BR112012015983B1 - Equipamento para produção de ferro fundido - Google Patents
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Abstract
EQUIPAMENTO PARA PRODUÇÃO DE FERRO FUNDIDO. A presente invenção refere-se a um equipamento para produção de ferro fundido, compreendendo: um fundidor-gaseificador para produzir ferro fundido e gerar gases de escapamento; uma unidade de reforma de dióxido de carbono para reformar os gases de escapamento e gerar hidrogênio e monóxido de carbono; e uma unidade de redução de minério de ferro para receber o hidrogênio e o dióxido de carbono para reduzir o minério de ferro.
Description
[001] Esse pedido reivindica prioridade para, e o benefício da, Korean Patent Application n° 10-2009-0131399 regist rada no Korean Intellectual Property Office em 26 de dezembro de 2009, cujo teor completo está incorporado aqui como referência.
[002] A presente invenção se refere a um equipamento para produção de ferro fundido. Mais particularmente, a presente invenção se refere a um equipamento para produção de ferro fundido que possa reduzir a quantidade de dióxido de carbono gerada e produzir um combustível líquido e energia elétrica no processo de produção de ferro fundido.
[003] Gases de escapamento gerados durante um processo de produção de ferro fundido são prejudiciais ao meio ambiente, e são indesejáveis em aspectos de recursos e eficiência de energia como substâncias recicláveis são desperdiçadas se descarregadas na atmosfera no estado em que estão.
[004] Além disso, o dióxido de carbono contido nos gases de es- capamento provoca mudanças climáticas, e precisa ser resgatados e reciclados.
[005] A informação acima descrita nessa seção de Antecedentes é apenas para melhoria do entendimento dos Antecedentes da invenção e portanto pode conter informações que não formam a técnica anterior que já é conhecida nesse país para uma pessoa versado na técnica.
[006] A presente invenção foi feita em um esforço para fornecer um equipamento para produção de ferro fundido tendo as vantagens de reduzir a quantidade de dióxido de carbono gerada na produção de ferro fundido e reciclar o dióxido de carbono gerado.
[007] Além disso, a presente invenção foi feita em um esforço para fornecer um equipamento para produzir ferro fundido que possa produzir um combustível líquido e energia elétrica em um processo de produção de ferro.
[008] Uma configuração exemplar da presente invenção fornece um equipamento para produção de ferro fundido, compreendendo um fundidor-gaseificador para produzir ferro fundido e gerar gases de es- capamento; uma unidade de reforma de gás dióxido de carbono para reformar os gases de escapamento e gerar hidrogênio e monóxido de carbono; e uma unidade de redução de minério de ferro para receber o hidrogênio e o dióxido de carbono para reduzir o minério de ferro.
[009] O equipamento para produção de ferro fundido pode compreender também um aparelho de refino de gás de escapamento instalado entre o fundidor-gaseificador e a unidade de reforma de dióxido de carbono, onde o aparelho de refino de gás de escapamento pode refinar substâncias prejudiciais nos gases de escapamento. Além disso, o aparelho de refino de gás de escapamento pode compreender pelo menos um entre um ciclone, um filtro e um depurador de gás.
[0010] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de distribuição de gás instalada entre a unidade de reforma de dióxido de carbono e a unidade de redução de minério de ferro, onde a unidade de distribuição de gás pode fornecer parte do hidrogênio e do monóxido de carbono gerados pela unidade de reforma do dióxido de carbono para o fundidor-gaseificador e fornecer o hidrogênio e o monóxido de carbono restantes à unidade de redução de minério de ferro.
[0011] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender um primeiro trocador de calor, onde o primeiro trocador de calor pode fornecer calor gerado pelo fundidor-gaseificador à unidade de reforma de dióxido de carbono.
[0012] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de separação de vapor conectada à unidade de redução de minério de ferro, onde a unidade de separação de vapor pode separar e remover a água gerada pela unidade de redução de minério de ferro.
[0013] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de geração de energia elétrica conectada à unidade de separação de vapor, onde a unidade de geração de energia elétrica pode receber vapor e gás misto da unidade de separação de vapor para produzir energia elétrica. Além disso, a unidade de geração de energia elétrica pode ser uma turbina.
