JPH10505635A - 酸化鉄含有材料の直接還元法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 酸化鉄含有材料の直接還元法が開示される。合成ガスが、酸化鉄含有材料の直接還元の間に生成されるトップガスと混合され、還元ガスとして用いられる。簡単で経済的な装置を用い、簡単で経済的な技術によって、還元ガスのＣＯ含有量の増加によって生ずる金属ダストを低減または除去する一方、エネルギー消費を低減するために、トップガスを還元ガスとして用いる前に、トップガスの一部に含まれるＣＯ₂を洗浄除去し、還元ガスのＨ₂Ｏ含有量を１から２％、好ましくは約１．５％にセットする。洗浄したトップガスは、合成ガスと混合され、灌注によって所定温度にされ、同時にＨ₂Ｏで飽和され、直接灌注の後、非洗浄トップガスを加えることによって飽和温度以上に加熱され、還元ガスとして使用される。

Description

【発明の詳細な説明】 酸化鉄含有材料の直接還元法 本発明は、合成ガス(Synthesegas)、好ましくは再生天然ガス(Erdgas)を、酸 化鉄含有材料の直接還元で形成するトップガス(Topgas)と混合し、酸化鉄含有材 料を直接還元するための還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法、 並びに、この方法を実施するためのプラントに関する。 このタイプの方法は、米国特許第２７５２２２３４号公報米国特許第５０８２ ２５１号公報、及び欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって知られてい る。 欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって、微細鉱石の還元は、下式に 従うＨ₂との排他的ではない強い吸熱反応を介して起こるが、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３Ｈ₂ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ₂Ｏ − ΔＨ 発熱反応である下式に従うＣＯとの反応も起こることが知られている。 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｃ₂Ｏ ＋ ΔＨ これによって、特にエネルギーコストを含む操作コストをかなり低減することが できる。 しかしながら、ＣＯ含有還元ガスと接触させられる金属プラント部材は、腐食 による高ストレスを受け、その結果、技術文献において「金属ダスト(metal dus ting)」と呼ばれる金属分解を生ずる。金属ダストは、高温において多量に発生 しがちであり、プラント部材が高温の還元ガスに接触するので、特に危険である 。最初に述べた方法を実施するプラントでは、これらの部材は、まず最初に、直 接還元に用いられるリアクターであり、還元ガスを還元温度まで加熱するヒータ ーである。 従来技術の方法では、還元ガスの含水量が高すぎる又は低すぎる場合に困難が 生じていた。含水量が高すぎる場合、還元ガスの還元力が低下する。その結果、 還元ガスが本来有する化学的能力で要求されるよりも多量の還元ガスを必要とし ていた。還元ガスの含水量が低すぎる場合にはさらに困難であり、還元ガスが乾 燥しすぎると、金属ダストが大量に発生するからである。これらの欠点を最小に するために、極めて正確に最適な含水量に調整する必要があった。 本発明は、これらの欠点及び困難性を無くすことを目的とし、最初に定義した 種類の方法及びそれを実施するためのプラントを提供するという目的を有する。 それにより、還元ガス中のＣＯ含有量が増加しても簡単な方法で金属ダストの発 生を最小化又は皆無にし、特に、手法上及び構造上単純で低コストの方法で、金 属プラント部材の寿命を極めて長くすることができ、しかしながら、還元ガスの 化学的能力を最適な程度で利用することができる。これにより、エネルギー需要 、特に還元ガスの需要を最小にすることができる。 