ITUD20100177A1 - Procedimento ed apparato per la produzione di ferro di riduzione diretta utilizzando una sorgente di gas riducente comprendente idrogeno e monossido di carbonio - Google Patents
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Description
Descrizione del trovato avente per titolo:
"PROCEDIMENTO ED APPARATO PER LA PRODUZIONE DI FERRO DI RIDUZIONE DIRETTA UTILIZZANDO UNA SORGENTE DI GAS RIDUCENTE COMPRENDENTE IDROGENO E MONOSSIDO DI CARBONIO"
CAMPO DI APPLICAZIONE
Il presente trovato si riferisce ad un procedimento e ad un apparato per la produzione di ferro di riduzione diretta utilizzando una sorgente di gas riducente contenente idrogeno e monossido di carbonio.
STATO DELLA TECNICA
Negli ultimi anni, à ̈ diventata molto urgente la necessità di migliorare l'efficienza e la produttività dei processi di produzione di acciaio, a causa dell'aumento dei costi di produzione e anche a causa delle restrizioni imposte agli impianti per la produzione di acciaio dai regolamenti ambientali.
Una delle strade di successo per la produzione di acciaio, la quale à ̈ stata adottata in modo crescente negli anni, à ̈ la riduzione diretta mediante gas del ferro minerale per produrre ferro di riduzione diretta (DRI), anche conosciuto nell'industria dell'acciaio come ferro-spugna, mediante circolazione di un gas riducente ad una temperatura dell'ordine dai 700°C ai 1100°C attraverso un letto mobile di particolato di ferro minerale. L'ossigeno viene rimosso dal ferro minerale mediante riduzione chimica per la produzione di DRI altamente metallizzato.
Alcuni dei vantaggi degli impianti di riduzione diretta sono rappresentati dall'ampia gamma di capacità di produzione, dal fatto che il ferro metallico à ̈ prodotto in forma solida con basso contenuto di zolfo e silice, e dalla possibilità di usare il DRI risultante come materia prima per il forno elettrico fino a costituirne la totalità della carica.
In aggiunta, e come vantaggio peculiare della tecnologia proposta, poiché una parte della CO2ottenuta come prodotto delle reazioni di riduzione viene selettivamente rimossa dal processo, la totalità della CO2emessa nell'atmosfera può essere notevolmente ridotta se comparata con altri metodi per la produzione di acciaio.
Gli agenti riducenti utilizzati negli impianti di riduzione diretta sono l'idrogeno ed il monossido di carbonio, ottenuti mediante riformazione di gas naturale in un riformatore catalitico esterno o "in situ" all'interno del sistema di riduzione diretta. Tuttavia, un impianto di riduzione diretta può essere anche progettato per utilizzare altre risorse di energia disponibile nella forma di gas da forni a carbone, altiforni, o gassificazioni di olio, gas naturale, gas esausti contenenti idrogeno monossido di carbonio provenienti da altri processi chimico-metallurgici, ecc.
Una possibile risorsa di gas di riduzione à ̈ il gas in eccesso prodotto dalla combinazione di un impianto di produzione di ghisa basato sull'utilizzo di carbone (ad esempio un altoforno o un impianto noto nell'industria con il marchio Corex) con un reattore di riduzione diretta. Gli impianti Corex o gli altiforni producono ghisa utilizzando carbone gassificato mediante combustione parziale con un gas contenente ossigeno. Il gas esausto prelevato da questo processo, contenente ancora H2e CO, può essere utilizzato per la riduzione dopo la rimozione di almeno una porzione di H2O e CO2.
Il brevetto statunitense n. 5,238,487 di Hauk et al. descrive un procedimento comprendente un gassif icatore a fusione, un primo reattore di riduzione ed un secondo reattore di riduzione in cui il DRI à ̈ prodotto utilizzando direttamente un gas riducente affluente da detto primo reattore. Come indicato in questo brevetto, il gas riducente affluente, dopo essere stato solo pulito, viene miscelato con gas riducente esausto disidratato e trattato in un'unità di rimozione della CO2. Il gas che lascia la stazione di decarbonatazione à ̈ quindi riscaldato in un forno di preriscaldo per gas a fiamma indiretta e infine sottoposto ad una combustione parziale per raggiungere la giusta temperatura richiesta per la reazione di riduzione. In aggiunta, questo brevetto insegna ad utilizzare ossido di zolfo e cloro per inibire la decomposizione del monossido di carbonio.