[0014] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de reforma de vapor instalada entre o fundidor-gaseificador e a unidade de reforma de dióxido de carbono, onde a unidade de reforma de vapor pode trazer o vapor nos gases de escapamento à reação com o monóxido de carbono para produzir hidrogênio.
[0015] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de separação de dióxido de carbono instalada entre o fundidor-gaseificador e a unidade de reforma de dióxido de carbono, onde a unidade de separação de dióxido de carbono pode separar dióxido de carbono dos gases de escapamento e enviar o dióxido de carbono à unidade de reforma de dióxido de carbono, e enviar os gases de escapamento restantes para o fundidor- gaseificador. A unidade de separação de dióxido de carbono pode ser uma unidade PSA, ou pode separar o dióxido de carbono usando um processo entre um processo criogênico, um processo de absorção de amônia/amina, um processo usando um absorvente, um processo MOF, e um processo de separação de membrana.
[0016] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de produção de combustível líquido conectada à unidade de redução de minério de ferro, onde a unidade de produção de combustível líquido pode receber gás misto da unidade de redução de minério de ferro e produzir combustível líquido. Enquanto isso, o combustível líquido produzido pela unidade de produção de combustível líquido pode compreender pelo menos um entre metanol, dimetil éter, e hidrocarbonetos. Além disso, a unidade de produção de combustível líquido pode ser um reator de lama.
[0017] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender um segundo trocador de calor, onde o segundo trocador de calor pode fornecer calor gerado ela unidade de produção de combustível líquido à unidade de reforma de dióxido de carbono.
[0018] O equipamento para produzir ferro fundido pode também compreender um compressor instalado entre a unidade de redução de minério de ferro e a unidade de produção de combustível líquido.
[0019] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de geração de energia elétrica conectada à unidade de produção de combustível líquido, onde a unidade de geração de energia elétrica pode receber vapor e gás misto da unidade de produção de combustível líquido e produzir energia elétrica. A unidade de geração de energia elétrica pode ser uma turbina.
[0020] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de separação de dióxido de carbono instalada entre a unidade de produção de combustível líquido e a unidade de geração de energia elétrica, onde a unidade de separação de dióxido de carbono pode separar dióxido de carbono do gás misto e enviar o dióxido de carbono para a unidade de reforma de dióxido de carbono. A unidade de separação de dióxido de carbono pode ser uma unidade PSA, ou pode separar dióxido de carbono usando um processo entre um processo criogênico, um processo de absorção de amô- nia/amina, um processo usando absorvente, um processo MOF, e um processo de separação de membrana.
[0021] Uma outra configuração exemplar da presente invenção fornece um equipamento para produzir ferro fundido compreendendo: uma primeira unidade de redução de minério de ferro para reduzir minério de ferro e produção de ferro reduzido; um fundidor-gaseificador para receber o ferro reduzido para produzir ferro fundido e gerar gases de escapamento; uma unidade de reforma de dióxido de carbono para reformar os gases de escapamento e gerar hidrogênio e monóxido de carbono; e uma segunda unidade de redução de minério de ferro para receber o hidrogênio e o monóxido de carbono para reduzir minério de ferro.
[0022] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender um aparelho de refino de gás de escapamento instalado entre o fundidor-gaseificador e a unidade de reforma de dióxido de carbono, onde o aparelho de refino de gás de escapamento pode refinar substâncias prejudiciais nos gases de escapamento.
[0023] O equipamento para produção de ferro fundido pode também compreender uma unidade de distribuição de gás instalada entre a unidade de reforma de dióxido de carbono e a unidade de redução de minério de ferro, onde a unidade de distribu8ição de gás pode fornecer parte do hidrogênio e do monóxido de carbono gerados pela unidade de reforma de dióxido de carbono à primeira unidade de redução de minério de ferro e fornecer o hidrogênio e o monóxido de carbono restantes à segunda unidade de redução de minério de ferro.
[0024] A primeira unidade de redução de minério de ferro ou a se- gunda unidade de redução de minério de ferro podem ser um forno de redução de leito fluidizado.
[0025] De acordo com as configurações exemplares da presente invenção, é possível reduzir a quantidade de dióxido de carbono gerada em um processo de produção de ferro e reciclar o dióxido de carbono gerado.
[0026] Além disso, de acordo com as configurações exemplares da presente invenção, é possível produzir um combustível líquido e energia elétrica em um processo de produção de ferro.