本発明によれば、この目的は、トップガスの一部を還元ガスとして用いる前に ＣＯ₂スクラビング(Wasche)し、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合成ガ スと混合し、Ｈ₂Ｏ飽和させながら直接灌注によって所定温度にし、直接灌注の 後に、ＣＯ₂スクラビングしていないトップガスを混合することによって飽和温 度以上に加熱し、次いで還元ガスとして使用することにより、還元ガスのＨ₂Ｏ 含有量を１から２％、好ましくは約１．５％に調整することによって達成される 。 ＣＯ₂スクラビングしたトップガス及び混合した合成ガスを、灌注によって直 接冷却または直接加熱することにより、このガス混合物を水分飽和させることが でき、その温度は、設定した含水量の関数として選択される。制御するのが簡単 で精度が高い上に高価でない方法で、与えられた還元ガスの温度を調製すること により、還元ガスの含水量を極めて正確に、即ち、例えば、他の手段を用いて羽 口を介して蒸気を吹き込むよりも正確に制御することができる。 直接冷却器から飽和状態で放出される還元ガスによる凝結を避けるため、（こ の凝結の形成は、ガス輸送管に亜硫酸を生成させ、ピッチングを招くので）、還 元ガスの温度を飽和温度以上、即ちその直上に上昇させる。 実際に、導入部で挙げた従来技術から、還元ガスは約１．５％のＨ₂Ｏ含有量 を有することが知られている。しかし、これまでの従来技術の文献では、Ｈ₂Ｏ 含有量を所定の値に正確に調製すること、または、還元ガスにおいて所定のＨ₂ Ｏ含有量が得られる方法について考慮したものは無い。 好ましくは、合成ガスとして再生天然ガスが用いられ、再生天然ガスとトップ ガスの両方が、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施されるが、再 生天然ガスの一部はＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビングを施したトッ プガスとともに直接灌注される。 好適には、トップガスの一部はＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビング を施したトップガスとともに直接灌注される。 前記最後の２方法によれば、還元ガス中の所定のＣＯ₂含有量または還元ガス 中の所定のＣＯ／ＣＯ₂比を保証することができ、金属ダストの危険をさらに少 なくできる。 合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガスと混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元ガスとして使用 する酸化鉄含有材料の直接還元法の好ましい実施態様は、ＣＯ₂スクラビングを 施したトップガスを合成ガスと混合し、Ｈ₂Ｏを豊富化しながら所定温度にし、 次いで水分回収し、最後に還元ガスとして用いることにより、還元ガスのＨ₂Ｏ 含有量を１から２％、好ましくは約１．５％に調整することを特徴とする。 ここで、水分回収は、亜硫酸の生成を避けるため、還元ガスからの如何なる凝 縮も排除されるように、灌注の後に行われる。 合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガスと混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元ガスとして使用 する酸化鉄含有材料の直接還元法の好ましい実施態様は、トップガスを還元ガス として用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、ＣＯ₂スクラバーの温度制御によっ て還元ガス中のＨ₂Ｏ含有量を所定値に調整することにより、還元ガスのＨ₂Ｏ含 有量を１から２％、好ましくは約１．５％に調整することを特徴とする。ここで 、ＣＯ₂スクラバーから放出されるガスのＨ₂Ｏ含有量がＣＯ₂スクラバーの操作 温度に依存しているという利点を利用する。 再生天然ガスに換えて、以下のガスの１又は複数を合成ガスとして用いてもよ い。 ・ＬＤオフガス(offgas) ・ＥＡＦオフガス ・高炉プラントからの高炉ガス ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス ・石炭ガス ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス ・化学的ガス(chemical gas) この方法を実施するためのプラントは、酸化鉄含有材料を受容し還元する少な くとも１つの直接還元リアクター、この直接還元リアクターに導入する還元ガス 供給ダクト、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアクタ ーから奪うトップガス排出ダクトを具備し、トップガス排出ダクトは、ＣＯ₂ス クラバーに連通し、合成ガス及びトップガスから形成された還元ガスが還元ガス 供給ダクトを通って直接還元リアクターに導入され、還元ガス供給ダクトがＣＯ₂ スクラバーからガスヒーターを介して直接還元リアクターまで延設されており 、還元ガス供給ダクトが直接冷却器に連通し、そこからさらにガスヒーターに向 き、トップガス排出ダクトがＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダクトによって 還元ガス供給ダクトと、ガスヒーターに接続される前に連通していることを特徴 とする。 好ましくは、再生天然ガス用のリフォーマー、及び、リフォーマーから分岐し トップガス排出ダクトに接続された再生ガスダクトとが、合成ガスの製造にため に設けられ、再生ガスダクトとトップガス排出ダクトの両方がＣＯ₂スクラバー に連通している。 還元ガス中の好ましいＣＯ₂含有量又は所定のＣＯ／ＣＯ₂比を調整するために 、再生ガスダクトは、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダクトによって、還元 ガス供給ダクトに、それが直接冷却器に接続される前に連通されるのが好ましい 。 さらに、還元ガスの好ましいＣＯ₂含有量を調整するために、トップガス排出 ダクトは、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダクトによって、還元ガス供給ダ クトに、それが直接冷却器に接続される前に連通されるのが好ましい。 この方法を実施するためのプラントの他の好ましい実施態様は、酸化鉄含有材 料を受容し還元する少なくとも１つの直接還元リアクター、この直接還元リアク ターに導入する還元ガス供給ダクト、及び、直接還元において生成されたトップ ガスを直接還元リアクターから奪うトップガス排出ダクトを具備し、トップガス 排出ダクトはＣＯ₂スクラバーに連通し、合成ガス及びトップガスから形成され た還元ガスが還元ガス供給ダクトを通って直接還元リアクターに導入され、還元 ガス供給ダクトがＣＯ₂スクラバーからガスヒーターを介して直接還元リアクタ ーまで延設されており、還元ガス供給ダクトが直接冷却器に連通し、そこから水 分回収器を通ってガスヒーターに連通したことを特徴とする。 以下に、本発明を、各々好ましい実施態様に従う工程図を示す図１及び２によ ってさらに詳細に説明する。 本発明のプラントの図１に示したものは、順次接続された４つの渦巻き層(Wir belschichtreactoren)リアクター１〜４を具備し、微細鉱石のような酸化鉄含有 材料が、鉱石供給ダクト５を通して第１の渦巻き層リアクター１に供給され、そ こで還元温度への加熱（または前還元）が行われ、続いて、輸送ダクト６を介し て一の渦巻き層リアクターから他の渦巻き層リアクターへ順次送られる。完全に 還元された材料（海綿鉄）が、ブリケッティング装置７において熱ブリケットさ れる。必要ならば、還元された鉄は、図示しない不活性ガス系によってブリケッ ト中の再酸化から保護してもよい。 第１の渦巻き層リアクター１に微細鉱石を導入する前に、詳細には述べないが 、乾燥及び篩にかけるといった鉱石調製をおこなう。 還元ガスは、一方の渦巻き層リアクター４から、他方の渦巻き層リアクター３ 〜１へ向けて、鉱石の流れと反対に流し、最後の渦巻き層リアクター１から排出 される。ガスの流動方向から見ると、トップガスとしてトップガス排出ダクト８ を通って排出され、冷却され、ウェットスクラバー９でスクラビングされる。 