DE102014114343B4 - Process for the combined production of pig iron and an organic chemical product based on synthesis gas - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur kombinierten Herstellung von Roheisen und eines auf Synthesegas (21) basierenden organischen Chemieprodukts (23), wobei- einem Hochofen Luft zugeführt wird und- der den Hochofen verlassende stickstoffhaltige Gichtgasstrom (1) einer Konvertierung (4) zugeführt wird, bei der Kohlenmonoxid mit H2O zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt wird, wobei- in einer Gastrenneinrichtung (8) ein wasserstoffhaltiger Stoffstrom (10) von einem stickstoffhaltigen Stoffstrom (9) getrennt wird und- der wasserstoffhaltige Stoffstrom (10) einer Syntheseanlage (12) zugeführt wird- und wobei einem Stahlkonverter Sauerstoff zugeführt wird und der den Stahlkonverter verlassende Konvertergasstrom (13) dem wasserstoffhaltigen Stoffstrom (10) zur Bildung eines Synthesegasstroms (21) zugeführt wird.Process for the combined production of pig iron and an organic chemical product (23) based on synthesis gas (21), wherein- air is supplied to a blast furnace and- the nitrogen-containing blast furnace gas stream (1) leaving the blast furnace is fed to a converter (4) in which carbon monoxide is reacted with H2O to form hydrogen and carbon dioxide, wherein- a hydrogen-containing material stream (10) is separated from a nitrogen-containing material stream (9) in a gas separation device (8) and- the hydrogen-containing material stream (10) is fed to a synthesis plant (12)- and wherein oxygen is supplied to a steel converter and the converter gas stream (13) leaving the steel converter is fed to the hydrogen-containing material stream (10) to form a synthesis gas stream (21).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kombinierten Herstellung von Roheisen und eines auf Synthesegas basierenden organischen Chemieprodukts.The invention relates to a process for the combined production of pig iron and an organic chemical product based on synthesis gas.
Bei herkömmlichen Verfahren zur Eisenerzeugung werden überschüssig anfallende Gase verbrannt und somit thermisch genutzt, beispielsweise zur Stromproduktion. Aufgrund des Überangebots an regenerativ erzeugtem Strom, wird die Verstromung dieser Gase wirtschaftlich zunehmend unattraktiver.In conventional iron production processes, excess gases are burned and used thermally, for example to generate electricity. Due to the oversupply of electricity generated from renewable sources, the conversion of these gases into electricity is becoming increasingly economically unattractive.
Der Erfindung liegt ein Verfahren zugrunde, bei dem die Prozessgase des Stahlwerks stofflich genutzt werden. Dabei wird zunächst ein Synthesegas erzeugt, das dann in einer Syntheseanlage zu einem organischen Chemieprodukt umgesetzt wird. Solche kombinierten Verfahren sind Verbundsysteme, bei denen die Nebenprodukte des einen Prozesses Einsatzstoffe eines anderen Prozesses bilden.The invention is based on a process in which the process gases of the steelworks are used as materials. First, a synthesis gas is produced, which is then converted into an organic chemical product in a synthesis plant. Such combined processes are integrated systems in which the byproducts of one process form the input materials of another process.
Das organische Chemieprodukt enthält chemische Verbindungen, die auf Kohlenstoff basieren. Dieses Chemieprodukt wird auf Basis eines H2 und CO enthaltenden Synthesegases hergestellt. Das Synthesegas wird beispielsweise zur Herstellung von Methanol oder Kraftstoffen mittels Fischer-Tropsch-Synthese eingesetzt. Auch eine Oxosynthese kann zur Anwendung kommen.The organic chemical product contains chemical compounds based on carbon. This chemical product is produced on the basis of a synthesis gas containing H 2 and CO. The synthesis gas is used, for example, to produce methanol or fuels using Fischer-Tropsch synthesis. Oxosynthesis can also be used.
