甲烷气体生成装置的操作方法、高炉的操作方法、甲烷气体的制造方法、铁水的制造方法和甲烷气体生成装置与流程

本发明涉及甲烷气体生成装置的操作方法、高炉的操作方法、甲烷气体的制造方法、铁水的制造方法和甲烷气体生成装置。

背景技术：

1、近年来，以地球环境问题为背景，强烈要求削减二氧化碳(co2)的排出量。因此，即使在设置于炼钢厂内的高炉的操作中，也要求进行低还原材料比(低rar)操作。

2、在一般的高炉中，从风口将热风(加热到1200℃左右的空气)作为送风气体吹入到高炉内。由此，热风中的氧与作为还原材料的焦炭、粉煤发生反应，生成一氧化碳(co)气体、氢气(h2)。通过这些一氧化碳气体、氢气，将装入到高炉内的铁矿石还原。另外，在该铁矿石的还原反应中，产生二氧化碳。应予说明，送风气体是从风口吹入到高炉内的气体。送风气体也起到在高炉内使粉煤、焦炭气化的作用。

3、作为这样的高炉操作中二氧化碳的排出量削减技术，提出了将从高炉等排出的副产气体中包含的一氧化碳、二氧化碳和氢作为原料来合成甲烷，作为高炉的还原材料进行再生利用的方法。

4、例如专利文献1中公开了“一种高炉的操作方法，其特征在于，具有如下工序：从包含co2和/或co的混合气体中分离回收co2和/或co的工序(a)；向该工序(a)中分离回收的co2和/或co添加氢，将co2和/或co转换为ch4的工序(b)；从经过该工序(b)而得的气体中分离除去h2o的工序(c)；以及将经过该工序(c)而得的气体吹入到高炉内的工序(d)。”。

5、另外，专利文献2中公开了“一种高炉的操作方法，具有由从高炉排出的副产气体生成再生甲烷气体的工序，以及从上述高炉的风口向上述高炉内吹入送风气体和还原材料的工序，使用氧气作为上述送风气体，且上述还原材料的至少一部分使用上述再生甲烷气体”。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：日本特开2011－225969号公报

9、专利文献2：国际公开2021/106578号

技术实现思路

1、如果使用专利文献1和2的方法，则可以由高炉气体中的co/co2气体和氢气合成甲烷并用作还原材料，因此这些是对削减co2而言有效的方法。另一方面，为了由co/co2气体和氢气合成甲烷，必须使用镍等催化剂来使反应高速化，但如果催化剂暴露于高温，则劣化而反应效率降低。特别是由co/co2气体和氢气进行的甲烷合成反应是伴有大的发热的反应，因此一边使用壳管这样的强力的冷却机构控制温度一边进行合成反应。然而，对合成反应器完全均匀地进行温度控制是相当困难的，无法避免局部产生热点而导致催化剂劣化。另外，高炉中，每1～3个月仅有一次左右进行定期修理的时机，除此之外昼夜连续运转，即使催化剂劣化，也难以停止设备来进行催化剂更换作业。

2、为了解决这样的课题，本发明的目的在于提供一种可以通过适当地调整高炉和甲烷气体生成装置的操作条件来控制催化剂的劣化速度的甲烷气体生成装置的操作方法和高炉的操作方法。

3、为了解决现有技术所存在的上述课题且实现上述目的而进行了深入研究，结果发明人等开发了以下所述的新的甲烷气体生成装置的操作方法和高炉的操作方法。

4、[1]一种甲烷气体生成装置的操作方法，具有如下工序：

5、使用甲烷气体合成反应器由包含从高炉排出的高炉气体的原料气体生成甲烷气体的工序，

6、求出上述甲烷气体中的甲烷浓度的工序，以及

7、基于上述甲烷浓度与预先确定的甲烷浓度的目标值的比较来调整上述甲烷气体的生成条件的工序。

8、[2]根据上述[1]所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于上述比较来调整在生成上述甲烷气体的工序中生成的甲烷气体的甲烷浓度。

9、[3]根据上述[1]或[2]所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于上述比较来调整在生成上述甲烷气体的工序中向上述甲烷气体合成反应器导入的上述高炉气体的流量比率。

10、[4]根据上述[1]～[3]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，上述原料气体进一步包含氢气，基于上述比较来调整在生成上述甲烷气体的工序中向上述甲烷气体合成反应器导入的上述氢气的流量比率。

11、[5]根据上述[1]～[4]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于上述比较来调整在生成上述甲烷气体的工序中的甲烷合成反应的反应率。

12、[6]根据上述[1]～[5]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，上述原料气体进一步包含非活性气体，基于上述比较来调整上述原料气体中的该非活性气体浓度。