再生ガスの生成は、リフォーマー１０においてダクト１１から与えられた天然 ガスを再生し、脱亜硫酸プラント１２で脱亜硫酸することによって行われる。リ フォーマー１０から放出される天然ガス及び蒸気から形成されたガスは、Ｈ₂、 ＣＯ、ＣＨ₄、Ｈ₂Ｏ及びＣＯ₂から実質的になる。この再生天然ガスは、再生ガ スダクト１３を通って数個の熱交換器１４に供給され、８０から１５０℃に冷却 されて、ガスから水分が凝結除去される。 再生ガスダクト１３は、トップガス排出ダクト８の、トップガスがコンプレッ サ１５で圧縮された後方に接続されている。このように形成された混合ガスは、 ＣＯ₂スクラバー１６を通ってＣＯ₂及びＨ₂Ｓを取り除かれる。即ち、還元ガス が得られる。この還元ガスは、還元ガス供給ダクト１７を介して、ガスヒーター １８において約８００℃の還元ガス温度まで加熱される。このヒーター１８は、 ガス流動の方向から見ると、ＣＯ₂スクラバー１６の次に配置され、還元ガスを 第１の渦巻き層リアクター４に与え、そこで還元ガスが微細鉱石と反応して直接 還元された鉄を生成する。渦巻き層リアクター４から１は連続して配設され、還 元ガスは一の渦巻き層リアクターから他の渦巻き層リアクターへ接続ダクト１９ を介して移動する。 トップガスの一部は、Ｎ₂等の不活性ガスが豊富化することを避けるために、 ガス循環系８、１７、１９から流出する。流出したトップガスは、分岐ダスト２ ０２０を介して還元ガス加熱用ヒーター１８に与えられ、そこで燃焼する。供給 ダクト２１を介して供給される天然ガスを追加することによって、エネルギー節 約が可能である。 リフォーマー１０から放出される再生天然ガス及びリフォーマースモークガス のかなりの熱が、回収熱交換器２２において、脱亜硫酸プラント１２を通過した 後の天然ガスの前加熱、再生に必要な蒸気の生成、及びダクト２３を介してガス ヒーター１８に供給される爆発性空気、並びに、もし必要なら、還元ガスの前加 熱に利用される。ダクト２４を介してリフォーマー１０に供給される爆発性空気 も、同様に前加熱される。 還元ガスのＨ₂Ｏ含有量を調製するために、還元ガスを直接冷却器２５におい て直接冷却又は直接加熱、即ち、灌注によって冷却又は加熱し、このようにして 、還元ガスより冷却又は加熱された水と直接接触させる。ここで、還元ガスのＨ₂ Ｏ含有量は、飽和点まで減少または増加する。Ｈ₂Ｏ飽和した還元ガスがさらに ガスヒーター１８を通過したときに凝結が起こるのを防止するために、より高温 でスクラビングしていないトップガスを、トップガス排出ダクト８から分岐し、 還元ガス供給ダクト１７に、それがガスヒーター１８に連通する前に接続させた バイパスダクト２６を介して還元ガスに与える。これにより、直接冷却器２５で 例えば７０℃に調整された還元ガスの温度は、例えば７５度に上昇する。ガスヒ ータ ー１８から放出される還元ガスは、飽和温度に対応した含水量を有し（即ち、還 元ガスが直接冷却器で到達した温度）、従って、還元ガスの還元能力は、最適な 程度で利用できるにもかかわらず、金属ダストの危険性は最小になる。 金属ダストをさらに低減させるために、還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比を予め設定 した値に調整するのが好ましい。この調整は、例えば、再生ガスを、ＣＯ₂スク ラバーを避けたバイパスダクト２９を介して、還元ガス供給ダクト１７に、それ が直接冷却器２５に連通する前に与えることによって好適に行われる。 ここで、トップガスの一部を、ＣＯ₂スクラバー１６から放出される還元ガスに 、同様にバイパスダクト２８（破線で表示）を介して、即ちスクラビングしない 状態で還元ガスに直接注入するのも好ましい。 全てのバイパスダクト２６、２７、２８は、調整又は制御バルブを備え、測定 基地２９によってなされる還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比の測定に基づいて調整また は制御される。 還元ガス中の所定のＣＯ／ＣＯ₂比は、全てのトップガス及び全ての再生ガス をＣＯ₂スクラバー１６に通し、ＣＯ₂スクラバーの洗浄除去レベルを、ＣＯ₂の 一部（従って、鉱石の加熱時に鉱石から発生したトップガスに吸収されたＨ₂Ｓ の一部）がＣＯ₂スクラバー１６から放出されるガス中に残るように調整するこ とによって調整してもよい。