Il brevetto statunitense n. 5,676,732 di Viramontes-Brown et al. descrive un procedimento migliorato ed un apparato per l'utilizzo in un impianto di riduzione diretta del gas esausto in eccesso da un primo reattore di riduzione, che riceve un gas di riduzione da un gassificatore a fusione. Detto procedimento suggerisce di utilizzare un reattore catalitico (noto nella terminologia anglosassone come "shifter") per regolare la composizione del flusso di gas affluente dal detto primo reattore in modo da evitare la deposizione di carbone e la corrosione nel forno di riscaldo per gas a fiamma indiretta richiesto per riscaldare gas fresco prima che venga alimentato nel reattore di riduzione. Allo scopo di fornire la massima resa in H2prodotto dalla reazione di conversione del CO, un catalizzatore speciale viene utilizzato in un reattore a letto fisso. Per questo motivo, il Syngas deve essere ulteriormente trattato allo scopo di rimuovere sostanze che sono velenose per il catalizzatore. Ora, con riferimento al Syngas da un gassificatore, come sorgente alternativa di gas riducente, l'US 6,149,856 e l'US 6,033,456 di Jahnke et al. descrivono un processo integrato per alimentare Syngas ad alta pressione da un gassificatore verso un impianto di riduzione diretta. Come nella tecnica nota, questo brevetto suggerisce di trattare il Syngas in uno shifter allo scopo di variare la sua composizione al fine di evitare la deposizione di carbone quando detto gas à ̈ riscaldato ad una temperatura superiore a 400°C (condizione comunemente raggiunta in un tipico procedimento di riscaldamento di gas in un impianto di riduzione diretta). In questo modo, il flusso condizionato di gas, dopo essere stato trattato in un'unità dedicata per rimuovere la CO2ed essere stato espanso fino alla pressione del circuito di riduzione diretta, à ̈ pronto per essere utilizzato come reintegro nel circuito di riduzione .
II WO-A-2008/146112 descrive la possibilità aggiuntiva di avere, in un procedimento come descritto nell'US 6,149,859 e nell'US 6,033,456, una singola unità di assorbimento in cui il gas acido contenuto à ̈ rimosso da un flusso di gas combinato contenente sia del Syngas prodotto nel gassificatore, sia del gas riducente riciclato dal reattore di riduzione.
Il brevetto US 5,846,268 di Diehl et. al descrive un procedimento per produrre ghisa liquida o acciaio liquido pre-prodotto e DRI da ferro minerale. Il procedimento illustrato in questo brevetto à ̈ molto simile al procedimento descritto dal brevetto US 5,238,487 di Hauk et al. in cui un gas di riduzione, derivante dalla gassificazione di carbone, à ̈ utilizzato per ridurre ferro minerale in un primo forno di riduzione a tino verticale di tipo gravitazionale o "shaft" ed il gas di riduzione esausto affluente da detto primo shaft viene utilizzato per produrre più DRI in un secondo shaft. Questo brevetto insegna diversi modi per utilizzare il calore del flusso di gas affluente dal secondo shaft per preriscaldare una porzione dello stesso flusso di gas, il quale viene quindi utilizzato come combustibile in un forno di riscaldo per gas a fiamma indiretta.
Nessuno dei suddetti brevetti insegna o suggerisce le caratteristiche distintive del presente trovato, le quali superano una pluralità di svantaggi della tecnica nota e forniscono un procedimento ed un apparato più efficaci per produrre DRI utilizzando gas derivante dalla gassificazione di carbone in un gassificatore o derivante da un gassificatore a fusione.
SCOPI DEL TROVATO
È pertanto uno scopo del presente trovato fornire un procedimento migliorato e un apparato per la produzione di ferro di riduzione diretta (DRI) utilizzando un gas con un elevato contenuto di monossido di carbonio dopo essere stato eventualmente pulito allo scopo di rimuovere polveri e TAR, ed alimentando questo gas pulito con un elevato contenuto di monossido di carbonio direttamente nel circuito di riduzione senza trattamenti addizionali in uno shifter con vapore acqueo per cambiare la sua composizione. Questa configurazione semplificata di procedimento ha l'ulteriore vantaggio per cui la rimozione di composti velenosi per il catalizzatore dello shifter non à ̈ richiesta.
E un altro scopo del presente trovato fornire un procedimento ed un apparato migliorati per la produzione di DRI caldo o freddo in cui un gas di riduzione fresco, ottenuto trattando Syngas preventivamente miscelato con un gas esausto e disidratato in un'unità di rimozione della CO2, viene riscaldato in uno scambiatore di calore utilizzante solo il calore sensibile recuperato dal gas esausto rimosso dal reattore; in questo modo l'energia per ton di ferro prodotto à ̈ ridotta. Infine, detto gas, disponibile dopo il riscaldamento ad una temperatura inferiore di 450 °C, à ̈ soggetto solo ad una combustione parziale prima di essere alla fine alimentato nel reattore; non à ̈ richiesto alcun riscaldamento addizionale in un forno di riscaldo per gas a fiamma indiretta. È un ulteriore scopo del trovato, fornire un procedimento ed un apparato per la produzione di DRI utilizzando un gas ad elevato contenuto di monossido di carbonio, e raffreddando detto DRI mediante il flusso di un gas di raffreddamento potenzialmente carburante, che può essere Gas di cokeria, attraverso la parte conica di scarico del reattore di riduzione.
ESPOSIZIONE DEL TROVATO
Gli scopi del trovato sono generalmente ottenuti fornendo un procedimento ed un apparato per produrre DRI in un sistema di riduzione diretta comprendente un reattore di riduzione che utilizza un gas di riduzione con un elevato contenuto di monossido di carbonio (per esempio un Syngas pulito dalla polvere e derivante da qualsiasi sorgente), in cui almeno una parte del gas di riduzione esausto rimosso dal reattore di riduzione viene pulito e raffreddato prima di essere miscelato con detto Syngas pulito per produrre un flusso di gas combinato che viene successivamente alimentato ad un'unità di separazione della CO2. Preferibilmente, detta unità di separazione della CO2à ̈ del tipo ad assorbimento in cui un flusso di un gas ricco di CO2ed un flusso di un gas povero di CO2escono dall'unità di separazione della CO2. Il flusso rigenerato di gas, povero di CO2, passa attraverso uno scambiatore di calore in cui soltanto scambiando calore sensibile recuperato dal gas di riduzione esausto, rimosso dal reattore di riduzione, e senza alcuna combustione, viene riscaldato ad una temperatura inferiore di 450°C. Questo flusso riscaldato di gas, povero di CO2, viene quindi parzialmente combusto con un gas contenente ossigeno allo scopo di elevare la sua temperatura sopra 700°C misurati all'ingresso del reattore, quindi rendendo non necessario qualsiasi riscaldamento addizionale in un convenzionale forno di riscaldo per gas a fiamma indiretta.
