Terästeollisuuden sivutuotekaasut ja niiden puhdistus

Abstract

Työn tarkoituksena oli koota kirjallisuuskatsaus terästeollisuuden tämänhetkiseen tilanteeseen. Työ toteutettiin kokonaisuudessaan kirjallisuustyönä, ja sen on tarkoitus antaa yleiskuva terästeollisuudesta, teräksen valmistuksesta sekä muodostuvista päästöistä ja niiden hyödyntämisestä.

Aluksi käsiteltiin raakateräksen tuotantovaiheita ja mahdolliset eri tuotantoreitit, sekä koostettiin tietoa maailmanlaajuisesta tuotannosta sisältäen myös tiedot eri maiden tuotantomääristä kullakin tuotantoreitillä.

Terästeollisuuden sivutuotekaasujen muodostuminen käsiteltiin koksaamo-, masuuni- ja konvertterikaasujen osalta. Osiossa kerrottiin lyhyesti näistä valmistusprosesseista ja sivutuotekaasujen muodostumisesta sekä käsiteltiin kaasujen koostumuksia ja niiden epäpuhtauksia.

Kaasujen puhdistusta käsittelevässä luvussa aluksi käsiteltiin komponenttien erotukseen nykyisin terästeollisuudessa käytössä olevia menetelmiä ja pääpaino osiossa oli jo toteutetuissa ja käynnissä olevissa projekteissa, joita on toteutettu maailmanlaajuisesti. Kaikissa näissä projekteissa on tarkoituksena vähentää päästöjä ja/tai energiankulutusta.

Lopuksi työssä käytiin läpi VTT:n ultrapuhdistuskonseptia, jonka tarkoitus on puhdistaa sivutuotekaasuja usean osaprosessin kautta. Työssä käsiteltiin ammoniakin, rikin ja hiilidioksidin poisto kaasuvirrasta, sekä COS- ja HCN-hydrolyysit ja konseptin viimeisen vaiheen suojapedit.

The objective was to create an overview about the current state of steel industry and the by-product gases and emissions. The thesis was made as a literature review and its purpose was to give a general idea of the branch to a reader who has no previous knowledge of it.

The thesis starts with a short introduction to the production of crude steel and the different production routes currently in use. Also, statistics on the production quantities and production routes world widely in 2016 are presented.

The by-product gases in steel industry, coke oven, blast furnace and basic oxygen furnace gases are described briefly. In addition, the composition of the gases with the impurities is reviewed.

In the chapter on purifying the by-product gases, an overview of the present purifying techniques in steel industry is first given. Then, the main focus in the chapter is on the previous and the ongoing projects all over the world aiming to minimize the emissions and the consumption of energy of steel production.

In the last chapter, VTT’s ultra-purifying concept for by-product gases is described. All the sub-processes are overviewed briefly: the removal of ammonia, sulfur and carbon dioxide. Information is also presented about COS and HCN hydrolysis and different types of guard beds to remove the final traces of impurities of syngas.