Anlagenverbund einzubringen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes weist gegenüber konventionellen Verfahren den Vorteil auf, dass aus den bei der Roheisenerzeugung anfallenden Rohgasen das Ofengas alleinig nutzbar ist für die Zuführung zu einer Chemieanlage. Zudem weist das Verfahren im Vergleich zu konventionellen Verfahren eine reduzierte Anzahl an Prozessschritten auf. Des Weiteren ist es möglich auf einfachem Wege regenerative Energie in den Prozess einzubinden und im Vergleich zum Betreiben konventioneller Anlagenverbunden Emissionen beispielsweise von CO2 einzusparen. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes weist gegenüber konventionellen Verfahren den Vorteil auf, dass zur Gaserzeugung nicht auf direktem Wege fossile Energieträger verwendet werden müssen und insbesondere Ofengas ausreicht.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Unter einem Ofengasstrom wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein Gasstrom verstanden, welcher aus dem Ofenprozess abgezogen wurde.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Ofengasleitungssystem ein System aus Gasleitungen verstanden, welches mit am Ofen, insbesondere bei der Roheisenerzeugung anfallenden Gasen beaufschlagt werden kann. Unter einer Wasserstoffquelle im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Quelle verstanden, welche Wasserstoff bereitstellt. Eine Wasserstoffquelle kann beispielsweise in einer Anlage zur Wasserstofferzeugung, in einem Wasserstoffgas führenden Gasleitungssystem, einer Pyrolyseanlage, einer Dampfreformierungsanlage, einer Wassergas-Shift-Anlage, einer Pressure-Swing-Adsorption-Anlage (PSA), insbesondere einer Koksofengas(-Pressure-Swing- Adsorptions-)anlage, einer beispielsweise Anlagenverbundinternen Purge-Gas-Rückführung, einem wasserstoffhaltigen Abgas, insbesondere aus einer Chemieanlage oder Raffinerie, bereitgestellt werden oder einer Kombination hiervon. Insbesondere kann die Wasserstofferzeugung durch Elektrolyse, vorzugsweise durch Wasserelektrolyse erfolgen, wobei die Wasserelektrolyse zweckmäßig mit elektrischem Strom betrieben wird, der aus erneuerbarer Energie erzeugt wurde.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem H2-Gasleitungssystem ein System aus mindestens einer Gasleitung verstanden, welches mit aus einer Wasserstoffquelle bereitgestellten, insbesondere bei Wasserelektrolyse anfallenden Wasserstoff und/oder wasserstoffreichen Fluid oder einer Kombination hiervon beaufschlagt werden kann.
Unter einer Mischvorrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung verstanden, mit welcher ein Mischgas umfassend Ofengas und Wasserstoff und umfassend wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid hergestellt wird, verstanden. Insbesondere kann eine Mischvorrichtung ausgewählt sein aus einer Gruppe von einer Venturidüse, einem Mischbehälter, einer Mixing Station, einem statischen Mischer, einem Ejektor, einer Rohrleitungs-T-Stück oder einer Kombination hiervon.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einem Mischgasleitungssystem ein System aus mindestens einer Gasleitung verstanden, welches mit einem erfindungsgemäßen Mischgas umfassend Ofengas und Wasserstoff und/oder wasserstoffreichen Fluid oder einer Kombination hiervon beaufschlagt werden kann, wobei das Mischgasleitungssystem mit der Mischvorrichtung fluidisch verbunden und in Strömungsrichtung nach der Mischvorrichtung angeordnet ist.
Unter einer Chemieanlage im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Anlage verstanden, mit welcher organische Verbindungen, insbesondere Kohlenwasserstoffverbindungen und Oxygenate hiervon, wie beispielsweise Methanol, bereitgestellt werden können. Insbesondere können mit einer erfindungsgemäßen Chemieanlage aus einem Mischgas, welches wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, chemische Produkte, wie beispielsweise Methanol oder auch andere Kohlenwasserstoffverbindungen erzeugt werden. Die Leistung der Chemieanlage wird in Abhängigkeit der diesen Anlagen zugeführten Mischgasmenge geregelt. Eine wesentliche Herausforderung für die Chemieanlage ist die dynamische Fahrweise bei wechselnden Anlagenlasten. Die Betriebsweise bei wechselnden Anlagenlasten kann insbesondere dadurch realisiert werden, dass die Chemieanlage eine Mehrzahl parallel geschalteter kleiner Einheiten aufweist, die je nach zur Verfügung stehenden Nutzgasmengenstrom einzeln zu- oder abgeschaltet werden.
Ausführungsformen der Erfindung In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zusammensetzung des Ofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist das mit der mindestens einen Mischvorrichtung eingestellte Mischgas einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, auf. Insbesondere ist bei der Berechnung des Mischungsquotienten auch umfasst, dass CO oder C02 gleich 0 ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Anlage zur Gasreinigung eine Anlage verstanden, welche diejenigen Bestandteile eines Ofengases wenigstens teilweise abtrennt, welche sich unvorteilhaft, insbesondere den Wirkungsgrad in nachgeordneten Prozessschritten auswirken könnten. Insbesondere wird unter einer Gasreinigung eine ein- oder mehrstufige Reinigung, insbesondere ausgewählt aus einer Gruppe von mechanischen Sortierverfahren wie beispielsweise einer Trennung auf der Grundlage von Dichte, Partikelgröße, Partikelträgheit, Oberflächenbenetzbarkeit, Magnetisierbarkeit, elektrischer Beweglichkeit oder einer Kombination hiervon, von chemischen Trennverfahren wie beispielsweise einer Trennung auf der Grundlage von chemischen Eigenschaften, wie beispielsweise katalytischen Verfahren, Entschwefelungsverfahren, Verfahren zur Sauerstoffentfernung oder einer Kombination hiervon, von thermischen Trennverfahren, wie beispielsweise einer Trennung auf der Grundlage von Siedepunkt, Gefrierpunkt, Sublimation, Löslichkeit oder einer Kombination hiervon, verstanden. Bei einer beispielsweise zweistufigen Reinigung werden die gröberen Staubpartikel in einer ersten„trockenen" Stufe als Gichtstaub abgeschieden insbesondere mit Wirbier, Staubsack oder einer Kombination hiervon. Die feineren Partikel werden meist in einer zweiten Stufe „nass" durch Eindüsen von Wasser entfernt insbesondere mit Wascher, Ringspaltwascher oder einer Kombination hiervon. Beispiele für die Abtrennung störender Inhaltsstoffe sind Teer, Schwefel und Schwefelverbindungen sowie Stäube.