Altro scopo del trovato à ̈ raggiunto mediante fornitura di un procedimento e di un apparato per produrre DRI come sopra descritto e avente un desiderato contenuto di carbonio, mediante raffreddamento di detto DRI con un gas carburante, che viene fatto circolare nella parte bassa di detto reattore di riduzione, come ad esempio Gas di cokeria .
BREVE ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI
La descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferenziali saranno meglio comprese con riferimento ai disegni allegati in cui, per convenienza del lettore, gli stessi numeri si riferiscono agli stessi elementi.
Le Figure illustrano:
Figura 1, uno schema di processo di un processo di riduzione diretta comprendente una forma di realizzazione del trovato;
Figura 2, uno schema di processo di un processo di riduzione diretta comprendente una seconda forma di realizzazione del trovato;
Figura 3, uno schema di processo di un processo di riduzione diretta comprendente una terza forma di realizzazione del trovato.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DEL TROVATO
La Figura 1 illustra un Sistema di Riduzione Diretta in cui il numero 10 indica genericamente un reattore di riduzione diretta del ferro minerale mediante gas , a tino verticale di tipo gravitazionale o "shaft", a letto mobile, avente una zona di riduzione 12, in cui il ferro minerale 15 viene alimentato attraverso almeno un ingresso 16 in forma di pezzi, pellet o qualsiasi altro loro formato. Questo ferro minerale 15 scende per gravità attraverso il reattore 10 in contatto in contro corrente con un gas di riduzione ad elevata temperatura.
Questo gas di riduzione viene introdotto nel reattore attraverso un condotto 46 disposto nella parte bassa della zona di riduzione 12, ed à ̈ principalmente costituito da idrogeno e monossido di carbonio che reagiscono con il ferro minerale per produrre ferro di riduzione diretta (DRI) 18, il quale viene scaricato dal reattore 10 attraverso la sua parte conica inferiore 14.
II gas di riduzione esausto 44, estratto dalla sommità del reattore ad una temperatura che varia da 300°C a 600°C, viene trattato per essere rigenerato in un circuito di riciclo e ritorna alla zona di riduzione 12 attraverso il condotto 46. In dettaglio, questo flusso di gas di riduzione esausto 44, con una capacità di riduzione parzialmente ridotta, passa attraverso uno scambiatore di calore 42, in cui il calore sensibile rimosso da detto flusso di gas 44 viene recuperato per pre-riscaldare la porzione rigenerata del gas di riduzione 50 prima di essere riciclato indietro verso il reattore 10.
Dopo essere passato attraverso lo scambiatore di calore 42, il gas esausto parzialmente raffreddato 43 viene condotto ad una stazione di pulizia 38, in cui la polvere viene rimossa mediante contatto con un flusso d'acqua 40 estratta come flusso 36, ed il gas pulito effluente 39 viene poi fatto passare in una stazione di raffreddamento 30, solitamente del tipo a contatto diretto, in cui l'acqua, sottoprodotto della reazione di riduzione, viene condensata mediante contatto con acqua 32 e poi rimossa dal gas di riduzione come flusso d'acqua 54.
Per mantenere una bassa concentrazione di N2nel circuito di riciclo, una porzione minore del gas esausto pulito e deidratato viene scaricata dal sistema attraverso il condotto 26 avente una valvola di controllo di pressione 28 (per il controllo della pressione). Il flusso di gas scaricato contiene monossido di carbonio, anidride carbonica, idrogeno e metano in quantità tali per cui il gas può essere utilizzato come carburante in sistemi di combustione standard. La principale rimanente porzione di questo gas effluente pulito e deidratato viene successivamente trasferita fluendo attraverso il tubo 27, ad un compressore 24 in cui la sua pressione viene aumentata fino ad un valore adatto per il successivo trattamento ed utilizzo.
Il flusso di gas riducente compresso 29 à ̈ sottoposto ad una fase di raffreddamento aggiuntiva in uno scambiatore di calore o in una torre di raffreddamento a corpi di riempimento 22, richiesta per abbassare la temperatura del gas dopo la compressione; la corrente di gas ottenuta 35 viene miscelata con un flusso di gas di reintegro 23 contenente monossido di carbonio e idrogeno, ad esempio Syngas derivato dalla gassificazione di carbone o altra carica di idrocarburi, o gas evacuato da un sistema di fusione/gassificazione che fluisce dal suo forno di riduzione associato. Questo Syngas 23, fornito da una sorgente idonea 1, viene alimentato attraverso il condotto 2 ad un sistema di pulitura del gas 6 in cui polvere, residui ed acqua vengono rimossi. Il flusso ottenuto 7 di Syngas pulito, principalmente composto da H2, CO, CO2, e CH4, viene prima compresso in un compressore per Syngas 20 e raffreddato in un equipaggiamento dedicato 21, che può essere uno scambiatore di calore o una torre di raffreddamento, prima di essere aggiunto come reintegro nel circuito di riduzione del reattore 10 come flusso 23.