Die
In der
Bei den vorstehend genannten kombinierten Verfahren ist reiner Sauerstoff erforderlich, da der in der Luft enthaltene Stickstoff nicht zur Synthese der organischen Chemieprodukte benötigt wird. Zur Bereitstellung von reinem Sauerstoff sind aufwendige Luftzerlegungsanlagen erforderlich. Weiterhin beschreibt der Stand der Technik nach
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur kombinierten Herstellung von Roheisen und eines auf Synthesegas basierenden organischen Chemieprodukts anzugeben, das eine optimale stoffliche Verwertung ermöglicht und mit möglichst geringen Investitionskosten verwirklicht werden kann. Die stoffliche Verwertung soll möglichst energieeffizient sein, so dass auch die Betriebskosten des Verfahrens gering sind.The object of the invention is to provide a process for the combined production of pig iron and an organic chemical product based on synthesis gas, which enables optimum material recycling and can be implemented with the lowest possible investment costs. The material recycling should be as energy-efficient as possible so that the operating costs of the process are also low.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass einem Hochofen Luft zugeführt wird und der den Hochofen verlassende stickstoffhaltige Gichtgasstrom einer Konvertierung zugeführt wird, bei der Kohlenmonoxid mit üblicherweise als Dampf bereitgestelltem H2O zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt wird, wobei in einer Gastrenneinrichtung ein wasserstoffhaltiger Stoffstrom von einem stickstoffhaltigen Stoffstrom getrennt und der wasserstoffhaltige Stoffstrom einer Syntheseanlage zugeführt wird und wobei einem Stahlkonverter Sauerstoff zugeführt wird und der den Stahlkonverter verlassende Konvertergasstrom dem wasserstoffhaltigen Stoffstrom zur Bildung eines Synthesegasstroms zugeführt wird.This object is achieved according to the invention in that air is supplied to a blast furnace and the nitrogen-containing blast furnace gas stream leaving the blast furnace is fed to a conversion in which carbon monoxide is converted to hydrogen and carbon dioxide with H 2 O, usually provided as steam, in a gas separation device a hydrogen-containing material stream is separated from a nitrogen-containing material stream and the hydrogen-containing material stream is fed to a synthesis plant and oxygen is supplied to a steel converter and the converter gas stream leaving the steel converter is fed to the hydrogen-containing material stream to form a synthesis gas stream.
Erfindungsgemäß wird dem Hochofen Luft zugeführt, so dass ein stickstoffhaltiges Gichtgas entsteht. Bisher wurde eine solche Variante nicht in Betracht gezogen, da man davon ausging, dass der Stickstoff nur auf aufwendige Weise wieder vom Kohlenmonoxid abgetrennt werden kann, beispielsweise durch eine äußerst kostspielige Tieftemperaturtrennung.According to the invention, air is fed into the blast furnace so that a nitrogen-containing furnace gas is produced. Up to now, such a variant has not been considered because it was assumed that the nitrogen could only be separated from the carbon monoxide in a complex manner, for example by means of an extremely expensive low-temperature separation.
Demgegenüber wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zunächst das im Gichtgas enthaltene Kohlenmonoxid mit Wasserdampf zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine katalytische CO-Konvertierung.In contrast, in the process according to the invention, the carbon monoxide contained in the blast furnace gas is first converted with water vapor to hydrogen and carbon dioxide. This is preferably a catalytic CO conversion.
Nach der Konvertierung wird das Gasgemisch einer Gastrenneinrichtung zugeführt. Bei einer Variante der Erfindung handelt es sich dabei um eine Druckwechseladsorptionsanlage (PSA: Pressure Swing Adsorption). In dieser Druckwechseladsorptionsanlage wird ein Wasserstoffstrom von einem stickstoffhaltigen Gasstrom getrennt. Der Wasserstoffstrom dient als Grundlage zur Bereitstellung eines Synthesegases, das dann zu dem organischen Chemieprodukt umgesetzt wird.After conversion, the gas mixture is fed to a gas separation device. One variant of the invention is a pressure swing adsorption system (PSA). In this pressure swing In an adsorption plant, a hydrogen stream is separated from a nitrogen-containing gas stream. The hydrogen stream serves as the basis for providing a synthesis gas, which is then converted into the organic chemical product.