[0027] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produzir ferro fundido conforme a primeira configuração exemplar da presente invenção.
[0028] A figura 2 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a segunda configuração exemplar da presente invenção.
[0029] A figura 3 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a terceira configuração exemplar da presente invenção.
[0030] A figura 4 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a quarta configuração exemplar da presente invenção.
[0031] A figura 5 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a quinta configuração exemplar da presente invenção.
[0032] A figura 6 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a sexta configuração exemplar da presente invenção.
[0033] A figura 7 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a sétima configura- ção exemplar da presente invenção.
[0034] A figura 8 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a oitava configuração exemplar da presente invenção.
[0035] A presente invenção será descrita mais completamente em relação aos desenhos anexos, nos quais são mostradas configurações exemplares da invenção. Como aqueles que são peritos na técnica poderão verificar, as configurações descritas podem ser modificadas de várias formas diferentes, todas sem saírem do espírito e do escopo da presente invenção. Consequentemente, os desenhos e a descrição devem ser considerados como ilustrativos, e não restritivos. Numerais de referência iguais designam elementos iguais através da especificação.
[0036] A figura 1 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produzir ferro fundido conforme a primeira configuração exemplar da presente invenção.
[0037] Em relação à figura, 1, o equipamento para produção de ferro fundido conforme uma configuração exemplar da presente invenção compreende um fundidor-gaseificador 110, uma unidade de redução de minério de ferro 120, uma unidade de redução de minério de ferro 130, um equipamento de refino de gás de escapamento 140, uma unidade de separação de vapor 150, e uma unidade de geração de energia elétrica 160.
[0038] O fundidor-gaseificador 110 é um aparelho para produção de ferro fundido e escória e gerar gases de escapamento pelo uso de um material contendo ferro e de um material contendo carbono. O material contendo ferro pode ser minério de ferro e o material contendo carbono pode ser carvão.
[0039] O material contendo ferro é reduzido por monóxido de car- bono (CO) e hidrogênio (H2) no fundidor-gaseificador 110, e as reações de redução do material contendo ferro são representadas pelas Fórmulas Químicas 1 e 2 como segue:
[0040] A razão molar H2/CO dos gases de escapamento pode ser mais de 0,5 a uma temperatura de 350°C ou maior.
[0041] Os gases de escapamento são fornecidos à unidade de reforma de dióxido de carbono 120 através do aparelho de refino de gás de escapamento 140. O aparelho de refino de gás de escapamento 140 é instalado entre o fundidor-gaseificador 110 e a unidade de reforma de dióxido de carbono 120, e é um aparelho para remover substâncias nocivas contidas nos gases de escapamento, tais como partículas, óxidos de nitrogênio (NOx), óxidos de enxofre (SOx), e mercúrio. O aparelho de refino de gás de escapamento 140 remove substâncias nocivas pelo uso de um ciclone, de um filtro ou de um depurador de gás.
[0042] A unidade de reforma de dióxido de carbono 120 reforma gases de escapamento e gera hidrogênio e monóxido de carbono. Isto é, a unidade de reforma de dióxido de carbono 120 é uma unidade para trazer metano e dióxido de carbono para a reação e gerar hidrogênio e monóxido de carbono, e a reação de reforma é representada pela Fórmula Química 3, como segue:
[0043] Um reator de leito fluidizado pode ser usado como unidade de reforma de dióxido de carbono 120. Usando-se um reator de leito fluidizado, a desativação do catalisador devido à deposição de carbono pode ser evitada e os rendimentos do hidrogênio e do monóxido de carbono produzidos podem ser aumentados.
[0044] O hidrogênio e o monóxido de carbono gerados pela unidade de reforma de dióxido de carbono 120 são misturados com os gases de escapamento para gerar gases mistos, e a razão de hidrogênio para monóxido de carbono (H2/CO) no gás misto aumenta.
[0045] O gás misto é fornecido a uma unidade de distribuição de gás 170. A unidade de distribuição de gás 170 fornece parte do gás misto ao fundidor-gaseificador 110 e o gás misto restante à unidade de redução de minério de ferro 130.
[0046] Como o gás misto fornecido ao fundidor-gaseificador é fornecido juntamente com calor, a quantidade de ferro fundido produzida pode também ser aumentada.
