[发明专利]运行炼焦炉系统的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种运行炼焦炉系统的方法，其中在炼焦过程中伴生的焦炉煤气被作为有用气体供给材料回收系统。

背景技术

在实践中在炼焦过程中伴生的焦炉煤气通常被燃烧并且因此仅仅在能量方面被利用，尽管焦炉煤气含有大量的有价值成分（氢气和甲烷）。反对这样的应用的主要保留原因是焦炉煤气不再能够用作加热用气体并且缺少的加热能量必须通过其它方式提供。

由DE 34 244 24 A1已知一种方法，其中在炼焦过程中伴生的焦炉煤气被作为有用气体供给材料回收系统。同时氢气被分离并且调节到合适的H₂-CO比例，以便接下来通过甲烷化制成合成的天然气。因为焦炉煤气在输送给材料回收系统时不再能产生炼焦过程所需要的热能，所以建议使用高炉煤气或甲烷作为替代气体用于焦炉组的生烧。当在炼焦的紧邻处存在钢厂或煤矿并且应用这种替代气体证明是非常经济的时，才考虑应用高炉煤气或甲烷。因为这些要求在实践中几乎很难满足，所以如上所述通常焦炉煤气仅仅用于加热目的。

由DE 35 15 250 A1和DE 38 05 397 A1已知其它的利用焦炉煤气的方法。在这些方法中分别规定，将具有高的氢气含量的焦炉煤气与具有高的一氧化碳含量的高炉煤气混合。这些已知的方法的前提是，以足够的量提供必需首先被耗费地清洁的高炉煤气。

发明内容

本发明的任务是使得在炼焦炉系统运行时可以灵活和有效地利用伴生的焦炉煤气。

本发明的内容和上述任务的解决方案是一种具有开头所述特征的运行炼焦炉系统的方法，其特征在于，供给合成气体作为燃气以用于提供炼焦过程所需要的热能的至少一部分，该合成气体由矿物燃料借助于煤气化过程（即制取煤气过程）制取。通过使用矿物燃料来制取合成气体，得到了用于运行炼焦炉系统的方法的特别高的灵活性。尽管提供矿物燃料和实施煤气化过程以制取合成气体与附加的投资和工艺费用相关联，然而通过获得在焦炉煤气中包含的有用材料成分而总体上在经济上具有优点。这特别是这种情况，即使用煤作为矿物燃料，其与其它的用于实施煤气化工艺合适的矿物燃料、例如天然气相比是有利的并且本来就已经被提供用于实施炼焦过程。根据本发明的方法因此可以独立于其它的生产场所如煤矿或高炉地应用。当然而在紧邻处存在高炉设备时，也存在这样的可能性，即将所产生的合成气体的另外一部分输送给高炉用于热利用。

根据本发明建议，在炼焦过程中在焦炉煤气中伴生的气体成分如氢气和/或甲烷被分离出来并且作为最终产品使用或者转化成更高价值的产品，其中而后对于炼焦过程和可能也对于高炉过程而言缺乏的能量通过借助于煤气化从矿物燃料制取的合成气体替代。所制取的粗合成气体在被作为燃气供给以用于提供一部分对于炼焦过程所需的热能并且特别是用于焦炉组的生烧（Unterfeuerung）之前，通常仅必须被脱硫。在合成气体用作燃气的情况下不再需要麻烦地处理合成气体，该处理此外包含移除二氧化碳。

在本发明的范围内可以规定，将由矿物燃料制取的合成气体仅仅作为燃气以提供热能。根据本发明的一个优选的设计，然而制取与用于替代根据本发明被材料回收的焦炉煤气所需要的量相比更多的合成气体。从而可以规定，将制备的合成气体的第一部分用作燃气并且将制备的另外一部分合成气体用于进一步的转化和材料回收。

类似于由现有技术已知的传统的炼焦过程，在本发明的方法的范围内在炼焦过程中伴生的焦炉煤气首先以已知的方式被去除杂物例如焦油、萘、芳香烃（BTX成分）、硫和氨气。根据本发明的一个优选的设计，被如此清洁的焦炉煤气被压缩以分离氢气和/或碳氢化合物。为了分离氢气可以例如在一个PSA（pressure swing adsorption）设备中执行变压吸附（PSA），其中氢气在PSA设备的压力侧以高纯度的形式获得。变压吸附可以在通常的PSA设备中或也在真空PSA设备（VPSA）中实施。

在PSA设备的卸压侧获得富含甲烷的气体，其在其它的准备步骤中与剩余的气体成分、特别是一氧化碳、二氧化钛、氮气、乙炔和残余的氢气分离。氮气、一氧化碳以及所述残余的氢气的分离可以例如通过低温蒸馏实现，其中二氧化碳和水蒸气之前利用合适的方法例如借助于氨净化和/或分子筛干燥被分离。作为有用气体获得的碳氢化合物成分可以输送给天然气网和/或被保留用于进一步的合成。

如业已描述，由焦炉煤气获得的气体成分可以作为最终产品使用或者转化成更高价值的产品，其中也可以使用在矿物燃料煤气化时制取的合成气体的一部分用于进一步合成和转化。接下来阐述有利的应用可能性。