Alternativ kann die Gastrenneinrichtung auch als Membrantrennanlage ausgeführt sein.Alternatively, the gas separation device can also be designed as a membrane separation system.
Auf diese Weise wird ein äußerst vorteilhaftes Verbundsystem zur kombinierten Herstellung von Roheisen und eines organischen Chemieprodukts geschaffen. Bei dem Verfahren kann Gichtgas eines mit Luft betriebenen Hochofens eingesetzt werden. Dies wird durch eine effiziente und kostengünstige Abtrennung des Stickstoffs ermöglicht. Durch die Konvertierung wird eine aufwendige Trennung von CO und Stickstoff vermieden. Zudem wird Wasserstoff erzeugt, der zur Bereitstellung des Synthesegases genutzt wird.In this way, an extremely advantageous integrated system is created for the combined production of pig iron and an organic chemical product. The process can use blast furnace gas from an air-fired blast furnace. This is made possible by the efficient and cost-effective separation of the nitrogen. The conversion avoids the complex separation of CO and nitrogen. In addition, hydrogen is generated, which is used to provide the synthesis gas.
Das Roheisen wird in bekannter Weise mit einem Stahlkonverter zu Stahl weiterverarbeitet. Dabei wird erfindungsgemäß dem Stahlkonverter Sauerstoff zugeführt, wobei der den Stahlkonverter verlassende Konvertergasstrom dem wasserstoffhaltigen Stoffstrom zur Bildung eines Synthesegasstroms zugeführt wird. Es kann damit ein kombiniertes Verfahren bereitgestellt werden, dessen Endprodukt Stahl und zumindest ein auf Synthesegas basierendes organisches Produkt ist.The pig iron is further processed into steel in a known manner using a steel converter. According to the invention, oxygen is fed to the steel converter, and the converter gas stream leaving the steel converter is fed to the hydrogen-containing material stream to form a synthesis gas stream. This makes it possible to provide a combined process whose end product is steel and at least one organic product based on synthesis gas.
Bei einer besonders günstigen Variante des Verfahrens wird die Konvertierung des Gichtgases mit Niederdruckdampf durchgeführt. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Konvertierung bei einem Absolutdruck von kleiner als 10 bar, vorzugsweise bei einem Druck von 2 bis 8 bar durchgeführt wird. Auf diese Weise lässt sich der für die Synthese benötigte Wasserstoff kostengünstig zur Verfügung stellen, da das Einsatzgas nicht wie bei herkömmlichen Verfahren zunächst auf einen Druck von 20 bis 50 bar für die CO-Konvertierung verdichtet werden muss. Auf der Druckseite der Druckwechseladsorptionsanlage wird Wasserstoff, auf der Entspannungsseite Stickstoff und gegebenenfalls Kohlendioxid gewonnen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit eine weitere Verdichtung von ca. 50 % der Gesamteinsatzgasmenge gespart werden, da der im Gichtgas enthaltene Stickstoff bereits bei einem Druck von 2 bis 8 bar aus dem Einsatzgasstrom entfernt wird. Dadurch werden die Betriebs- und Investitionskosten verringert.In a particularly advantageous variant of the process, the blast furnace gas is converted using low-pressure steam. It is advantageous if the conversion is carried out at an absolute pressure of less than 10 bar, preferably at a pressure of 2 to 8 bar. In this way, the hydrogen required for the synthesis can be made available inexpensively, since the feed gas does not have to be compressed to a pressure of 20 to 50 bar for the CO conversion, as is the case with conventional processes. Hydrogen is obtained on the pressure side of the pressure swing adsorption system, and nitrogen and possibly carbon dioxide are obtained on the expansion side. The process according to the invention can thus save a further compression of approx. 50% of the total feed gas quantity, since the nitrogen contained in the blast furnace gas is removed from the feed gas stream at a pressure of just 2 to 8 bar. This reduces operating and investment costs.