[0047] Um primeiro trocador de calor 180 pode ser instalado entre o fundidor-gaseificador 110 e a unidade de reforma de dióxido de carbono 120. O primeiro trocador de calor 180 fornece o calor gerado pelo fundidor-gaseificador 110 à unidade de reforma de dióxido de carbono.
[0048] A unidade de redução de minério de ferro 130 é uma unidade para receber o gás misto da unidade de reforma de dióxido de carbono 120 para reduzir o minério de ferro e produzir ferro reduzido. Isto é, o gás misto serve como agente redutor na unidade de redução de minério de ferro 130.
[0049] O minério de ferro fornecido à unidade de redução de minério de ferro 130 pode ter um tamanho médio de particular menor que o do minério de ferro fornecido ao fundidor-gaseificador 110. Por exemplo, minério de ferro fino ou minério de ferro ultrafino tendo um tamanho médio de partícula de não mais que 1 mm podem ser fornecidos à unidade de redução de minério de ferro 130.
[0050] A unidade de redução de minério de ferro 130 pode ser um reator de leito fluidizado que possa ser operado a uma temperatura de não menos que 700 °C e a uma pressão de não menos q ue 300 KPa (3 bar). Por exemplo, o reator de leito fluidizado pode ser do tipo bor- bulhante, turbulento ou elevador. Pode ser usado um reator de leito fluidizado do tipo contra-corrente onde minério de ferro ultra fino desce e um gás de redução sintético sobe.
[0051] A quantidade de ferro no ferro reduzido pode ser regulada ou a taxa de redução do ferro reduzido pode ser aumentada conectando-se vários reatores em paralelo ou em série para estender o tempo de estadia do minério de ferro nos reatores.
[0052] A unidade de separação de vapor 150 pode ser conectada à unidade de redução de minério de ferro 130. A unidade de separação de vapor 150 pode separar e remover o vapor gerado no processo de redução do minério de ferro, e pode também devolver calor.
[0053] A unidade de geração de energia elétrica 160 é conectada à unidade de separação de vapor 150 para receber o vapor e o gás misto e produzir energia elétrica. A energia elétrica produzida pode ser fornecida a cada unidade que constitui o equipamento para produção de ferro fundido. A unidade de geração de energia elétrica 160 pode ser uma turbina.
[0054] A figura 2 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produzir ferro fundido conforme a segunda configuração exemplar da presente invenção.
[0055] Em relação à figura 2, os elementos básicos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a segunda configuração exemplar da presente invenção são os mesmos da primeira configuração exemplar, exceto que o equipamento para produzir ferro fundido conforme a segunda configuração exemplar também compreende uma unidade de reforma de vapor 210.
[0056] A unidade de reforma de vapor 210 é instalada entre o fun- didor-gaseificador 110 e a unidade de reforma de dióxido de carbono 120. A unidade de reforma de vapor 210 traz o vapor nos gases de escapamento à reação com o monóxido de carbono para gerar hidrogênio. A reação de reforma é representada pela Fórmula Química 4 como segue:
[0057] Adicionando-se vapor à unidade de reforma de vapor 210, a quantidade de hidrogênio pode ser aumentada e a deposição de carbono pode ser reduzida. A unidade de reforma de vapor 210 pode não apenas ser um reator de leito fluidizado, mas pode também ser um reator de leito fixo. Quando o reator de leito fixo é usado, um reator de regeneração de catalisador pode ser instalado para compensar, circular, e regenerar o catalisador.
[0058] A figura 3 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produzir ferro fundido de acordo com a terceira configuração exemplar da presente invenção.
[0059] Em relação à figura 3, os elementos básicos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a terceira configuração exemplar da presente invenção são os mesmos da segunda configuração exemplar exceto que o equipamento para produção de ferro fundido conforme a terceira configuração exemplar também compreende uma unidade de produção de combustível líquido 310.
[0060] A unidade de produção de combustível líquido 310 é conectada à unidade de redução de minério de ferro 130 para receber gás misto e produzir um combustível líquido. O vapor no gás misto gerado pela unidade de redução de minério de ferro 130 é separado e removido pela unidade de separação de vapor 150, e o gás misto remanescente é fornecido na unidade de produção de combustível líquido 310. O gás misto remanescente pode ser comprimido por um compressor 320 antes de ser fornecido à unidade de produção de combustível líquido 310.