Vorteilhafterweise wird die Chemieanlage mit einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar beaufschlagt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Vorteilhafterweise stellt die Anlage zur Gaskompression einen Druck bereit im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar. Insbesondere kann eine nachgeschaltete Chemieanlage mit vorgenannten Druckbereichen beaufschlagt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid-Separation, wobei die mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid- Separation an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird unter einer Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation eine Anlage verstanden, welche Kohlenmonoxid wenigstens teilweise abtrennt.
Unter einer Anlage zur Kohlendioxid-Separation wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Anlage verstanden, welche Kohlendioxid wenigstens teilweise abtrennt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle, wobei die mindestens eine weitere Kohlendioxidquelle an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Unter einer Kohlendioxidquelle im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird eine Quelle verstanden, welche Kohlendioxid bereitstellt. Eine Kohlendioxidquelle kann beispielsweise einen aus einer Produktionsanlage mit einer Kohlenstoffdioxidquelle anfallenden Kohlenstoffdioxidhaltigen Mengenstrom, insbesondere Fluidstrom umfassen. Beispielsweise kann eine Kohlenstoffdioxidquelle auch eine C02-Wäsche, eine CO-Shift-Anlage, ein C02-reiches Fluid, wie beispielsweise ein C02-reiches Abgas oder einer Kombination hiervon umfassen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die an das Mischgasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage ausgewählt aus einer Gruppe von einer Anlage zur Herstellung von Methanol, einer Anlage zur Herstellung höherer Alkohole, insbesondere Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1,4-Butandiol oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkanen, insbesondere Methan, Ethan, Propan, n-Butan, iso-Butan, Cycle-Hexan oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkenen, insbesondere Ethen, Propen, But-l-en, (Z)-But-2-en, (E)-But-2-en, 2- Methylprop-l-en, 1,3-Butadien oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkinen, insbesondere Ethin, Propin, 1-Butin, 2-Butin oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ethern, insbesondere linearerer Ether, cyclischer Ether, verzweigter Ether, gesättigter Ether, ungesättigter Ether, Dimethylether (DME), Isopropylmethylether, Oxacyclohexan, Polyoxymethylendimethylether (OME) oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ketonen, insbesondere Aceton, Butanon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure oder einer Kombination hiervon oder einer Kombination hiervon.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zusammensetzung des in Schritt a) bereitgestellten Ofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das in Schritt c) hergestellte mindestens eine Mischgas auf einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, eingestellt. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung auf, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt e) das Reinigen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression auf, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Ofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt f) das Komprimieren des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird das Komprimieren in Schritt f) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar durchgeführt.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid-Separation, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt g) das wenigstens teilweise Separieren von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid umfasst.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle, wobei das Verfahren zur Einstellung des stöchiometrischen Mischungsquotienten des hergestellten mindestens einen Mischgases als einen weiteren Schritt h) die Zuführung von Kohlendioxid aus der weiteren Kohlendioxidquelle umfasst.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Reihenfolge und/oder die Anzahl der Schritte e) bis h) beliebig.
Im Einzelnen umfasst die Erfindung die folgenden ersten bevorzugten Ausführungsformen: Eine erste bevorzugte Ausführungsformen ist ein Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit
einem Hochofen zur Roheisenerzeugung,
einem Hochofengasleitungssystem für mindestens einen Hochofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Hochofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
einer Wasserstoffquelle,
einem H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Hochofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Hochofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
Anlagenverbund nach der ersten bevorzugten Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen Mischvorrichtung eingestellte Mischgas einen Mischungsquotient im Bereich von 1,2 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 3, aufweist.
Anlagenverbund nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur
Gaskompression umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid- Separation an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei die mindestens eine weitere Kohlendioxidquelle an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das
Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Mischgasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer Anlage zur Herstellung von Methanol, einer
Anlage zur Herstellung höherer Alkohole, insbesondere Ethanol, n-Propanol, iso- Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1,4-Butandiol oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkanen, insbesondere Methan, Ethan, Propan, n-Butan, iso-Butan, Cycle-Hexan oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkenen, insbesondere Ethen, Propen, But-l-en, (Z)-But-2- en, (E)-But-2-en, 2-Methylprop-l-en, 1,3-Butadien oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkinen, insbesondere Ethin, Propin, 1-Butin, 2-Butin oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ethern, insbesondere linearerer Ether, cyclischer Ether, verzweigter Ether, gesättigter Ether, ungesättigter Ether, Dimethylether (DME), Isopropylmethylether, Oxacyclohexan, Polyoxymethylendimethylether (OME) oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ketonen, insbesondere Aceton, Butanon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure oder einer Kombination hiervon oder einer Kombination hiervon.
Eine erste bevorzugte Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines
Anlagenverbundes, der
einen Hochofen zur Roheisenerzeugung,
ein Hochofengasleitungssystem für mindestens einen Hochofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Hochofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Stickstoff, Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
eine Wasserstoffquelle,
ein H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Hochofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Hochofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und
ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des mindestens einen Hochofengasmengenstroms; b) Bereitstellen des mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms; c) Herstellen mindestens eines Mischgases durch Mischen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Hochofengasmengenstroms mit dem in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei der wenigstens eine stöchiometrische Mischungsquotienten mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, eingestellt wird; d) Zuführen des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases über das Mischgasleitungssystem zu der an das Mischgassystem angeschlossenen Chemieanlage. Verfahren nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt c) hergestellte mindestens eine Mischgas auf einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im Bereich von 1,2 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 3, eingestellt wird. Verfahren nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt e) das Reinigen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Hochofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Verfahren nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Hochofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt f) das Komprimieren des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Hochofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst.
12. Verfahren nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Komprimieren in Schritt f) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Kohlenmonoxid-
Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt g) das wenigstens teilweise Separieren von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid umfasst. 14. Verfahren nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei das Verfahren zur Einstellung des stöchiometrischen Mischungsquotienten des hergestellten mindestens einen Mischgases als einen weiteren Schritt h) die Zuführung von Kohlendioxid aus der weiteren Kohlendioxidquelle umfasst.
15. Verfahren nach einer der ersten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge und/oder die Anzahl der Schritte e) bis h) beliebig ist. inzelnen umfasst die Erfindung die folgenden zweiten bevorzugten Ausführungsformen: l. Eine zweite bevorzugte Ausführungsformen ist ein Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit einem Schmelzreduktionsofen zur Roheisenerzeugung, einem Schmelzreduktionsofengasleitungssystem für mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Schmelzreduktionsofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
einer Wasserstoffquelle,
einem H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Schmelzreduktionsofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des
Schmelzreduktionsofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst.
Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen Mischvorrichtung eingestellte Mischgas einen Mischungsquotient im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, aufweist.
Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid- Separation an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2- Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei die mindestens eine weitere Kohlendioxidquelle an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Mischgasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer Anlage zur Herstellung von
Methanol, einer Anlage zur Herstellung höherer Alkohole, insbesondere Ethanol, n- Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1,4-Butandiol oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkanen, insbesondere Methan, Ethan, Propan, n-Butan, iso-Butan, Cycle-Hexan oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkenen, insbesondere Ethen, Propen, But-1- en, (Z)-But-2-en, (E)-But-2-en, 2-Methylprop-l-en, 1,3-Butadien oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkinen, insbesondere Ethin, Propin, 1-Butin, 2- Butin oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ethern, insbesondere linearerer Ether, cyclischer Ether, verzweigter Ether, gesättigter Ether, ungesättigter Ether, Dimethylether (DME), Isopropylmethylether, Oxacyclohexan, Polyoxymethylendimethylether (OME) oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ketonen, insbesondere Aceton, Butanon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure oder einer Kombination hiervon oder einer Kombination hiervon.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes, der