Bei einer Variante der Erfindung wird der konvertierte Gichtgasstrom zunächst einer Anordnung zugeführt, in der Kohlendioxid von Wasserstoff und Stickstoff getrennt wird. Diese Anordnung ist der Gastrenneinrichtung zur Trennung von Wasserstoff und Stickstoff vorgeschaltet. Bei dieser Anordnung kann es sich um eine CO2-Druckwechseladsorptionsanlage handeln, die Kohlendioxid von Wasserstoff und Stickstoff trennt. Diese CO2- Druckwechseladsorptionsanlage ist der H2- Druckwechseladsorptionsanlage vorgeschaltet.In a variant of the invention, the converted blast furnace gas stream is first fed to an arrangement in which carbon dioxide is separated from hydrogen and nitrogen. This arrangement is connected upstream of the gas separation device for separating hydrogen and nitrogen. This arrangement can be a CO 2 pressure swing adsorption system that separates carbon dioxide from hydrogen and nitrogen. This CO 2 pressure swing adsorption system is connected upstream of the H 2 pressure swing adsorption system.
Bei einer Variante der Erfindung wird Kohlendioxid von Stickstoff in einer Gaswäsche getrennt. Das die H2-Druckwechseladsorptionsanlage verlassende Gasgemisch aus Stickstoff und Kohlendioxid wird einer Gaswäsche zugeführt, bei der Kohlendioxid von Stickstoff getrennt wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Aminwäsche.In a variant of the invention, carbon dioxide is separated from nitrogen in a gas scrubber. The gas mixture of nitrogen and carbon dioxide leaving the H 2 pressure swing adsorption system is fed to a gas scrubber in which carbon dioxide is separated from nitrogen. This is preferably an amine scrubber.
Das Kohlendioxid kann als Ausgangsstoff zur Bereitstellung des Kohlenstoffanteils für das gewünschte organische Chemieprodukt dienen. Dazu kann Kohlendioxid mit Wasserstoff zu Kohlenmonoxid und Wasser umgesetzt werden.Carbon dioxide can be used as a starting material to provide the carbon component for the desired organic chemical product. To do this, carbon dioxide can be reacted with hydrogen to form carbon monoxide and water.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird einem Konverter Sauerstoff zugeführt, wobei ein Konvertergas entsteht, das zum größten Teil aus Kohlenmonoxid und etwas Kohlendioxid besteht. Erfindungsgemäß dient das Konvertergas als Kohlenstoffquelle für das organische Chemieprodukt. Dabei erweist es sich als besonders günstig, wenn das Konvertergas auf ein Druckniveau verdichtet wird, bei dem der Wasserstoffstrom die Gastrenneinrichtung verlässt. Dabei kommt ein Verdichter zum Einsatz, der das Konvertergas auf das Druckniveau der Druckseite der Gastrenneinrichtung bringt. Der von der Gastrenneinrichtung abgegebene Wasserstoff wird gemeinsam mit dem Konvertergas mittels eines weiteren Verdichters auf das für die Synthese des organischen Chemieprodukts erforderliche Druckniveau gebracht. Vorzugsweise wird dabei ein Druckniveau von weniger als 60 bar und mehr als 40 bar eingestellt.In a particularly advantageous embodiment of the invention, oxygen is fed to a converter, producing a converter gas that consists largely of carbon monoxide and some carbon dioxide. According to the invention, the converter gas serves as a carbon source for the organic chemical product. It is particularly advantageous if the converter gas is compressed to a pressure level at which the hydrogen stream leaves the gas separation device. A compressor is used to bring the converter gas to the pressure level of the pressure side of the gas separation device. The hydrogen released by the gas separation device is brought together with the converter gas by means of a further compressor to the pressure level required for the synthesis of the organic chemical product. A pressure level of less than 60 bar and more than 40 bar is preferably set.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, unbehandeltes Konvertergas einzusetzen, so dass kein weiterer Aufwand zur Aufbereitung erforderlich ist.The process according to the invention makes it possible to use untreated converter gas, so that no further processing effort is required.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird Koksofengas aus einer Koksofenbatterie gemeinsam mit Gichtgas benutzt, um das Synthesegas bereitzustellen. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn das Koksofengas einer Druckwechseladsorptionsanlage zugeführt wird, bei der Wasserstoff von einem Restgas getrennt wird. Der im Koksofengas enthaltene Wasserstoff wird abgetrennt und vorzugsweise dem Konvertergas beigemischt.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, coke oven gas from a coke oven battery is used together with blast furnace gas to provide the synthesis gas. It proves to be particularly advantageous if the coke oven gas is fed to a pressure swing adsorption plant in which hydrogen is separated from a residual gas. The hydrogen contained in the coke oven gas is separated and preferably mixed with the converter gas.
