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公開番号2024024525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-22
出願番号2022127424
出願日2022-08-09
発明の名称炭化水素の製造方法、還元炉の操業方法および銑鉄の製造方法
出願人JFEスチール株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C01B 32/50 20170101AFI20240215BHJP(無機化学)
要約【課題】硫黄化合物濃度の低いCO₂を炭化水素に効率よく変換する方途を提供する。
【解決手段】CO₂と硫黄を含む副生ガスから、硫黄化合物濃度の低いCO₂ガスを分離するガス分離工程と、前記ガス分離工程からの前記CO₂ガスに含まれるCO₂を触媒により変換して炭化水素を製造するCO₂変換工程と、を有する。ガス分離工程は、吸収塔の内部に供給したメタノール吸収液と吸収塔に導入する副生ガスとを接触させて副生ガスの成分を吸収させ、吸収塔の下段にてCO₂リッチ・Sリッチ吸収液を抜き出し、かつ吸収塔の中段にてCO₂リッチ吸収液を抜き出す吸収塔抜出工程を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ＣＯ
２
と硫黄を含む副生ガスから、硫黄化合物濃度の低いＣＯ
２
ガスを分離するガス分離工程と、
前記ガス分離工程からの前記ＣＯ
２
ガスに含まれるＣＯ
２
を触媒により変換して炭化水素を製造するＣＯ
２
変換工程と、を有し、
前記ガス分離工程は、
吸収塔の内部に供給したメタノール吸収液と前記吸収塔に導入する前記副生ガスとを接触させて前記メタノール吸収液に前記副生ガスの成分を吸収させ、前記吸収塔の下段にてＣＯ
２
および硫黄化合物の吸収量の多いＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液を抜き出し、かつ前記吸収塔の中段にてＣＯ
２
吸収量の多いＣＯ
２
リッチ吸収液を抜き出す吸収塔抜出工程と、
前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液をＣＯ
２
脱離塔の中段に導入し、前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液を加熱してＣＯ
２
・硫黄化合物含有ガスを分離し、該ＣＯ
２
・硫黄化合物含有ガスを前記ＣＯ
２
脱離塔の上段に導入する前記ＣＯ
２
リッチ吸収液に接触させ、前記硫黄化合物を吸収させて前記硫黄化合物濃度の低いＣＯ
２
ガスを抽出し、前記硫黄化合物を吸収させた液を前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液と合流させて加熱し、硫黄化合物吸収量の多いＳリッチ吸収液を得る、ＣＯ
２
脱離工程と、
前記ＣＯ
２
脱離工程により得られる前記硫黄化合物吸収量の多いＳリッチ吸収液を、前記ＣＯ
２
脱離塔下段にて抜き出す脱離塔抜出工程と、
を有する炭化水素の製造方法。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記ＣＯ
２
脱離塔の下段から抜き出されたＳリッチ吸収液を、Ｓ脱離塔に導入して前記Ｓリッチ吸収液から硫黄化合物を脱離させる硫黄化合物脱離工程、
をさらに有する請求項１に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項３】
前記硫黄化合物脱離工程において、空気から分離したＮ
２
ガスを前記Ｓ脱離塔に吹き込む請求項２に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項４】
前記Ｎ
２
ガスは、空気の深冷分離によるものであり、空気から分離したＮ
２
およびＯ
２
の一方または両方と、前記ガス分離工程における各種吸収液および各種ガスの一方または両方との間で熱交換を行う請求項３に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項５】
前記ＣＯ
２
変換工程において、前記ＣＯ
２
脱離工程からのＣＯ
２
ガスにＨ
２
ガスを混合させて炭化水素（ＣＨ
４
）に変換する請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項６】
前記ＣＯ
２
脱離工程において、前記ＣＯ
２
脱離塔にＨ
２
ガスを導入する請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項７】
前記Ｈ
２
ガスは液化Ｈ
２
の気化により得られ、かつ前記液化Ｈ
２
と前記硫黄化合物脱離工程から排出される吸収液との間で熱交換を行う請求項５に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項８】
前記ＣＯ
２
脱離工程に、前記ＣＯ
２
変換工程にて得られた炭化水素を導入する請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化水素の製造方法。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項に記載の炭化水素の製造方法によって得られた炭化水素を、ＣＯ
２