einen Schmelzreduktionsofen zur Roheisenerzeugung,
ein Schmelzreduktionsofengasleitungssystem für mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Schmelzreduktionsofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
eine Wasserstoffquelle,
ein H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Schmelzreduktionsofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und
ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenst b) Bereitstellen des mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms; c) Herstellen mindestens eines Mischgases durch Mischen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenstroms mit dem in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei der wenigstens eine stöchiometrische Mischungsquotienten mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und
Kohlendioxid umfasst, eingestellt wird; d) Zuführen des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases über das Mischgasleitungssystem zu der an das Mischgassystem angeschlossenen Chemieanlage.
10. Verfahren nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des in Schritt a) bereitgestellten Schmelzreduktionsofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst.
11. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt c) hergestellte mindestens eine Mischgas auf einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und
Kohlendioxid im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, eingestellt wird. 12. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt e) das Reinigen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das Schmelzreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt f) das Komprimieren des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Schmelzreduktionsofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Verfahren nach einer zweiten bevorzugten Ausführungsform 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Komprimieren in Schritt f) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar durchgeführt wird. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Kohlenmonoxid- Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt g) das wenigstens teilweise Separieren von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid umfasst. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei das Verfahren zur Einstellung des stöchiometrischen Mischungsquotienten des hergestellten mindestens einen Mischgases als einen weiteren Schritt h) die Zuführung von Kohlendioxid aus der weiteren Kohlendioxidquelle umfasst. Verfahren nach einer der zweiten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge und/oder die Anzahl der Schritte e) bis h) beliebig ist. inzelnen umfasst die Erfindung die folgenden dritten bevorzugten Ausführungsformen:
1. Eine dritte bevorzugte Ausführungsform ist ein Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit einem Direktreduktionsofen zur Roheisenerzeugung,
einem Direktreduktionsofengasleitungssystem für mindestens einen
Direktreduktionsofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Direktreduktionsofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
einer Wasserstoffquelle,
einem H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Direktreduktionsofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist.
2. Anlagenverbund nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des Direktreduktionsofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst. 3. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen Mischvorrichtung eingestellte Mischgas einen Mischungsquotient im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, aufweist. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das
Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur
Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation und/oder Kohlendioxid- Separation an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2- Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei die mindestens eine weitere Kohlendioxidquelle an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist. Anlagenverbund nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Mischgasleitungssystem angeschlossene Chemieanlage ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer Anlage zur Herstellung von Methanol, einer Anlage zur Herstellung höherer Alkohole, insbesondere Ethanol, n-Propanol, iso-
Propanol, n-Butanol, iso-Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1,4-Butandiol oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkanen, insbesondere Methan, Ethan, Propan, n-Butan, iso-Butan, Cycle-Hexan oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkenen, insbesondere Ethen, Propen, But-l-en, (Z)-But-2- en, (E)-But-2-en, 2-Methylprop-l-en, 1,3-Butadien oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkinen, insbesondere Ethin, Propin, 1-Butin, 2-Butin oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ethern, insbesondere linearerer Ether, cyclischer Ether, verzweigter Ether, gesättigter Ether, ungesättigter Ether, Dimethylether (DME), Isopropylmethylether, Oxacyclohexan,
Polyoxymethylendimethylether (OME) oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ketonen, insbesondere Aceton, Butanon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure oder einer Kombination hiervon oder einer Kombination hiervon.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines
Anlagenverbundes, der einen Direktreduktionsofen zur Roheisenerzeugung,
ein Direktreduktionsofengasleitungssystem für mindestens einen
Direktreduktionsofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der
Direktreduktionsofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
eine Wasserstoffquelle,
ein H2-Gasleitungssystem für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
mindestens eine Mischvorrichtung zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Direktreduktionsofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und an das H2-Gasleitungssystem angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und
ein Mischgasleitungssystem für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage aufweist, die an das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des mindestens einen Direktreduktionsofengasmengenstroms; b) Bereitstellen des mindestens einen aus der Wasserstoffquelle emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms; c) Herstellen mindestens eines Mischgases durch Mischen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Direktreduktionsofengasmengenstroms mit dem in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei der wenigstens eine stöchiometrische Mischungsquotienten mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, eingestellt wird; d) Zuführen des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases über das Mischgasleitungssystem zu der an das Mischgassystem angeschlossenen Chemieanlage. Verfahren nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des in Schritt a) bereitgestellten Direktreduktionsofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in Schritt c) hergestellte mindestens eine Mischgas auf einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, eingestellt wird. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung an das Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt e) das Reinigen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Direktreduktionsofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression an das
Direktreduktionsofengasleitungssystem und/oder das H2-Gasleitungssystem und/oder das Mischgasleitungssystem angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt f) das Komprimieren des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Direktreduktionsofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst. Verfahren nach einer dritten bevorzugten Ausführungsform 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Komprimieren in Schritt f) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis
130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar durchgeführt wird. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Kohlenmonoxid- Separation und/oder Kohlendioxid-Separation umfasst, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt g) das wenigstens teilweise Separieren von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid umfasst. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle umfasst, wobei das Verfahren zur Einstellung des stöchiometrischen Mischungsquotienten des hergestellten mindestens einen Mischgases als einen weiteren Schritt h) die Zuführung von Kohlendioxid aus der weiteren Kohlendioxidquelle umfasst. 17. Verfahren nach einer der dritten bevorzugten Ausführungsformen 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenfolge und/oder die Anzahl der Schritte e) bis h) beliebig ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen schematisch
Fig. 1 ein stark vereinfachtes Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Anlagenverbundes zur Roheisenerzeugung.
In der Fig. 1 ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ein Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit einem Ofen 1 zur Roheisenerzeugung, einem Ofengasleitungssystem 2 für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, einer Wasserstoffquelle 3, einem H2-Gasleitungssystem 4 für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle 3 emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, einer Mischvorrichtung 5 zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle 3 emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung 5 an das Ofengasleitungssystem 2 und an das H2- Gasleitungssystem 4 angeschlossen ist und ein Mischgasleitungssystem 6 für das mindestens eine Mischgas, welches nach Einstellung eines wenigstens einen Mischungsquotienten einer Chemieanlage 7, die an das Mischgasleitungssystem 6 angeschlossen ist, zugeführt wird. Gestrichelt dargestellt sind optionale Anlagen des erfindungsgemäßen Anlagenverbundes. Hierbei ist in dem Ofengasleitungssystem 2 optional eine Anlage zur Gasreinigung 8, eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation 10, eine Anlage zur Kohlendioxid-Separation 11 angeordnet und/oder wird zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle 12 zugeführt. In dem Mischgasleitungssystem 6 ist optional eine Anlage zur Gaskompression 9 angeordnet. Die Anzahl und/oder Reihenfolge der Anordnung aller vorgenannten Vorrichtungen ist beliebig solange die Einstellung eines Michgases umfassend Ofengas und wasserstoffhaltiges Gas in einer Mischvorrichtung und die Zuführung des eingestellten Mischgases in eine Chemieanlage umfasst ist. Als Strömungspfeile sind in der Fig. 1 nur die Hauptströme dargestellt.
Gewerbliche Anwendbarkeit Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung und ein Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes der vorbeschriebenen Art können in der Produktion von Roheisen eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste
I = Ofen, insbesondere Hochofen, Schmelzreduktionsofen, Direktreduktionsofen 2 = Ofengasleitungssystem, insbesondere Hochofengasleitungssystem,
Schmelzreduktionsofengasleitungssystem,
Direktreduktionsofengasleitungssystem
3 = Wasserstoffquelle
4 = H2-Gasleitungssystem
5 = Mischvorrichtung
6 = Mischgasleitungssystem
7 = Chemieanlage
8 = Anlage zur Gasreinigung
9 = Anlage zur Gaskompression
10 = Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation
I I = Anlage zur Kohlendioxid-Separation
12 = Kohlendioxidquelle