Das bei der Druckwechseladsorption anfallende Restgas besteht zu einem großen Anteil aus CO und CH4 und ist daher ein hochkalorisches Gas was im Energieverbund eines integrierten Stahlwerks äußerst vorteilhaft verwendet werden kann.The residual gas resulting from pressure swing adsorption consists largely of CO and CH 4 and is therefore a high-calorific gas which can be used extremely advantageously in the energy network of an integrated steelworks.
Die Bereitstellung eines Synthesegases auf Basis von Gichtgas in Kombination mit einem Konvertergas und einem Koksofengas ermöglicht eine flexible Betriebsweise, bei der das Verhältnis von Wasserstoff zu Kohlenmonoxid gezielt einstellbar ist.The provision of a synthesis gas based on blast furnace gas in combination with a converter gas and a coke oven gas enables a flexible operating mode in which the ratio of hydrogen to carbon monoxide can be specifically adjusted.
Erfindungsgemäß wird ein Stoffstrom gebildet, der Wasserstoff des konvertierten Gichtgases und ein weiteres Mischgas enthält. Das Mischgas besteht aus Konvertergas, sowie ggf. Wasserstoff des Koksofengases. Dieser Stoffstrom kann mittels eines gemeinsamen Verdichters von einem Druckniveau von 2 bis 8 bar Ausgangsdruck auf den für die Synthese benötigten Druck von ca. 40 bis 50 bar verdichtet werden. Vorzugsweise wird der Stoffstrom vor der Syntheseanlage einer Entschwefelung unterzogen.According to the invention, a material flow is formed which contains hydrogen from the converted blast furnace gas and another mixed gas. The mixed gas consists of converter gas and, if necessary, hydrogen from the coke oven gas. This material flow can be compressed by means of a common compressor from a pressure level of 2 to 8 bar starting pressure to the pressure required for the synthesis of approx. 40 to 50 bar. The material flow is preferably subjected to desulfurization before the synthesis plant.
Alternativ oder ergänzend kann das Koksofengas in dem erfindungsgemäßen Anlagenverbund auch dadurch genutzt werden, dass es gereinigt, einer Hydrierung untergezogen, entschwefelt und schließlich einem Reformer zugeführt wird. In dem Reformer wird das im Koksofengas enthaltene Methan zu Kohlenmonoxid und Wasserstoff umgesetzt. Das Kohlenmonoxid und der Wasserstoff werden dann mit dem aus dem Gichtgas gewonnenen Wasserstoff zusammengeführt, so dass ein geeignetes Synthesegas für die Herstellung des organischen Chemieprodukts gebildet wird.Alternatively or additionally, the coke oven gas can also be used in the plant network according to the invention by cleaning it, subjecting it to hydrogenation, desulphurising it and finally feeding it to a reformer. In the reformer, the methane contained in the coke oven gas is converted into carbon monoxide and hydrogen. The carbon monoxide and hydrogen are then combined with the hydrogen obtained from the blast furnace gas, so that a suitable synthesis gas is formed for the production of the organic chemical product.
Das aus dem konvertierten Gichtgas gewonnene Kohlendioxid wird vorzugsweise mit Konvertergas eines Stahlkonverters zusammengeführt und dann gemeinsam verdichtet.The carbon dioxide obtained from the converted blast furnace gas is preferably combined with converter gas from a steel converter and then compressed together.
Der Anteil des dem Konvertergas zugeführten aus dem Gichtgas gewonnenen Kohlendioxids wird dabei vom Typ der vorgesehenen Syntheseanlage bestimmt.The proportion of carbon dioxide obtained from the blast furnace gas added to the converter gas is determined by the type of synthesis plant planned.