由来還元剤として還元炉に吹き込む還元炉の操業方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の還元炉の操業方法において、前記還元炉は高炉であって、請求項９に記載の還元炉の操業方法によって銑鉄を製造する、銑鉄の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば高炉や転炉の炉頂ガスなどの副生ガス、特にＣＯ
２
とＨ
２
ＳおよびＣＯＳなどの硫黄化合物とを含有する副生ガスから、ＣＯ
２
の他の不純物を除去した高純度ＣＯ
２
を分離回収して炭化水素を製造する方法、この方法によって製造される炭化水素を使用する還元炉の操業方法およびこの操業方法によって銑鉄を製造する方法に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止のために二酸化炭素（ＣＯ
２
）の排出量削減が求められており、大規模排出源である製鉄所、特に高炉においてＣＯ
２
排出量抑制は重要な課題である。一般的な高炉では、羽口から送風ガスとして高温の空気を吹き込み、コークスや微粉炭などの還元剤と反応させて一酸化炭素や水素を得て、鉄鉱石を還元している。本過程においてＣＯ
２
が発生する。ＣＯ
２
排出量削減に向けては、高炉ガス中のＣＯ
２
を回収し、貯留もしくは再利用することが必要となる。
【０００３】
製鉄所にてＣＯ
２
を再利用する方法としては、触媒を用いてＣＯ
２
とＨ
２
を反応させてメタン（ＣＨ
４
）などの炭化水素に変換し、炉における還元剤として再利用する方法が知られている。例えば、特許文献１には熱風炉などの燃焼炉排ガスのＣＯ
２
を分離した後にＣＨ
４
に変換し、高炉にて還元剤として再利用する方法が記載されている。
【０００４】
また、副生ガス処理の関連技術として、特許文献２には、酸化鉄を用いた乾式脱硫剤による脱硫プロセスが開示されている。同様に、特許文献３には、アミン系吸収液を用いたＣＯ
２
分離プロセスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１４－５５１０号公報
特公平６－３１３５０号公報
特開２０１４－１５６３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の発明は、製鉄所ガス中のＣＯ
２
を分離し、触媒などによりＣＨ
４
へ変換する構成としている。製鉄所ガスは、原料として用いる石炭に由来して、硫化水素（Ｈ
２
Ｓ）、硫化カルボニル（ＣＯＳ）、硫黄酸化物（ＳＯｘ）などの硫黄化合物も含有する。ここで、ＣＨ
４
変換触媒としてはＮｉ系触媒が知られている。このＮｉ系触媒は、硫黄化合物の流通により性能が劣化することが知られている。従って、分離したＣＯ
２
中にこれら硫黄化合物が混入されている場合には、頻繁な触媒交換を必要とするだけでなく、操業の不安定化が問題となる。さらに、Ｎｉ系触媒はＣＯ雰囲気下にて炭素析出による触媒劣化も発生しやすいことから、脱硫に加えＣＯの除去も必要となる。
【０００７】
一方、特許文献２では、酸化鉄を用いた乾式脱硫剤による脱硫プロセスが示されているが、脱硫に併せてＣＯを除くことは難しくＣＯを十分に除去できないところに問題を残していた。
【０００８】
同様に、特許文献３に記載の、アミン系吸収液を用いたＣＯ
２
分離プロセスは、Ｈ
２
ＳやＣＯＳを除去してＣＯ
２
分離を行うことが難しく、これら不純物を十分に除去できないところに問題を残していた。
【０００９】
そこで、本発明は、前記課題を解決し、硫黄化合物濃度の低いＣＯ
２
を炭化水素に効率よく変換する方途について提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１．ＣＯ
２
と硫黄を含む副生ガスから、硫黄化合物濃度の低いＣＯ
２
ガスを分離するガス分離工程と、
前記ガス分離工程からの前記ＣＯ
２
ガスに含まれるＣＯ
２
を触媒により変換して炭化水素を製造するＣＯ
２
変換工程と、を有し、
前記ガス分離工程は、
吸収塔の内部に供給したメタノール吸収液と前記吸収塔に導入する前記副生ガスとを接触させて前記メタノール吸収液に前記副生ガスの成分を吸収させ、前記吸収塔の下段にてＣＯ
２
および硫黄化合物の吸収量の多いＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液を抜き出し、かつ前記吸収塔の中段にてＣＯ
２
吸収量の多いＣＯ
２
リッチ吸収液を抜き出す吸収塔抜出工程と、
前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液をＣＯ
２
脱離塔の中段に導入し、前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液を加熱してＣＯ
２
・硫黄化合物含有ガスを分離し、該ＣＯ
２
・硫黄化合物含有ガスを前記ＣＯ
２
脱離塔の上段に導入する前記ＣＯ
２
リッチ吸収液に接触させ、前記硫黄化合物を吸収させて前記硫黄化合物濃度の低いＣＯ
２
ガスを抽出し、前記硫黄化合物を吸収させた液を前記ＣＯ
２
リッチ・Ｓリッチ吸収液と合流させて加熱し、硫黄化合物吸収量の多いＳリッチ吸収液を得る、ＣＯ
２
脱離工程と、
前記ＣＯ
２
脱離工程により得られる前記硫黄化合物吸収量の多いＳリッチ吸収液を、前記ＣＯ
２
脱離塔下段にて抜き出す脱離塔抜出工程と、
を有する炭化水素の製造方法。
（【００１１】以降は省略されています）

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