Claims

Patentansprüche
1. Anlagenverbund zur Roheisenerzeugung mit
einem Ofen (1) zur Roheisenerzeugung,
einem Ofengasleitungssystem (2) für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
einer Wasserstoffquelle (3),
einem H2-Gasleitungssystem (4) für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens eine Mischvorrichtung (5) zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung (5) an das Ofengasleitungssystem (2) und an das H2-Gasleitungssystem (4) angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem (6) für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage (7) aufweist, die an das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist.
2. Anlagenverbund nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Zusammensetzung des Ofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst.
3. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mit der mindestens einen Mischvorrichtung (5) eingestellte Mischgas einen Mischungsquotient im Bereich von 1 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,2 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,8 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 3, aufweist.
4. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung (8) umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung (8) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist.
5. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression (9) umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression (9) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das
Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist.
6. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation (10) und/oder Kohlendioxid-Separation (11) umfasst, wobei die mindestens eine Anlage zur
Kohlenmonoxid-Separation (10) und/oder Kohlendioxid-Separation (11) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist. 7. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle (12) umfasst, wobei die mindestens eine weitere Kohlendioxidquelle (12) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist.
8. Anlagenverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossene Chemieanlage (7) ausgewählt ist aus einer Gruppe von einer Anlage zur Herstellung von Methanol, einer Anlage zur Herstellung höherer Alkohole, insbesondere Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol, iso- Butanol, sec-Butanol, tert-Butanol, 1,4-Butandiol oder einer Kombination hiervon, einer
Anlage zur Herstellung von Alkanen, insbesondere Methan, Ethan, Propan, n-Butan, isoButan, Cycle-Hexan oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkenen, insbesondere Ethen, Propen, But-l-en, (Z)-But-2-en, (E)-But-2-en, 2- Methylprop-l-en, 1,3-Butadien oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Alkinen, insbesondere Ethin, Propin, 1-Butin, 2-Butin oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ethern, insbesondere linearerer Ether, cyclischer Ether, verzweigter Ether, gesättigter Ether, ungesättigter Ether, Dimethylether (DME), Isopropylmethylether, Oxacyclohexan,
Polyoxymethylendimethylether (OME) oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Aldehyden, insbesondere Formaldehyd, Acetaldehyd, Propanal, Butanal oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Ketonen, insbesondere Aceton, Butanon, 2-Pentanon, 3-Pentanon, Methylisopropylketon oder einer Kombination hiervon, einer Anlage zur Herstellung von Carbonsäuren, insbesondere Ameisensäure, Essigsäure, Propionsäure, Oxalsäure oder einer Kombination hiervon oder einer Kombination hiervon.
Verfahren zum Betreiben eines Anlagenverbundes, der
einen Ofen (1) zur Roheisenerzeugung,
ein Ofengasleitungssystem (2) für mindestens einen Ofengasmengenstrom, der bei der Roheisenerzeugung anfällt, wobei der Ofengasmengenstrom eine Zusammensetzung aufweist, welche wenigstens Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst,
eine Wasserstoffquelle (3),
ein H2-Gasleitungssystem (4) für mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom,