Dopo aver miscelato il flusso di gas riducente deidratato 35 con il Syngas pulito (flusso di gas di reintegro 23), la CO2contenuta in questo flusso di gas risultante 31 à ̈ almeno parzialmente rimossa nell'unità di rimozione della CO270. Detta unità à ̈ preferibilmente del tipo ad unità PSA (Assorbimento a Pressione Oscillante) o VPSA (Assorbimento a Vuoto a Pressione Oscillante) in cui la CO2à ̈ concentrata in un flusso di gas 33, che viene successivamente rimosso dal sistema come scarico ed eventualmente utilizzato come combustibile; il flusso di gas 33 à ̈ regolato per mezzo di una valvola di controllo della pressione 60. L'unità PSA, che utilizza superfici adsorbenti per bloccare molecole polari e meno volatili, rimuove da detto flusso 31 anche acqua e molecole di H2S.
In accordo con un principio del trovato, la porzione rigenerata del gas di riduzione 50, con una bassa concentrazione di CO2ed un migliorato potenziale riducente, lascia l'unità di rimozione della CO2e viene alimentata allo scambiatore di calore 42, precedentemente descritto, dove viene riscaldata ad una temperatura inferiore a 450°C allo scopo di impedire l'insorgere di reazioni di corrosione chimica dei materiali metallici dello scambiatore 42 (ad esempio tramite il meccanismo noto con il termine anglosassone di "metal dusting" ).
Il flusso di gas risultante 45, ad una temperatura inferiore a 450°C, viene quindi riscaldato fino alla temperatura finale desiderata in una seconda fase di riscaldamento mediante una combustione di una porzione di tale flusso di gas povero di CO2preriscaldato. A tal fine, il flusso di gas preriscaldato 45 povero di CO2viene suddiviso in una prima porzione 132 che viene direttamente indirizzata verso una camera di combustione 47, dove viene combusto con un flusso di gas 48 contenente ossigeno molecolare, preferibilmente ossigeno di purezza industriale, fornito da una sorgente idonea 49. La quantità di ossigeno viene regolata da una valvola 52 in funzione del valore di temperatura desiderato per il gas riducente che fluisce attraverso il condotto 46. La combustione può essere realizzata mediante un bruciatore dedicato o mediante iniezione di ossigeno attraverso lance di iniezione posizionate all'interno della camera di combustione 47. La porzione rimanente del gas di riduzione 45, ovvero la corrente di gas 130, viene quindi alimentata alla stessa camera di combustione 47 in modo che il gas parzialmente o totalmente combusto 53, mescolato al restante gas riducente 130, raggiunga una temperatura superiore a 700°C all'ingresso del reattore 10. La corrente di gas 130 può essere alimentata alla stessa camera di combustione anche al fine di proteggere i materiali della camera di combustione dalle alte temperature raggiungibili a causa della corrente 53. La regolazione del flusso della corrente di gas 132 viene controllata dalla valvola 134 in funzione della temperatura desiderata per il gas riducente che deve essere introdotto nella zona di riduzione 12 del reattore 10 e in accordo con la massima temperatura consentita dal design e dai materiali della camera di combustione. In un esempio realizzativo, la portata del flusso di gas 132, che viene combusto parzialmente o totalmente nella camera di combustione 47, à ̈ compresa fra 50% e 70% della portata del flusso di gas 45. La portata di gas di riduzione 132 e la quantità di ossigeno 48 vengono controllate in accordo con la temperatura voluta per il flusso di gas di riduzione che fluisce attraverso il condotto 46 mediante le valvole, rispettivamente 134 e 52.
II flusso di gas 130 può anche essere combinato con il flusso di gas 53 combusto parzialmente o totalmente all'esterno della camera di combustione 47 per regolare la temperatura del flusso combinato di gas riducente fino a raggiungere il valore adatto per introdurre tale gas all'interno della zona di riduzione del reattore 10 per ridurre il ferro minerale contenuto al suo interno.
La camera di combustione 47 Ã ̈ preferibilmente preriscaldata a temperature superiori a 600°C per assicurare che la miscela di gas riducente e ossigeno venga mantenuta in condizioni di ignizione per impedire la formazione di ogni potenziale miscela esplosiva.
Il particolato solido di ferro minerale 15 viene a contatto, all'interno della zona di riduzione 12, con detto gas di riduzione rigenerato a temperatura elevata alimentato, attraverso il tubo 46, nel reattore 10. In questo modo, il materiale solido, fluendo contro corrente con questo gas, reagisce con l'idrogeno ed il monossido di carbonio producendo direttamente il ferro ridotto (DRI). Il DRI , fluendo attraverso la zona inferiore di scarico 14, viene quindi scaricato da detto reattore 10 attraverso la zona inferiore di scarico 14 caldo o freddo, a seconda dell'utilizzo previsto successivamente per il DRI.
