[发明专利]基于重整气体的还原方法，其中返回还原废气并对用作重整器的燃烧气体的废气组分脱碳

说明书

本发明涉及一种通过与热的还原气体接触，来将金属氧化物还原成金属化材料的方法，该还原气体至少部分通过催化重整下面的混合物产生：

-含有二氧化碳(CO₂)和/或水蒸气(H₂O)的气体，和

-气态烃，

其中用于燃烧器(其提供了用于在重整过程中发生的吸热性重整方法所需的热)的燃烧气体至少部分地由部分量的炉顶气来产生，该炉顶气是在金属氧化物还原成金属化材料的过程中产生的，其中这种部分量的炉顶气在它用作燃烧气体的组分之前，首先进行除尘，然后进行CO转化反应，并且在CO转化反应过程中所获得的转化气体在冷却之后进行了CO₂除去。此外，本发明涉及一种进行这种方法的设备。

作为例子，WO2006135984在图1中描述了一种通过与热的还原气体接触，将金属氧化物还原成金属化材料的方法，所述还原气体是通过催化重整天然气与来自还原单元的炉顶气的混合物来产生的，其中用于燃烧器 (其提供了用于在重整过程中发生的吸热性重整方法所需的热)的燃烧气体是由部分量的炉顶气和天然气来获得的，该炉顶气是在金属氧化物还原成金属化材料的过程中产生的。由于越来越严格的环境法规，希望从所述方法过程中所产生的废气中分离CO₂来产生浓缩的CO₂流，并且可以随后固定(Sequestrierung)该CO₂流，然后将以此方式处理的废气释放到环境中。在WO2006135984所示方法的情况中，将用于重整器的燃烧气体与作为氧气源的空气一起燃烧，因为这个原因，燃烧废气包含了大量的氮气。相应地，用于从该燃烧废气中除去CO₂的下游设备必须具有大的尺寸。另外，基本上仅仅化学吸附方法适于从燃烧废气中除去CO₂，并且它们的特点在于大的设备尺寸和高的能耗，其是例如使用蒸气来提供的。

本发明的目标是提供这样的方法，其能够使用较小的设备(具有相应更低的能耗水平)来避免燃烧废气中的CO₂和使得其他CO₂除去方法成为可能，以及提供一种进行该方法的设备。

这个目标是如下来实现的：

通过与热的还原气体接触，来将金属氧化物还原成金属化材料的方法，其中该还原气体至少部分通过催化重整下面的混合物产生：

-含有二氧化碳(CO₂)和/或水蒸气(H₂O)的气体，和

-气态烃，

其中在重整过程中发生的吸热性重整方法所需的热至少部分通过燃烧气体的燃烧来提供，且其中产生的燃烧燃烧废气被排出，其中该燃烧气体至少部分得自部分量的在金属氧化物还原成金属化材料的过程中所产生的炉顶气，特征在于这种用于获得燃烧气体的部分量的炉顶气首先进行除尘和然后进行CO转化反应，并且在该CO转化反应过程中所获得的转化气体在冷却后进行CO₂除去，并且将这种方法中所产生的贫CO₂的转化气体至少用作燃烧气体的组分。

所述金属氧化物优选是氧化铁。但按Richardson-Jeffes图，也可还原例如镍、铜、铅、钴。

所述还原气至少部分通过由

- 含二氧化碳(CO₂)和/或水蒸气(H₂O)的气体，和

- 气态烃

组成的混合物的催化重整而制备。该重整通过气态烃与H₂O和CO₂至少部分反应成氢(H₂)和一氧化碳(CO)而进行。可将重整所需的物质H₂O和/或CO₂分别单独或一起加到用于重整的混合物中，和/或利用在含二氧化碳CO₂和/或水蒸气H₂O的气体中存在的H₂O和/或CO₂。优选是至少将H₂O作为水蒸气加到该混合物中。

气态烃意指例如天然气、甲烷、丙烷、来自煤气化的合成气、焦炉气。术语气态烃包括可以仅存在一种化合物，例如纯丙烷，和可以存在由多种化合物组成的混合物，如丙烷和甲烷的混合物。

该含二氧化碳CO₂和/或水蒸气H₂O的气体例如是来自本发明的用于还原金属氧化物的方法的炉顶气，炉顶气意指由金属氧化物还原成金属化材料的还原装置中排出的气体。其在重整之前任选地经净化，例如通过分离夹带的灰尘和/或水进行净化。