mindestens eine Mischvorrichtung (5) zur Einstellung mindestens eines Mischgases aus dem mindestens einen Ofengasstrom und dem mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom vorgesehen ist, wobei die mindestens eine Mischvorrichtung (5) an das Ofengasleitungssystem (2) und an das H2-Gasleitungssystem (4) angeschlossen ist und wobei das mindestens eine eingestellte Mischgas wenigstens einen stöchiometrischen Mischungsquotienten aus einem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und aus einem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, und ein Mischgasleitungssystem (6) für das mindestens eine Mischgas, welches bei der Einstellung des wenigstens einen Mischungsquotienten anfällt und eine Chemieanlage (7) aufweist, die an das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Bereitstellen des mindestens einen Ofengasmengenstroms; b) Bereitstellen des mindestens einen aus der Wasserstoffquelle (3) emittierten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms; c) Herstellen mindestens eines Mischgases durch Mischen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms mit dem in Schritt b) bereitgestellten mindestens einen wasserstoffhaltigen Gasmengenstrom, wobei der wenigstens eine stöchiometrische Mischungsquotienten mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid umfasst, eingestellt wird; d) Zuführen des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases über das Mischgasleitungssystem (6) zu der an das Mischgassystem angeschlossenen Chemieanlage (7).
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung des in Schritt a) bereitgestellten Ofengasmengenstroms zusätzlich Stickstoff umfasst.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das in
Schritt c) hergestellte mindestens eine Mischgas auf einen stöchiometrischen Mischungsquotient mit dem Dividend mit dem Differenzbetrag der molaren Mengen an Wasserstoff als Minuend und Kohlendioxid als Subtrahend und dem Divisor mit dem Summenbetrag der molaren Mengen an Kohlenmonoxid und Kohlendioxid im Bereich von 1,2 bis 10, vorzugsweise im Bereich von 1,8 bis 6, besonders bevorzugt im Bereich von 1,9 bis 4, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 2 bis 3, eingestellt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gasreinigung (8) aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gasreinigung (8) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt e) das Reinigen des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich mindestens eine Anlage zur Gaskompression (9) aufweist, wobei die mindestens eine Anlage zur Gaskompression (9) an das Ofengasleitungssystem (2) und/oder das H2-Gasleitungssystem (4) und/oder das Mischgasleitungssystem (6) angeschlossen ist, wobei das Verfahren als einen weiteren
Schritt f) das Komprimieren des in Schritt a) bereitgestellten mindestens einen Ofengasmengenstroms und/oder des in Schritt b) bereitgestellten wasserstoffhaltigen Gasmengenstroms und/oder des in Schritt c) hergestellten mindestens einen Mischgases umfasst.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Komprimieren in Schritt f) bei einem Druck im Bereich von 1 bis 400 bar, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 bar, besonders bevorzugt im Bereich von 50 bis 130 bar, ganz besonders bevorzugt im Bereich von 60 bis 80 bar durchgeführt wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine Anlage zur Kohlenmonoxid-Separation (10) und/oder Kohlendioxid-Separation (11) umfasst, wobei das Verfahren als einen weiteren Schritt g) das wenigstens teilweise Separieren von Kohlenmonoxid und/oder Kohlendioxid umfasst.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der
Anlagenverbund zusätzlich eine weitere Kohlendioxidquelle (12) umfasst, wobei das Verfahren zur Einstellung des stöchiometrischen Mischungsquotienten des hergestellten mindestens einen Mischgases als einen weiteren Schritt h) die Zuführung von Kohlendioxid aus der weiteren Kohlendioxidquelle (12) umfasst.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die
Reihenfolge und/oder die Anzahl der Schritte e) bis h) beliebig ist.
PCT/EP2017/074857 2017-08-23 2017-09-29 Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes WO2019037885A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780094164.7A CN110997946A (zh) 2017-08-23 2017-09-29 用于生铁生产的设备组和用于运行设备组的方法
EP17784885.0A EP3673088A1 (de) 2017-08-23 2017-09-29 Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
US16/638,502 US20210123110A1 (en) 2017-08-23 2017-09-29 Plant complex for pig iron production and a method for operating the plant complex

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017214772 2017-08-23
DE102017214772.5 2017-08-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019037885A1 true WO2019037885A1 (de) 2019-02-28

Family

ID=60120008

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2017/074857 WO2019037885A1 (de) 2017-08-23 2017-09-29 Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20210123110A1 (de)
EP (1) EP3673088A1 (de)
CN (1) CN110997946A (de)
WO (1) WO2019037885A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022008229A1 (de) * 2020-07-07 2022-01-13 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Anlagenverbund sowie verfahren zum betrieb eines solchen anlagenverbundes zur herstellung höherer alkohole