Quando il DRI viene scaricato ad elevata temperatura (come illustrato in Figura 1), nell'ordine fra 400°C e 750°C, esso può essere successivamente bricchettato per ulteriore immagazzinamento e manipolazione, oppure trasportato pneumaticamente, o in alternativa per mezzo di serbatoi o nastri per il trasporto inertizzati, direttamente in un forno per la produzione di acciaio in un modo noto nell'arte. Quando il DRI deve essere prodotto freddo (come illustrato nella Figura 2, in cui componenti uguali a quelli di Figura 1 hanno gli stessi numeri di riferimento e non vengono quindi nuovamente descritti), il DRI viene raffreddato mediante passaggio in controcorrente di un flusso di gas di raffreddamento 122, disponibile ad una temperatura relativamente bassa, attraverso la parte conica 14 del reattore 10, in cui la temperatura del gas di raffreddamento viene aumentata e la temperatura del DRI viene ridotta ad un valore normalmente inferiore a 100°C. Il gas di reintegro del sistema di raffreddamento 80 viene alimentato nel sistema di raffreddamento da un'idonea sorgente 81, che può essere ad esempio Coke Oven Gas se disponibile, gas naturale o altro gas contenente idrocarburi, così che detti idrocarburi vengano scomposti in seguito al contatto con il DRI caldo ed in questo modo viene prodotto DRI con il voluto quantitativo di carbonio in forma di grafite o combinato.
In un'altra forma di realizzazione del trovato, illustrata in Figura 3 (in cui componenti uguali a quelli di Figura 1 hanno gli stessi numeri di riferimento e non vengono quindi nuovamente descritti), un Gas di cokeria da una sorgente 81 viene utilizzato come flusso di gas 80 di raffreddamento carburante ed alimentato direttamente al cono del reattore in una posizione desiderata in cui la temperatura del DRI Ã ̈ elevata. In questo modo, si ha un ulteriore vantaggio in quanto gli idrocarburi tipicamente contenuti in un Coke Oven Gas vengono distrutti mediante scomposizione .
Il flusso di gas di raffreddamento esausto e caldo 90 può essere raffreddato e riciclato in modo ben noto nell'arte. Brevemente , il gas di raffreddamento riscaldato 90, prelevato dall'alto della zona di raffreddamento, viene inoltre trattato in una stazione di pulizia 92 per rimuovere polvere mediante lavaggio con acqua 93 che viene prelevata attraverso il tubo 95; il gas pulito 94 viene trattato in una stazione di raffreddamento 96, in cui viene completamente deidratato e raffreddato per contatto con acqua 97, che viene prelevata attraverso un tubo 99. Il gas ottenuto 98 viene compresso mediante il compressore 100 prima di essere alimentato al reattore attraverso il condotto 120.
In un'ulteriore forma di realizzazione del trovato, il DRI può essere scaricato caldo dal reattore di riduzione ad una temperatura dell'ordine fra 400°C e 750°C, e può essere raffreddato ad una temperatura inferiore di 100°C per impedire la sue re-ossidazione in presenza di ossigeno atmosferico e acqua, in un contenitore separato per il raffreddamento del DRI (non illustrato) esterno al reattore di riduzione 10, con un sistema a gas di raffreddamento simile al sistema a gas di raffreddamento precedentemente descritto. Con questa configurazione, l'impianto per la riduzione diretta del ferro minerale, progettato per produrre DRI caldo per la sua fusione immediata, può garantire un eventuale scarico di emergenza di DRI in condizioni di sicurezza, con il materiale disponibile a una temperatura adeguata per immagazzinamento e utilizzo successivo.
Una forma alternativa per un impianto di riduzione diretta con la capacità di produrre DRI sia caldo che freddo, consiste nel fornire il reattore di riduzione con un sistema a gas di raffreddamento progettato per permettere o meno, opzionalmente, l'operatività di tale sistema di raffreddamento, in cui lo stesso reattore può raffreddare il DRI all'interno del cono di scarico o scaricarlo ad elevata temperatura.
In accordo con una forma di realizzazione esemplificativa del trovato, in cui il secondo stadio di riscaldamento della corrente di gas povera di C02 à ̈ combusta con 76 Nm3/t di DRI di ossigeno con 95% di purezza, le relative quantità di alcuni dei componenti del gas di riduzione che viene riscaldato a 838°C idonei per la riduzione di ferro minerale, sono presentati nella Tabella 1 riportata sotto:
TABELLA 1
GAS GAS GAS GAS RIDUCENTE AFFLUENT
CONTENENTE AFFLUENTE
H2 E CO DA UNITA' ALIMENTATO E DALLA PSA AL ZONA DI REATTORE RIDUZIONE CORRENTE DI GAS N° 23 50 46 44 TEMPERATURA °C 45 48 838 519
NCM/TO
FLUSSO N DRI 1622 1997 1998 2060 Composizione
H2 VOL % 18.070 33.926 26.354 23.196 CO VOL % 43.168 48.418 48.408 29.503 CO2 VOL % 32.125 2.000 2.000 19.669 H2O VOL % 1.116 0.001 7.566 12.627 CH4 VOL % 2.309 3.326 3.325 2.930 N2 e altri gas VOL % 3.212 12.333 12.347 11.975 INDICE DI RIDUZIONE 0.65 0.98 0.89 0.62 L'indice di riduzione viene calcolato come: (H2+CO)/(H2+CO+H2O+CO2) ed indica la potenza di riduzione del flusso di gas.