[0061] O combustível líquido produzido pode ser metanol, dimetil éter, hidrocarbonetos, etc.
[0062] O metanol é finalmente produzido através de uma reação de hidrogenação de monóxido de carbono (CO), uma reação de hidro- genação de dióxido de carbono (CO2), e reação de troca água-gás. As reações respectivas são representadas pelas Fórmulas Químicas 5 a 7 como segue:
[0063] Dimetil éter pode ser produzido a partir de metanol, e é representado pela Fórmula Química 8 como segue:
[0064] Um reator de lama que é um dos reatores de leito fluidizado pode ser usado como a unidade de produção de combustível líquido 120 para evitar desativação de um catalisador devido à deposição de carbono.
[0065] O reator de lama contém catalisador metálico em estado sólido e uma cera líquida de hidrocarboneto e gases de escapamento contendo dióxido de carbono, monóxido de carbono, e hidrogênio, e os gases de escapamento reagem com o catalisador para produzir um combustível líquido tal como metanol.
[0066] A cera de hidrocarboneto líquido é um meio para transferir calor e materiais, e um segundo trocador de calor 330 pode ser instalado para retornar o calor gerado através de uma reação exotérmica. O segundo trocador de calor 330 é uma unidade para retornar o calor gerado pela unidade de produção de combustível líquido 410 e transferir calor para o gás metano fornecido à unidade de reforma de dióxido de carbono 120. A eficiência térmica pode ser aumentada por uma operação do segundo trocador de calor 330.
[0067] Enquanto isso, a estrutura da unidade de produção de combustível líquido 310 não é limitada a um reator de lama, e pode incluir um reator de leito fixo usando gases de escapamento e uma camada catalítica.
[0068] O combustível líquido como metanol produzido pela unidade de produção de combustível líquido 310 e água são separados entre si em um separador combustível líquido/água 340, e o gás misto gerado é fornecido à unidade de geração de energia elétrica 160.
[0069] A figura 4 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a quarta configuração exemplar da presente invenção.
[0070] Em relação à figura 4, os elementos básicos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a quarta configuração exemplar da presente invenção são os mesmos que os da terceira configuração exemplar exceto que o equipamento para produção de ferro fundido conforme a quarta configuração exemplar também compreende uma unidade de separação de dióxido de carbono 410.
[0071] A unidade de separação de dióxido de carbono 410 está instalada entre a unidade de produção de combustível líquido 310 e a unidade de geração de energia elétrica 160. A unidade de separação de dióxido de carbono 410 separa o dióxido de carbono do gás misto gerado pela unidade de produção de combustível líquido 310, e envia o dióxido de carbono para um distribuidor de dióxido de carbono 420. O distribuidor de dióxido de carbono 420 envia parte do dióxido de carbono para uma unidade de reforma de dióxido de carbono 120 e envia o dióxido de carbono restante para uma unidade de armazenagem e concentração de dióxido de carbono (não mostrada).
[0072] Uma unidade de absorção por variação de pressão (PSA) pode ser usada como unidade de separação de dióxido de carbono 410. Além disso, unidades que usam um processo criogênico, um pro- cesso de absorção de amônia/amina, um processo que usa absorventes, uma estrutura orgânica metálica (MOF), e um processo de separação de membrana podem ser usados como unidades de separação de dióxido de carbono 410.
[0073] A figura 5 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a quinta configuração exemplar da presente invenção.
[0074] Em relação à figura 5, os elementos básicos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a quinta configuração exemplar da presente invenção são os mesmos da primeira configuração exemplar, exceto que o equipamento para produção de ferro fundido conforme a quinta configuração exemplar também compreende uma unidade de separação de dióxido de carbono 510.
[0075] A unidade de separação de dióxido de carbono 510 é instalada entre o equipamento de refino de gás de escapamento 140 e a unidade de reforma de dióxido de carbono 120. A unidade de separação de dióxido de carbono 510 retorna apenas dióxido de carbono dos gases de escapamento e envia o dióxido de carbono para a unidade de reforma de dióxido de carbono 120, e envia os gases de escapa- mento remanescentes para o fundidor-gaseificador 110.