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022254234A1 (en) * 2021-05-31 2022-12-08 Arcelormittal A method for manufacturing direct reduced iron
CN114657318A (zh) * 2022-04-11 2022-06-24 中冶京诚工程技术有限公司 钢铁厂固液废料回收再利用的转炉烟气处理系统和方法
US20240167172A1 (en) * 2022-11-23 2024-05-23 Dioxycle Reactors and Methods to Reduce Carbon Footprint of Electric Arc Furnaces While Producing Sustainable Chemicals
US11846034B1 (en) 2022-11-23 2023-12-19 Dioxycle Carbon monoxide electrolyzers used with reverse water gas shift reactors for the conversion of carbon dioxide into added-value products

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0200880A2 (de) 1985-04-27 1986-11-12 Ruhrkohle Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Chemierohstoffen
EP0601956A2 (de) * 1992-12-10 1994-06-15 Haldor Topsoe A/S Verfahren zur Herstellung eines kohlenoxydreichen Gases
WO2010136313A1 (de) 2009-05-25 2010-12-02 Uhde Gmbh Verfahren zur herstellung von synthesegas
WO2015086153A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011113547A1 (de) * 2011-09-15 2013-03-21 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Gewinnung von Olefinen aus Ofengasen von Stahlwerken

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0200880A2 (de) 1985-04-27 1986-11-12 Ruhrkohle Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von Chemierohstoffen
EP0601956A2 (de) * 1992-12-10 1994-06-15 Haldor Topsoe A/S Verfahren zur Herstellung eines kohlenoxydreichen Gases
WO2010136313A1 (de) 2009-05-25 2010-12-02 Uhde Gmbh Verfahren zur herstellung von synthesegas
WO2015086153A1 (de) * 2013-12-12 2015-06-18 Thyssenkrupp Ag Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022008229A1 (de) * 2020-07-07 2022-01-13 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Anlagenverbund sowie verfahren zum betrieb eines solchen anlagenverbundes zur herstellung höherer alkohole

Also Published As

Publication number Publication date
US20210123110A1 (en) 2021-04-29
EP3673088A1 (de) 2020-07-01
CN110997946A (zh) 2020-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019037885A1 (de) Anlagenverbund zur roheisenerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
EP3080309B1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
EP3080308B1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
EP3080310B1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
DE69834890T3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Gaserzeugung für Direktreduktionsreaktoren
EP3080307B1 (de) Verfahren zur erzeugung von synthesegas im verbund mit einem hüttenwerk
WO2019233934A1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
EP1749872A2 (de) Verfahren zur endothermen Vergasung von Kohlenstoff
EP2459754A1 (de) Reformgasbasiertes reduktionsverfahren mit rückführung der redukt i onsabgas e und decarbonisierung des abgasteils verwendet als brenngas für den reformer
EP3080306B1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung und verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
AT507113A1 (de) Verfahren und anlage zur energie- und co2-emissionsoptimierten eisenerzeugung
EP2391696A2 (de) Verfahren zur versorgung eines flugstromvergasungs- reaktors mit brennstoff aus einem vorratsbehälter
EP2714942B1 (de) Reduktion von metalloxiden unter verwendung eines sowohl kohlenwasserstoff als auch wasserstoff enthaltenden gasstromes
WO2010079050A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung von roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten
DE102018212015A1 (de) Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102010026792B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Oxyfuel-Kraftwerks
LU103088B1 (de) Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102016209037A1 (de) Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
DE102016209026A1 (de) Anlagenverbund zur Herstellung mineralischer Baustoffe sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
WO2024188849A1 (de) Anlagenverbund zur stahlerzeugung sowie ein verfahren zum betreiben des anlagenverbundes
DE102023106559A1 (de) Anlagenverbund zur Stahlerzeugung sowie ein Verfahren zum Betreiben des Anlagenverbundes
WO1993020245A1 (de) Kombiniertes verfahren zur erzeugung von metallurgischem koks und eisenschwamm
CN102639675A (zh) 运行炼焦炉系统的方法
AT500513A1 (de) Verfahren zur erzeugung von wasserstoff und nutzbarer wärme aus heizwertarmen brennstoffen

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17784885

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017784885

Country of ref document: EP

Effective date: 20200323