Dalla Tabella 1, si può vedere che il presente trovato fornisce un procedimento effettivo ed un apparato per produrre DRI utilizzando un gas contenente H2e CO con un basso indice di riduzione ed un'effettiva doppia fase di riscaldamento del gas fino alla temperatura di riduzione voluta.
Il presente trovato comporta una pluralità di vantaggi sulla tecnica nota, cioà ̈, sono realizzabili un impianto ed un procedimento per la riduzione diretta di ferro minerale semplificati, in quanto non à ̈ richiesto il forno di riscaldo a fiamma indiretta per preriscaldare il gas di riduzione prima di portarlo alla sua temperatura di reazione. Pertanto un impianto di riduzione diretta comprendente il trovato ha bassi costi di investimento e operativi in quanto viene evitato un pezzo importante di equipaggiamento (il riscaldatore) che richiede operazioni e materiale di manutenzione e mano d'opera.
È certamente chiaro che la suddetta descrizione di alcune forme di realizzazione del trovato sono state realizzate per scopi illustrativi e di limitazione dello scopo del trovato e che una pluralità di modifiche possono essere realizzate alle forme di realizzazione qui descritte come l'applicazione del trovato meglio conviene a casi pratici particolari senza uscire dallo spirito e dallo scopo del trovato che à ̈ definita dalle allegate rivendicazioni.
Claims (18)
- RIVENDICAZIONI 1. Un procedimento per produrre DRI (ferro di riduzione diretta) utilizzando una sorgente di gas riducente di reintegro contenente monossido di carbonio e idrogeno in un impianto di riduzione comprendente un reattore di riduzione avente una zona superiore di riduzione in cui ossidi di ferro vengono ridotti e trasformati in DRI contenente ferro metallico mediante un gas di riduzione ad elevata temperatura, principalmente composto da idrogeno e monossido di carbonio, ed una zona inferiore di scarico; il procedimento essendo caratterizzato dal fatto che comprende : prelevamento di un flusso di gas di riduzione caldo ed esausto da detta zona di riduzione del reattore di riduzione, ad una temperatura che varia da 300°C a 600°C; passaggio di detto flusso di gas di riduzione caldo ed esausto attraverso uno scambiatore di calore in cui la sua temperatura viene ridotta ad un livello da 200°C a 400°C, e quindi attraverso una stazione di raffreddamento e pulizia in cui la sua temperatura viene abbassata ad un livello inferiore a 100°C risultando in un flusso di gas riciclato freddo ed esausto; miscelazione di detto flusso di gas riducente di reintegro con almeno una porzione di detto flusso di gas di riduzione freddo ed esausto; passaggio di detto gas miscelato attraverso una unità di separazione della CO2per mezzo di cui vengono formati un flusso di gas povero di CO2e un flusso di gas caricato di CO2; passaggio di detto flusso di gas povero di CO2attraverso detto scambiatore di calore in cui il calore sensibile recuperato da detto gas di riduzione esausto affluente da detto reattore di riduzione viene utilizzato per aumentare la temperatura di detto flusso di gas povero di CO2ad un livello inferiore a 450°C in una prima fase di riscaldamento senza qualsiasi combustione di carburante; innalzamento della temperatura di detto flusso di gas povero di CO2riscaldato al di sopra di 700°C mediante combustione parziale o totale in una camera di combustione con un flusso di gas contenente ossigeno molecolare; alimentazione di detto gas caldo dopo la detta combustione nella zona di riduzione di detto reattore; e scaricamento del DRI dalla parte bassa del reattore di riduzione.
- 2. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 1, in cui detto reattore di riduzione à ̈ un reattore a letto mobile.
- 3. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 1, in cui detta unità di separazione della CO2à ̈ un'unità di assorbimento PSA o VPSA.
- 4 . Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 1, in cui detta unità di separazione della CO2à ̈ un'unità di assorbimento chimico.
- 5 . Un procedimento per produrre DRI in accordo con la rivendicazione 1, comprendente inoltre la combustione parziale o totale di una porzione di gas di riduzione povero di CO2con un gas contenente molecole di ossigeno in detta camera di combustione, la quale à ̈ provvista di idonei bruciatori per realizzare detta combustione parziale o totale, e la combinazione all'esterno e/o all'interno della camera di combustione dell'altra porzione di detto gas povero di CO2con il flusso di gas caldo affluente da detta camera di combustione al fine di incrementare la temperatura di detto gas povero di CO2ad una temperatura adeguata per la riduzione del ferro minerale in detta zona di riduzione.
- 6. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 5, in cui detto gas contenente ossigeno molecolare à ̈ ossigeno di purezza industriale .
- 7. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 5, in cui detto gas contenente ossigeno molecolare à ̈ aria arricchita di ossigeno.
- 8. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 1, in cui le portate del gas povero di CO2e del gas contenente ossigeno molecolare sono controllate in modo tale che la combustione parziale o totale in detta camera di combustione à ̈ realizzata senza la formazione significativa di qualsiasi fuliggine.
- 9. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 5, in cui la porzione di gas povero di CO2alimentato alla camera di combustione à ̈ tra 50% e 70% del flusso totale di gas povero di CO2.
- 10. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 1, in cui detto DRI viene raffreddato all'interno del cono del reattore mediante circolazione di un gas di raffreddamento che viene riciclato in un circuito chiuso.