[0076] A unidade de separação de dióxido de carbono 510 pode ser uma unidade PSA. A unidade de separação de dióxido de carbono 510 pode ser uma unidade para separação de dióxido de carbono pelo uso de um entre um processo criogênico, um processo de absorção de amônia/amina, um processo usando absorventes, uma estrutura orgânica metálica (MOF), e um processo de separação de membrana.
[0077] A figura 6 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a sexta configuração exemplar da presente invenção.
[0078] Em relação à figura 6, os elementos básicos do equipamen- to para produção de ferro fundido conforme a sexta configuração exemplar da presente invenção são os mesmos da quinta configuração exemplar, exceto que o equipamento para produção de ferro fundido conforme a sexta configuração exemplar também inclui uma unidade de produção de combustível líquido 610.
[0079] A descrição da unidade de produção de combustível líquido 610 é uma duplicata daquela da terceira configuração exemplar, e então será omitida.
[0080] A figura 7 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a sétima configuração exemplar da presente invenção.
[0081] Em relação à figura 7, os elementos básicos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a sétima configuração exemplar da presente invenção são os mesmos que aqueles da sexta configuração exemplar, exceto que o equipamento para produção de ferro fundido conforme a sétima configuração exemplar também compreende uma unidade de separação de dióxido de carbono 710.
[0082] A descrição da unidade de separação de dióxido de carbono 710 é uma duplicata daquelas da quarta e da quinta configurações exemplares e então será omitida.
[0083] A figura 8 é um diagrama esquemático mostrando um equipamento para produção de ferro fundido conforme a oitava configuração exemplar da presente invenção.
[0084] A descrição dos elementos similares ou iguais àqueles da primeira configuração exemplar entre os elementos do equipamento para produção de ferro fundido conforme a oitava configuração exemplar da presente invenção e será omitida.
[0085] Uma primeira unidade de redução de minério de ferro 810 é uma unidade para reduzir minério de ferro e produzir ferro reduzido. Um fundidor-gaseificador 820 recebe o ferro reduzido para produzir ferro fundido.
[0086] A unidade de distribuição de gás 170 fornece parte do hidrogênio e do monóxido de carbono gerado pela unidade de reforma do dióxido de carbono 120 à primeira unidade de redução de minério de ferro 610 e fornece o hidrogênio e o dióxido de carbono restantes a uma segunda unidade de redução de minério de ferro 830. A primeira unidade de redução de minério de ferro 810 ou a segunda unidade de redução de minério de ferro 830 pode ser um forno de redução de leito fluidizado.
[0087] Embora essa invenção tenha sido descrita em conexão com o que atualmente considerado serem configurações exemplares práticas, deve ser entendido que a invenção não é limitada às configurações descritas, mas ao contrário, pretende cobrir várias modificações e arranjos equivalentes incluídos dentro do espírito e do escopo das reivindicações anexas.
Claims (22)
1. Equipamento para produção de ferro fundido compreendendo: um fundidor-gaseificador (110) para produzir ferro fundido e gerar gases de escapamento; uma unidade de reforma de dióxido de carbono (120) para reformar os gases de escapamento e gerar hidrogênio e monóxido de carbono; uma unidade de redução de minério de ferro (130) para re-ceber o hidrogênio e o dióxido de carbono para reduzir minério de ferro; e caracterizado por um aparelho de refino de gás de esca- pamento (140) instalado entre o fundidor-gaseificador (110) e a unidade de reforma de dióxido de carbono (120), onde o aparelho de refino de gás de escapamento (140) refina substâncias nocivas dos gases de escapamento.
2. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a unidade de refino do gás de escapamento (140) inclui pelo menos um entre um ciclone, um filtro, e um depurador de gás.
3. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender uma unidade de distribuição de gás (170) instalada entre a unidade de reforma de dióxido de carbono (120) e a unidade de redução de minério de ferro (130), onde a unidade de distribuição de gás (170) fornece parte do hidrogênio e do monóxido de carbono gerados pela unidade de reforma de dióxido de carbono (120) ao fundidor-gaseificador (110) e fornece o hidrogênio e o monóxido de carbono restantes à unidade de redução de minério de ferro (130).
4. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender um primeiro trocador de calor (180), onde o primeiro trocador de calor (180) fornece o calor gerado pelo fundidor-gaseificador (110) à unidade de reforma de dióxido de carbono (120).
5. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender uma unidade de separação de vapor (150) conectada à unidade de redução de minério de ferro (130), onde a unidade de separação de vapor (150) separa e remove a água gerada pela unidade de redução de minério de ferro (130).
6. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por também compreender uma unidade de geração de energia elétrica (160) conectada à unidade de separação de vapor (150), onde a unidade de geração de energia elétrica (160) recebe vapor e gás misto da unidade de separação de vapor (150) para produzir energia elétrica.
7. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a unidade de geração de energia elétrica (160) é uma turbina.
8. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender uma unidade de reforma de vapor (210) instalada entre o fundidor- gaseificador (110) e a unidade de reforma de dióxido de carbono (120), onde a unidade de reforma de vapor (210) traz o vapor entre os gases de escapamento à reação com o monóxido de carbono para produzir hidrogênio.
9. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender uma unidade de separação de dióxido de carbono (410) instalada entre o fundidor-gaseificador (110) e a unidade de reforma de dióxido de carbono (120), onde a unidade de separação de dióxido de carbono (410) separa o dióxido de carbono dos gases de escapamento e envia o dióxido de carbono para a unidade de reforma de dióxido de carbono (120), e envia os gases de escapamento restantes para o fundidor- gaseificador (110).
10. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação de dióxido de carbono (410) é uma unidade PSA, ou separa o dióxido de carbono usando-se um processo entre um processo crio- gênico, um processo de absorção amônia/amina, um processo usando absorvente, um processo MOF, e um processo de separação de membrana.
11. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender uma unidade de produção de combustível líquido (310) conectada à unidade de redução de minério de ferro (130), onde a unidade de produção de combustível líquido (310) recebe gás misto da unidade de redução de minério de ferro (130) e produz um combustível líquido.
12. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o combustível líquido produzido pela unidade de produção de combustível líquido (310) inclui pelo menos um entre metanol, dimetil éter, e um hidrocar- boneto.
13. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a unidade de produção de combustível líquido (310) é um reator de lama.
14. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por também compreender um segundo trocador de calor (330), onde o segundo trocador de calor (330) fornece o calor gerado pela unidade de produção de combustível líquido (310) para a unidade de reforma de dióxido de carbono (120).
15. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por também compreender um compressor (320) instalado entre a unidade de redução de minério de ferro (130) e a unidade de produção de combustível líquido (310).
16. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por também compreender uma unidade de geração de energia elétrica (160) conectada à unidade de produção de combustível líquido (310), onde a unidade de geração de energia elétrica (160) recebe vapor e gás misto da unidade de produção de combustível líquido (310) e produz energia elétrica.
17. Equipamento para produzir ferro fundido de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a unidade de geração de energia elétrica (160) é uma turbina.
18. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por também compreender uma unidade de separação de dióxido de carbono (410) instalada entre a unidade de produção de combustível líquido (310) e a unidade de geração de energia elétrica (160), onde a unidade de separação de dióxido de carbono (410) separa o dióxido de carbono do gás misto e envia o dióxido de carbono para a unidade de reforma de dióxido de carbono (120).
19. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a unidade de separação de dióxido de carbono (410) é uma unidade PSA, ou separa o dióxido de carbono usando um processo dentre um processo criogênico, um processo de absorção amô- nia/amina, um processo usando absorvente, um processo MOF, um processo de separação de membrana.
20. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por também compreender: uma primeira unidade de redução de minério de ferro (810) para reduzir o minério de ferro e produzir ferro reduzido; e uma segunda unidade de redução de minério de ferro (830) para receber o hidrogênio e o monóxido de carbono para reduzir o minério de ferro.
21. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 20, caracterizado por também compreender uma unidade de distribuição de gás (170) instalada entre a unidade de reforma de dióxido de carbono (120) e a primeira e segunda unidades de redução de minério de ferro (810, 830), onde a unidade de distribuição de gás (170) fornece parte do hidrogênio e do monóxido de carbono gerado pela unidade de reforma de dióxido de carbono (120) para a primeira unidade de redução de minério de ferro (810) e fornece o hidrogênio e o monóxido de carbono restantes à segunda unidade de redução de minério de ferro (830).
22. Equipamento para produção de ferro fundido de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que a primeira unidade de redução de minério de ferro (810) ou a segunda unidade de redução de minério de ferro (830) é um forno de redução de leito fluidizado.
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