Bei einer besonders vorteilhaften Variante der Erfindung wird aus der Syntheseanlage ein stickstoffhaltiger Gasstrom ausgeschleust und zur Konvertierung geführt. In der H2-Druckwechseladsorption wird dann dieser Stickstoff aus dem Kreislauf entfernt. Dadurch wird eine Anreicherung von Stickstoff im Synthesekreislauf verhindert. Durch die Rückführung des Purge-Gasstroms vor die Gichtgas-Konvertierung werden die im Purge-Gas enthaltenen Wertstoffe genutzt. Gleichzeitig wird eine für den Syntheseprozess notwendige Ausschleusung von Stickstoffs gewährleistet, ohne dass ein zusätzlicher Verfahrensschritt erforderlich ist.In a particularly advantageous variant of the invention, a nitrogen-containing gas stream is discharged from the synthesis plant and led to the conversion. This nitrogen is then removed from the circuit in the H 2 pressure swing adsorption. This prevents an enrichment of nitrogen in the synthesis circuit. By returning the purge gas stream before the blast furnace gas conversion, the valuable materials contained in the purge gas are used. At the same time, the discharge of nitrogen necessary for the synthesis process is ensured without an additional process step being required.
Im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren muss der im Purge-Gas erhaltene Wasserstoff nicht in aufwendiger Weise durch Membranprozesse abgetrennt werden. Dies reduziert die Investitionskosten. Mit der Rückführung des Purge-Gases vor die Gichtgas-Konvertierung wird eine deutlich höhere Rückgewinnung von Wertstoffen aus dem ausgeschleusten Gasstrom gewährleistet.In contrast to conventional processes, the hydrogen obtained in the purge gas does not have to be separated in a complex manner using membrane processes. This reduces the investment costs. By returning the purge gas before the blast furnace gas conversion, a significantly higher recovery of valuable materials from the discharged gas stream is ensured.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand einer Zeichnung und aus der Zeichnung selbst. Die einzige Figur zeigt anhand eines Fließschemas das Grundprinzip eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur kombinierten Herstellung von Stahl und eines auf Synthesegas 21 basierenden organischen Chemieproduktes 23.Further features and advantages of the invention emerge from the description of an embodiment with reference to a drawing and from the drawing itself. The single figure shows, using a flow diagram, the basic principle of a process according to the invention for the combined production of steel and an
Im Rahmen der Eisenerzeugung wird ein Hochofen (nicht dargestellt) mit Eisenerz und Koks befüllt. Dem Hochofen wird Luft zugeführt. Das den Hochofen verlassende stickstoffhaltige Gichtgas 1 wird über einen Kompressor 2 auf einen Druck zwischen zwei und acht bar verdichtet. Dem Gichtgas 1 wird Niederdruckdampf 3 zugeführt, der vorzugsweise ebenfalls einen Druck zwischen zwei und acht bar hat. In einer Konvertierung 4 wird das im Gichtgas 1 enthaltene Kohlenmonoxid zu Wasserstoff und Kohlendioxid umgesetzt. Vorzugsweise handelt es sich bei der Konvertierung 4 um eine katalytische Konvertierungsstufe.As part of iron production, a blast furnace (not shown) is filled with iron ore and coke. Air is supplied to the blast furnace. The nitrogen-containing blast furnace gas 1 leaving the blast furnace is compressed to a pressure of between two and eight bar using a
Der die Konvertierung 4 verlassende Stoffstrom 5 wird im Ausführungsbeispiel zunächst einer Anordnung 6 zugeführt, in der Kohlendioxid von Wasserstoff und Stickstoff getrennt wird. Im Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Anordnung 6 um eine CO2-Druckwechseladsorptionsanlage.In the exemplary embodiment, the