- 11. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 8, comprendente inoltre l'alimentazione in detto circuito chiuso di raffreddamento di un gas non ossidante di raffreddamento contenente idrocarburi per aumentare il contenuto di carbonio di detto DRI.
- 12. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 10 in cui detto gas di raffreddamento à ̈ Coke Oven Gas.
- 13. Un procedimento per produrre DRI come nella rivendicazione 10 in cui detto gas di raffreddamento contenente idrocarburi viene alimentato direttamente nella zona inferiore del reattore .
- 14. Un apparato per produrre DRI, utilizzando come sorgente di gas riducente un flusso di gas contenente monossido di carbonio e idrogeno in un impianto di riduzione comprendente un reattore di riduzione avente una zona di riduzione, in cui ossidi di ferro vengono ridotti e trasformati in DRI contenente ferro metallico mediante un gas di riduzione ad elevata temperatura principalmente composto da idrogeno e monossido di carbonio, ed una zona di scarico, detta zona di riduzione avendo un ingresso gas ed un'uscita gas; caratterizzato dal fatto che comprende inoltre uno scambiatore di calore per pre-riscaldare il gas di riduzione senza qualsiasi combustione sfruttando il calore sensibile del gas caldo ed esausto proveniente da detto reattore; mezzi per la pulizia e il raffreddamento del gas; un compressore per il gas; un'unità di separazione della CO2; ed una camera di combustione avente una zona di combustione ed una zona di miscelazione; primi mezzi per convogliare il gas che connettono l'uscita del gas da detta zona di riduzione del reattore con lo scambiatore di calore; secondi mezzi per convogliare il gas che connettono l'uscita di detto scambiatore di calore con i mezzi di raffreddamento e pulizia del gas; terzi mezzi per convogliare il gas che connettono i mezzi di raffreddamento e di pulizia del gas con il compressore; quarti mezzi per convogliare il gas che connettono il compressore con detta unità di separazione della CO2; quinti mezzi per convogliare il gas che connettono l'unità di separazione CO2con detto scambiatore di calore; sesti mezzi per convogliare il gas che connettono detto scambiatore di calore con la camera di combustione; settimi mezzi per convogliare il gas che connettono la camera di combustione con detto ingresso gas della zona di riduzione; mezzi per convogliare e introdurre ossigeno o un gas contenente ossigeno molecolare in detta camera di combustione e mezzi di controllo per controllare la quantità di gas contenente ossigeno molecolare in relazione alla temperatura voluta per il flusso di gas all'ingresso di detta zona di riduzione.
- 15. Un apparato per produrre DRI come nella rivendicazione 14, comprendente inoltre mezzi di controllo per controllare una quantità di gas di riduzione che evita detta camera di combustione, con tale gas che viene combinato con il gas caldo che fluisce da detta camera di combustione.
- 16. Un apparato per produrre DRI come nella rivendicazione 14, comprendente inoltre mezzi per convogliare e introdurre un gas di raffreddamento contenente idrocarburi nella zona inferiore del reattore di riduzione.
- 17. Un apparato per produrre DRI come nella rivendicazione 14, comprendente inoltre mezzi per convogliare e introdurre Coke Oven Gas alla zona inferiore del reattore di riduzione.
- 18. Un apparato per produrre DRI come nella rivendicazione 14, in cui detto reattore à ̈ idoneo a operare selettivamente un sistema di circolazione gas di raffreddamento per raffreddare detto DRI permettendo lo scarico opzionale di DRI caldo o freddo.
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|---|---|---|---|---|
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| JP6070131B2 (ja) * | 2012-12-05 | 2017-02-01 | 新日鐵住金株式会社 | 還元鉄の製造方法 |
| US9970071B2 (en) * | 2014-09-23 | 2018-05-15 | Midrex Technologies, Inc. | Method for reducing iron oxide to metallic iron using coke oven gas |
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| CN108474048B (zh) * | 2015-12-28 | 2021-02-23 | 伊尔技术有限公司 | 通过使用合成气来生产高碳dri的方法和系统 |
| EP3202922B8 (de) * | 2016-02-02 | 2019-03-20 | Bogdan Vuletic | Verfahren und anlage zur herstellung von eisenschwamm |
| WO2018117605A1 (ko) * | 2016-12-22 | 2018-06-28 | 주식회사 포스코 | 가스 처리 장치 및 이를 이용한 조업 방법 |
| CN107354258B (zh) * | 2017-07-12 | 2023-12-26 | 北京中晋中石冶金化工技术有限公司 | 一种bgl气化气体经蒸汽转化生产直接还原铁的系统及方法 |
| CN109852424B (zh) * | 2019-01-02 | 2021-04-27 | 新奥科技发展有限公司 | 一种煤气化炼铁方法和煤气化炼铁气化炉 |
| SE543341C2 (en) | 2019-04-01 | 2020-12-08 | Greeniron H2 Ab | Method and device for producing direct reduced metal |
| SE543642C2 (en) | 2019-09-23 | 2021-05-11 | Greeniron H2 Ab | Method and device for producing direct reduced, carburized metal |
| IT202000015472A1 (it) * | 2020-06-26 | 2021-12-26 | Danieli Off Mecc | Impianto di riduzione diretta e relativo processo |
| LU102057B1 (en) * | 2020-09-09 | 2022-03-09 | Wurth Paul Sa | Method for operating a blast furnace installation |
