炼铁方法与流程

本发明涉及一种炼铁方法及相关的炼铁设备。

背景技术：

1、在高炉中，将含铁炉料（烧结矿、球团矿和铁矿石）转化为铸铁或铁水，通常是通过由还原气（特别是包含co、h2和n2）还原铁氧化物来进行的，所述还原气是由焦炭和最终的辅助还原剂在位于高炉底部的风口处部分燃烧形成的，在所述风口处注入预热至通常在1000℃至1300℃之间的温度的空气（称为热风）。

2、为了提高生产率并降低成本而可以在风口处注入的辅助还原剂可以是粉状煤、燃料油、天然气或还原剂，并与热风的富氧结合。

3、在高炉上部回收的气体（称为炉顶煤气）主要由co、co2、h2和n2组成，各自的比例分别为20-28%v、17-25%v、1-5%v和48-55%v。尽管这种气体部分用作钢厂其他设施（焦化厂、热风炉……）的燃料，或最终在发电厂用于发电，但高炉仍然是co2的重要产生源。

4、鉴于自上个世纪初以来大气中co2浓度的显著增加以及随之而来的温室效应，必须在大量产生co2的地方（因此特别是在高炉处）减少co2的排放。

5、为此，在过去的50年中，高炉中还原剂的消耗量已减少了一半，因此，目前在常规配置的高炉中，碳的消耗量已达到与热力学定律相关的下限。

6、被考虑用于进一步减少这种碳基还原剂消耗并从而减少高炉炼铁路线的co2足迹的一种解决方案是捕获炉顶煤气并将其用于其他生产，例如化学品生产，即所谓的碳捕获与利用（ccu）技术。然而，这些ccu应用通常需要对气体进行多次处理，以便为给定的化学品提供合适的合成气，并产生限制co2减少量的尾气。

7、因此，需要一种允许进一步减少炼铁工艺的co2足迹的方法。

技术实现思路

1、该问题通过根据本发明的炼铁方法解决，所述方法包括在高炉中生产铁水和高炉炉顶煤气，所述方法包括以下步骤：捕获至少一部分高炉炉顶煤气；从捕获的高炉炉顶煤气中分离二氧化碳，以产生富co2流和贫co2流；将富co2流与氢气补充流混合，并使获得的co2/h2气体混合物在反应器中经历逆水煤气变换反应，以产生包含一氧化碳co和氢气h2的还原流；从还原流中分离h2，以产生富co流和富h2流；将富h2流与富co2流或与co2/h2气体混合物在反应器中混合，并使获得的气体混合物经历逆水煤气变换反应；将至少一部分富co流进给至至少一个化学或生化装置以生产一种或更多种化学产品。

2、本发明的方法还可以包括以下单独考虑或根据所有可能的技术组合考虑的可选特征：

3、- 至少一个化学或生化装置选自尿素或氨生产装置、发酵罐或费托合成反应器（fischer tropsch reactor）。

4、- 至少一个化学或生化装置是发酵罐，能够利用微生物将co、h2或co2中的一者或更多者生物转化为合成气发酵产品，

5、- 发酵罐中的微生物是梭菌属（clostridium）细菌，

6、- 所述化学产品是醇，

7、- 醇选自由甲醇、乙醇、丁醇及其混合物组成的组。

8、- 在进入至少一个化学或生化装置之前，将二次h2补充流与富co流混合，

9、- h2补充气流由通过水电解产生的氢气构成，

10、- 经历逆水煤气变换反应的气流首先被加热至至少400℃的温度，

11、- 经历逆水煤气变换反应的气流首先被加热至至少600℃的温度，

12、- 所述气流通过电加热进行加热，

13、- 所述电加热由可再生能源操作，

14、- 经历逆水煤气变换反应的气流具有至少为2的h2与co2摩尔比，

15、- 经历逆水煤气变换反应的气流具有为4的h2与co2摩尔比。

1.一种炼铁方法，包括在高炉（1）中生产铁水（2）和高炉炉顶煤气（10），所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个化学或生化装置（4）选自尿素或氨生产装置、发酵罐或费托合成反应器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个化学或生化装置（4）是发酵罐，能够利用微生物将co、h2或co2中的一者或更多者生物转化为合成气发酵产品（16）。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，发酵罐（4）中的微生物是梭菌属细菌。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述化学产品（16）是醇。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，醇（16）选自由甲醇、乙醇、丁醇及其混合物组成的组。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，在进入所述至少一个化学或生化装置（4）之前，将二次h2补充流（31）与所述富co流（14）混合。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，h2补充气流（30、31）由通过水电解产生的氢气构成。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，经历逆水煤气变换反应的气流首先被加热至至少400℃的温度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，经历逆水煤气变换反应的气流首先被加热至至少600℃的温度。

11.根据权利要求9或10中任一项所述的方法，其中，经历逆水煤气变换反应的气流通过电加热进行加热。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述电加热由co2中性电力供电。

13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，经历逆水煤气变换反应的气流具有至少为2的h2与co2摩尔比。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，经历逆水煤气变换反应的气流具有为4的h2与co2摩尔比。