Der die Anordnung 6 verlassende Stoffstrom 7 wird einer Gastrenneinrichtung 8 zugeführt, die im Ausführungsbeispiels als H2-Druckwechseladsorptionsanlage aufgeführt ist. Bei einer alternativen Variante der Erfindung kann die Gastrenneinrichtung 8 als Membrananlage zur Gastrennung ausgeführt sein. Auf der Entspannungsseite der Druckwechseladsorptionsanlage wird ein stickstoffreicher Stoffstrom 9 gewonnen.The
Bei einer alternativen Variante des Verfahrens (nicht dargestellt), bei der keine Anordnung 6 zur Abtrennung des Kohlendioxids vorgeschaltet ist, enthält dieser Stoffstrom 9 auch größere Mengen an CO2 und Reste an CO.In an alternative variant of the process (not shown), in which no
Der Stoffstrom 9 kann auf unterschiedliche Weisen behandelt werden. Bei einer ersten Variante wird der Stoffstrom 9 einer katalytischen Nachverbrennung (nicht dargestellt) zugeführt, bei der die Reste an Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid umgesetzt werden. Bei einer zweiten Variante wird der Stoffstrom 9 ergänzend oder alternativ zu der Nachverbrennung einer Gaswäsche (nicht dargestellt) zugeführt, bei der Kohlendioxid abgetrennt wird. Vorzugsweise handelt es sich dabei um eine Aminwäsche.The
Zur Herstellung des organischen Chemieprodukts 23 ist auch eine Kohlenstoffquelle erforderlich. Erfindungsgemäß kann dieses von dem Konvertergas 13 bereitgestellt werden. Dazu wird einem Stahlkonverter (nicht dargestellt) reiner Sauerstoff zugeführt. Das den Stahlkonverter verlassende Konvertergas 13 enthält einen hohen Anteil an Kohlenmonoxid.A carbon source is also required to produce the
Bei der in
Als weitere Rohstoffquelle zur Bereitstellung des Synthesegases wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, gemäß der dargestellten Variante, Koksofengas 15 eingesetzt. Von einer Koksofenbatterie (nicht dargestellt) wird das Koksofengas 15 einer Druckwechseladsorptionsanlage 16 zugeführt. In der Druckwechseladsorptionsanlage 16 wird ein wasserstoffhaltiger Stoffstrom 17 von einem Restgasstrom 18 getrennt. Der wasserstoffhaltige Stoffstrom 17 wird dem Konvertergasstrom 13 zugeführt. Der Mischgasstrom 19 bestehend aus dem Konvertergas 13, dem aus dem Koksofengas 15 gewonnenen Wasserstoff 17 und dem zugemischten Kohlendioxid 14 wird mittels eines Kompressors 20 auf die Druckstufe gebracht, bei der wasserstoffreiche Stoffstrom 10 die Gastrenneinrichtung 8 verlässt.As a further raw material source for providing the synthesis gas in the process according to the invention, according to the variant shown, coke oven gas 15 is used. The coke oven gas 15 is fed from a coke oven battery (not shown) to a pressure
Mittels eines Verdichters 11 wird das Gemisch auf einen Druck von vierzig bis sechszig bar verdichtet und dann zunächst einer Entschwefelung 22 zugeführt, bevor der CO/H2-Synthesegasstrom 21 zur Syntheseanlage 12 gelangt.By means of a
Das organische Chemieprodukt 23 verlässt die Syntheseanlage 12. Aus der Synthesegasanlage 12 wird zudem ein stickstoffhaltiger Gasstrom 24 ausgeschleust. Auf diese Weise kommt es nicht zu einer Anreicherung von Stickstoff im Synthesekreislauf. Der Purge Gasstrom 24 wird vor die Gichtgas Konvertierung 4 zurückgeführt.The
Beim Ausführungsbeispiel werden der Konvertierung 4 der stickstoffhaltige Gichtgasstrom 1, der ausgeschleuste stickstoffhaltige Gasstrom 24 und Niederdruckdampf 3 zugeführt. Erfindungsgemäß wird der Stickstoff anschließend in einer Gastrenneinrichtung 8 vom Wasserstoff 10 getrennt.In the exemplary embodiment, the nitrogen-containing blast furnace gas stream 1, the discharged nitrogen-containing
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