13、[7]根据上述[1]～[6]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于上述比较来调整向上述原料气体添加的氨的量。

14、[8]一种高炉的操作方法，是使用上述[1]～[7]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法的高炉的操作方法，具有如下工序：

15、向上述高炉装入高炉原料的工序，

16、向上述高炉吹入送风气体和还原材料的工序，以及

17、从上述高炉排出上述高炉气体的工序；

18、上述还原材料的至少一部分使用上述甲烷气体。

19、[9]根据上述[8]所述的高炉的操作方法，其中，基于上述比较来调整高炉的操作条件。

20、[10]根据上述[9]所述的高炉的操作方法，其中，基于上述比较来调整上述送风气体中的非活性气体浓度。

21、[11]根据上述[9]或[10]所述的高炉的操作方法，其中，向上述高炉进一步吹入非活性气体，基于上述比较来调整该非活性气体的吹入量。

22、[12]根据上述[9]～[11]中任一项所述的高炉的操作方法，其中，向上述高炉进一步吹入氨，基于上述比较来调整该氨的吹入量。

23、[13]一种甲烷气体的制造方法，使用上述[1]～[7]中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法。

24、[14]一种铁水的制造方法，使用上述[8]～[12]中任一项所述的高炉的操作方法。

25、[15]一种甲烷气体生成装置，是由包含高炉气体的原料气体生成甲烷气体的甲烷气体生成装置，具备：

26、甲烷气体合成反应器，由上述原料气体生成甲烷气体；

27、甲烷浓度测定器，取得所生成的上述甲烷气体中的甲烷浓度；以及

28、控制装置，基于上述甲烷浓度与预先确定的甲烷浓度的目标值的比较来调整上述甲烷气体的生成条件。

29、根据本发明，能够提供可以通过适当地调整高炉和甲烷气体生成装置的操作条件来控制催化剂的劣化速度的甲烷气体生成装置的操作方法和高炉的操作方法。

技术特征：

1.一种甲烷气体生成装置的操作方法，具有如下工序：

2.根据权利要求1所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于所述比较来调整在生成所述甲烷气体的工序中生成的甲烷气体的甲烷浓度。

3.根据权利要求1或2所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于所述比较来调整在生成所述甲烷气体的工序中向所述甲烷气体合成反应器导入的所述高炉气体的流量比率。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，所述原料气体进一步包含氢气，基于所述比较来调整在生成所述甲烷气体的工序中向所述甲烷气体合成反应器导入的所述氢气的流量比率。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于所述比较来调整在生成所述甲烷气体的工序中的甲烷合成反应的反应率。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，所述原料气体进一步包含非活性气体，基于所述比较来调整所述原料气体中的该非活性气体浓度。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法，其中，基于所述比较来调整向所述原料气体添加的氨的量。

8.一种高炉的操作方法，是使用权利要求1～7中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法的高炉的操作方法，具有如下工序：

9.根据权利要求8所述的高炉的操作方法，其中，基于所述比较来调整高炉的操作条件。

10.根据权利要求9所述的高炉的操作方法，其中，基于所述比较来调整所述送风气体中的非活性气体浓度。

11.根据权利要求9或10所述的高炉的操作方法，其中，向所述高炉进一步吹入非活性气体，基于所述比较来调整该非活性气体的吹入量。

12.根据权利要求9～11中任一项所述的高炉的操作方法，其中，向所述高炉进一步吹入氨，基于所述比较来调整该氨的吹入量。

13.一种甲烷气体的制造方法，使用权利要求1～7中任一项所述的甲烷气体生成装置的操作方法。

14.一种铁水的制造方法，使用权利要求8～12中任一项所述的高炉的操作方法。

15.一种甲烷气体生成装置，是由包含高炉气体的原料气体生成甲烷气体的甲烷气体生成装置，具备：

技术总结本发明提供一种可以通过适当地调整高炉和甲烷气体生成装置的操作条件来控制催化剂的劣化速度的甲烷气体生成装置的操作方法和高炉的操作方法。一种甲烷气体生成装置的操作方法，具有如下工序：使用甲烷气体合成反应器由包含从高炉排出的高炉气体的原料气体生成甲烷气体的工序，求出上述甲烷气体中的甲烷浓度的工序，以及基于上述甲烷浓度与预先确定的甲烷浓度的目标值的比较来调整上述甲烷气体的生成条件的工序。技术研发人员：高桥功一,野内泰平,柏原佑介,川尻雄基,守田祐哉受保护的技术使用者：杰富意钢铁株式会社技术研发日：技术公布日：2024/6/11