[發明專利]從煉鋼廠的爐內氣體中獲取烯烴的方法

無效

• 申請號: 201280045014.4
• 申請日: 2012-08-07
• 公開（公告）號: CN103890521A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: N·舍德爾;E·海德格;H·施米加勒;V·格克;H·施瑪德爾
• 申請（專利權）人: 林德股份公司
• 主分類號: F27D17/00
• 分類號: F27D17/00;C07C29/151
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 彭麗丹;過曉東

本發明涉及一種處理煉鋼廠和/或冶煉廠的廢氣的方法，其中所述廢氣包含一氧化碳和/或二氧化碳。

在冶煉廠中，使用鼓風爐通過還原從鐵礦石中獲得鐵。作為還原劑，主要采用焦炭。鼓風爐具有爐腔結構并且從頂部交替設置有層(鐵礦石和添加劑的混合物)和焦炭層。鼓風爐中的溫度范圍普遍為2000℃到200℃，從底部向上溫度逐漸降低。

焦炭，基本上由碳組成，與氧發生強烈的放熱反應釋放出二氧化碳并且由此在鼓風爐的底部產生1800℃到2000℃的溫度，當使用純氧時達到2200℃。該放熱反應之后直接接著有如下兩個放熱反應以形成一氧化碳：

CO₂+C→2CO

H₂O+C→CO+H₂

一氧化碳和氫在鼓風爐里作為還原劑并且將鐵礦石的鐵氧化物還原成鐵并且同時將與鐵伴生的錳、硅和磷元素的氧化物還原。然而，在該過程中鐵帶走一部分碳。

帶有碳的鐵作為生鐵在鼓風爐的底部獲得。在鼓風爐的上端(頂部)相應地收集廢氣，也被稱作爐頂煤氣或者鼓風爐氣體。廢氣基本上由碳氧化物(一氧化碳，二氧化碳，每一種的比例為15-25體積％，氮氣(50-60體積％)以及3體積％的氫氣、0.5-1體積％的甲烷和水)，以及其它痕量元素構成。這種廢氣要通過本發明的方法進行處理。

在鼓風爐中形成的生鐵由于碳的含量而不能被鍛造并且在煉鋼廠進一步處理。主要的工藝是在轉爐中使碳燃燒脫離鐵。該工藝也被稱為清潔。通常，純氧通過轉爐中的一個或多個合適的噴槍被吹到熱的生鐵上和/或吹入熱的生鐵中。這里，碳被氧化成二氧化碳并且由于高溫而形成液體鋼。由此也在轉爐中形成主要由二氧化碳(約20體積％)和一氧化碳(約55體積％)與氫(約4體積％)一起構成的廢氣，以及它們的處理同樣是本發明的主題。

冶煉廠和煉鋼廠往往結合在一個廠中并且被稱作鋼廠。在這種情況下，根據本發明，來自鼓風爐的廢氣和來自轉爐的廢氣或者兩者都可以根據本發明進行處理。

多數情況下，采用焦爐從煤里生產焦炭的裝置也被整合到這種廠中。在煉焦廠中生產鼓風爐中所需的焦炭。在煉焦爐中，通過加熱到900℃到1400℃的溫度使煤里的易揮發組分裂解，釋放并且被抽出。這樣形成的焦炭基本上由碳和包含易揮發組分的被稱作煉焦氣的廢氣構成。在煉焦爐中在無氧情況下發生裂解。形成的煉焦氣包含氫(約55％)、甲烷、氮、一氧化碳、二氧化碳、硫和高級烴。

上面提到的兩種工廠在這里僅僅是舉例描述。本發明并不局限于這些類型的工廠。本發明總體涉及來自冶煉廠和/或煉鋼廠的包括二氧化碳和/或一氧化碳的廢氣的處理。也就是說，來自其中采用電弧爐、直接還原或類似工藝實現鐵礦石的還原的煉鋼廠或冶煉廠的廢氣也包括在本發明中，只要它們包含一氧化碳和/或二氧化碳。本發明總體用于對來自冶金爐，例如轉爐的廢氣進行處理。

例如在美國文獻US2011/0041517中對這種廢氣處理方法進行了描述。根據這里公開的現有技術，來自冶金爐的熱廢氣通過添加還原劑而被轉化，當氧濃度為1體積％或更少時添加還原劑并且當廢氣溫度為800℃或更高時轉化被認為完成。這里，熱廢氣被冷卻，二氧化碳向環境的排放被最小化并且廢氣獲得更高的焦耳值，因為，根據現有技術，這種廢氣被送入燃氣渦輪機產生電能。

WO2009/023987，CN101913558，CN101823937和CN102079689公開了由煉焦廢氣和在煉鋼中獲得的廢氣制備甲醇或二甲醚的方法。

US2011/0112314包括由含氧原料氣制備烯烴的方法。

混合氣體或具有高溫廢氣的液烴同樣是已知的。這種高溫廢氣包含二氧化碳和/或水蒸氣并且尤其來自于轉爐。在消耗熱量的轉化反應中烴的混合提高了一氧化碳和氫的比例，由此也提高了廢氣的焦耳值。

本發明的一個目的是開發另一種對上述提到的類型的廢氣的處理。本發明的另一個目的是從這種廢氣中獲得有價值的產品。這種廢氣中存在的溫室氣體，例如二氧化碳、一氧化碳和甲烷不應該進入大氣而是應該盡可能被完全轉換成有價值的產品。

這個目地通過獨立權利要求1的特征的結合而實現。本發明更有利的實施方案在從屬權利要求中提出。

在本發明的用于處理來自煉鋼廠和/或冶煉廠的廢氣的方法中，包含二氧化碳和/或一氧化碳的廢氣至少部分與含氫氣體一起被送入形成二甲醚的工藝中，由此形成含二甲醚的產物氣體。