[发明专利]通过使用二氧化碳扩增焦炉煤气的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过利用焦炉产生的余热使高温碳与二氧化碳或水反应以扩增(amplification)焦炉煤气(COG)的方法。

技术背景

焦炉煤气(COG)是炼铁或者炼钢工业炼焦过程中的副产物，COG净化后主要用作炼钢工业的燃料，近来随着炼钢和炼铁工业中所需的COG的量在增加，扩增COG成为一个重要的课题。

同时，由于近来二氧化碳的问题，氢的大规模生产已成为一个重要课题，其中在氢气大规模生产的同时，COG作为燃料也引起了人们的注意。

然而，由于COG中焦油或者硫化氢(H₂S)的存在，使得通过热交换器从高温粗COG中回收能量变得困难。为了打破这种限制，日本最近已经开始通过利用催化剂分解高温粗COG焦油或在约1200℃的高温下通过加入氧气允许发生部分氧化反应使燃气组分扩增的研究。然而，上述方法中存在由催化剂再生和耗氧高导致的技术问题和经济限制。

近来对通过碳和二氧化碳或者水反应获得一氧化碳和氢气的研究作为煤气化的主要潜在方法引起人们的注意。但是，气化中需要高温热量和大量氧气。

公开内容

技术问题

如上描述，碳与二氧化碳或者水反应需要高温热量。本发明一方面提供一种通过利用焦炉煤气(COG)的余热和高温碳使高温热量投入最小化的方法，其中高温碳是如焦炭生产中产生的焦粉、煤粉、积碳或者海绵碳。

本发明另一方面提供了一种通过转变低利用率的高温碳，特别是海绵碳，从而使COG扩增的方法，其中海绵碳产自于通过焦炭与二氧化碳和水发生化学反应产生一氧化碳或者一氧化碳和氢气的过程中。

本发明的另一方面提供了一种利用焦炉产生的高温粗COG的潜热增加COG总热值的方法。

技术方法

根据本发明的一方面，提供了一种焦炉煤气(COG)扩增的方法，包括：向焦化炉碳化室中的焦炉煤气流(COG)提供包括二氧化碳、水或其混合物的气化剂中；在碳化室中通过气化剂与碳反应来气化碳。

将气化剂提供至焦化炉碳化室的上侧COG中。

提供至COG流中气化剂的量占生成的COG总量的0.1％至10％。

控制具有被供入至COG中的气化剂的COG流在碳化室中保持5秒至1分钟。

根据本发明的另一个方面，提供一种焦炭炉包括碳化室和上升管，并具有从碳化室向碳化室内所形成的上升管移动的焦炉煤气流，其中焦炉可包括向碳化室中的焦炉煤气流提供包括二氧化碳、水或者其混合物的气化剂的进气管。

进气管用于向焦化炉上侧的上游侧气流提供气化剂。

有益的效果

根据本发明的一个实施例，COG量的增加是可能的，且利用余热可将二氧化碳作为一种资源，因此经济上可接受减少大量二氧化碳的工艺。

此外，增加的COG可用作还原剂和炼钢工业所需的热源或者转化成氢从而可大规模生产氢。

附图说明

当参照相关附图研读以下详细描述时，将更好地理解本发明的上述和其它方面的特征和其它优点，其中：

图1根据本发明的实施例描述了一种通过利用二氧化碳和水使焦炉煤气扩增的方法。

最佳方式

下面，参考附图对本发明进行更详细的描述。

图1根据本发明的实施例描述了一种通过利用二氧化碳和水使焦炉煤气(COG)扩增的方法，其中附图标记如下：1：高温碳，2：气化剂进气管，3：上升管，4：碳化室。

如图1所示，气化剂引入焦炉碳化室。在煤被送入碳化室中生产焦炭后，焦炉煤气作为副产物在炼焦过程中相对较高的温度(约1200℃)下产生。除了焦炉煤气，高温碳如焦粉、煤粉、积碳和海绵碳都可存在于碳化室中。产生的焦炉煤气的温度在800℃至1200℃之间。

将二氧化碳和/或水加入到粗COG中在常压下发生气化反应，从而增加了焦炉煤气的量。此时，气化剂可包括二氧化碳和水。

C(高温碳)+CO₂→2CO

ΔH＝41.4kcal/mol(吸热反应：鲍多尔德(Boudouard)反应)

C+H₂O→CO+H₂

ΔH＝31.3kcal/mol(吸热反应：水煤气反应)