| JP2024522269A (ja) * | 2021-05-18 | 2024-06-13 | アルセロールミタル | 直接還元鉄を製造するための方法及びｄｒｉ製造設備 |
| US20220372587A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-11-24 | Nucor Corporation | Direct reduced iron system and method using synthetic combustion air |
| CN113373273A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-10 | 北京金博威科技有限公司 | 颗粒状铁矿石的气基还原方法、气基还原系统和应用 |
| CN113403441A (zh) * | 2021-06-17 | 2021-09-17 | 北京金博威科技有限公司 | 颗粒直接还原铁的生产方法、生产系统和应用 |
| CN115491489B (zh) | 2021-06-18 | 2023-12-12 | 宝山钢铁股份有限公司 | 基于链篦机-回转窑的预还原球团制备装置及方法 |
| CN115491455B (zh) | 2021-06-18 | 2024-03-08 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种基于带式焙烧机的预还原球团制备装置及方法 |
| US12296379B2 (en) | 2023-09-12 | 2025-05-13 | Ternium Mexico S.A. De C.V. | Process for producing clean steel products with a low nitrogen content using an electric arc furnace and a degassing system |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767379A (en) * | 1971-12-23 | 1973-10-23 | Texaco Development Corp | Ore reduction process using recirculated cooled gas |
| US3844766A (en) * | 1973-12-26 | 1974-10-29 | Midland Ross Corp | Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels |
| WO2007088166A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. | Reduction process and plant |
| WO2008146112A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Hyl Technologies, S.A. De C.V | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing syngas |
| WO2009037587A2 (en) * | 2007-08-08 | 2009-03-26 | Hyl Technologies, S.A. De C.V | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier |
Family Cites Families (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4253867A (en) * | 1979-10-15 | 1981-03-03 | Hylsa, S.A. | Method of using a methane-containing gas for reducing iron ore |
| DE4037977A1 (de) | 1990-11-29 | 1992-06-11 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur herstellung von roheisen bzw. eisenschwamm |
| JPH07277701A (ja) * | 1994-04-07 | 1995-10-24 | Nippon Steel Corp | 還元性ガス製造方法 |
| AT405187B (de) | 1994-12-01 | 1999-06-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zum herstellen von eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
| AT406484B (de) | 1995-08-16 | 2000-05-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren zur herstellung von flüssigem roheisen oder flüssigen stahlvorprodukten und eisenschwamm sowie anlage zur durchführung des verfahrens |
| US5676732A (en) | 1995-09-15 | 1997-10-14 | Hylsa, S.A. De C.V. | Method for producing direct reduced iron utilizing a reducing gas with a high content of carbon monoxide |
| UA42803C2 (uk) * | 1995-10-10 | 2001-11-15 | Фоест-Альпіне Індустріанлагенбау Гмбх | Спосіб прямого відновлення дрібнозернистого матеріалу у формі часток, що містить оксид заліза, та установка для здійснення цього способу |
| US6395056B1 (en) | 1996-09-25 | 2002-05-28 | Hylsa S.A. De C.V. | Method for the heat treatment of iron ore lumps in a reduction system |
| AT404600B (de) | 1997-03-12 | 1998-12-28 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und einrichtung zum aufbereiten von reduktionsgas zur reduktion von erzen |
| JP4967191B2 (ja) * | 1997-10-10 | 2012-07-04 | ヒルサ エス エー デ シー ブイ | Ｄｒｉの浸炭を制御するための方法および装置 |
| US6149859A (en) | 1997-11-03 | 2000-11-21 | Texaco Inc. | Gasification plant for direct reduction reactors |
| US6033456A (en) | 1998-02-06 | 2000-03-07 | Texaco Inc. | Integration of partial oxidation process and direct reduction reaction process |
| AT409387B (de) | 2000-06-28 | 2002-07-25 | Voest Alpine Ind Anlagen | Verfahren und anlage zur gasreduktion von teilchenförmigen oxidhältigen erzen |
| CN101023023B (zh) * | 2004-08-03 | 2012-12-26 | 海尔萨可变资产股份有限公司 | 由焦炉气制备清洁的还原性气体的方法和设备 |
| AT507113B1 (de) * | 2008-07-17 | 2010-07-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und anlage zur energie- und co2-emissionsoptimierten eisenerzeugung |
| IT1402250B1 (it) | 2010-09-29 | 2013-08-28 | Danieli Off Mecc | Procedimento ed apparato per la produzione di ferro di riduzione diretta utilizzando una sorgente di gas riducente comprendente idrogeno e monossido di carbonio |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3767379A (en) * | 1971-12-23 | 1973-10-23 | Texaco Development Corp | Ore reduction process using recirculated cooled gas |
| US3844766A (en) * | 1973-12-26 | 1974-10-29 | Midland Ross Corp | Process for reducing iron oxide to metallic sponge iron with liquid or solid fuels |
| WO2007088166A1 (en) * | 2006-01-31 | 2007-08-09 | Danieli & C. Officine Meccaniche S.P.A. | Reduction process and plant |
| WO2008146112A1 (en) * | 2007-05-25 | 2008-12-04 | Hyl Technologies, S.A. De C.V | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing syngas |
| WO2009037587A2 (en) * | 2007-08-08 | 2009-03-26 | Hyl Technologies, S.A. De C.V | Method and apparatus for the direct reduction of iron ores utilizing gas from a melter-gasifier |
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