これは、バルブ３２、３３、３４を備えたバイパス ダクト２９、３０、３１等の付加的な手段が無く、全てのガス量、即ち全てのト ップガスと全ての再生ガスとをＣＯ₂スクラバーに通すだけで、そのような量に 配分できるので有利である。 渦巻き層リアクター１から放出されるトップガスは、鉱石のイオウ含有量に依 存して、４０から１４０ｐｐｍＶの範囲のＨ₂Ｓガス含有量を持つ。上記したよ うに、Ｈ₂Ｓガスは、微細鉱石を還元温度まで加熱している間、または微細鉱石 の前還元の間に、各々生成される。 還元ガスの増加したＨ₂Ｓ含有量は、金属ダストの発生も低下させるので、も はやＣＯ₂スクラバーによってトップガスから完全に洗浄除去されず、還元ガス に設定されたＨ₂Ｓの比率を考慮されてトップガスから還元ガスに供給される。 この場合、これは、ＣＯ₂スクラバー１６をバイパスしたバイパスダクト２６、 ２８によ って実現され、これらのバイパスダクトは、トップガス排出ダクト８から分岐し 、還元ガス供給ダクト１７に連通する。これらのバイパスダクト２６、２８には 、制御バルブが設けられ、Ｈ₂Ｓ含有量を、２０から４０ｐｐｍＶの範囲に、好 ましくは、還元ガス中に存在するＨ₂Ｓの量を約２５ｐｐｍＶになるように調製 可能である。このとき、制御バルブは、Ｈ₂Ｓ測定手段３０を介して作動するの が好ましい。 図２に例示した直接還元用プラントの実施態様では、直接冷却器２５から飽和 状態で放出される還元ガスの凝結による亜硫酸の生成が、還元ガスを、ガスヒー ター１８に導入する前に、水分除去器３１に通すことによって防止される。 還元ガス中の設定したＨ₂Ｏ含有量、ＣＯ／ＣＯ₂比、及びＨ₂Ｓ含有量の調整 のための上述の手段は、個々に行ってもよいし、複数または全てを共通させて行 ってもよいが、対応する操作条件及び鉱石の化学組成などの関数として選択され た最良の方法で行う。 還元ガス中のＨ₂Ｏ含有量を１．５％に調製することを、以下の実施例によっ て説明する。 １００ｔ／ｈの微細鉱石を、図１に従って配置され、７０ｔ／ｈの海綿鉄を生 産するように設計された微細鉱石の直接還元用プラントに導入した。微細鉱石は 、以下の化学組成を有していた。 赤鉄鉱 ９４．２％ 母岩 ２．２％ イオウ ０．０２％ 直接還元で生成されたトップガスから、７８，０００Ｎｍ³／ｈを、４８，０ ００Ｎｍ³／ｈの再生天然ガスと混合し、ＣＯ₂スクラバー１６を通して、混合ガ スからＣＯ₂と大部分のイオウを取り除いた。 再生天然ガス及びトップガスは、下表に示すような化学組成を有していた。 再生天然ガスの温度は１２０℃、トップガスの温度は１００℃であった。ＣＯ₂ スクラバー１６から放出されたガス混合物を直接冷却器２５に供給し、６８℃ の温度まで冷却した。冷却されたガス混合物は以下の組成を有していた。 このガス混合物を、ＣＯ₂スクラバー１６を通さず、バイパスダクト２６を介 して還元ガス供給ダクト１７に注入された７８，０００Ｎｍ³ ｈのトップガス と混合した。このガス混合物が還元ガスを形成し、ガスヒーター１８、続いて渦 巻き層リアクター１から４に供給されるが、この還元ガスは、７５℃の温度を有 し、次の化学組成を有していた。 海綿鉄の金属化率（Ｆｅ_met／Ｆｅ_tot）は９２％であった。 本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、他の直接還元方法にも応 用できる。例えば、渦巻き層リアクター１から４は、塊状鉱石用の直立炉に置換 しても良い。再生天然ガスは、ＣＯ及びＨ₂を主に含む以下のような他の還元ガ スと置換してもよい。 ・ＬＤオフガス ・ＥＡＦオフガス ・高炉プラントからの高炉ガス ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス ・石炭ガス ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス ・化学的ガス

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年６月２４日 【補正内容】 請求の範囲 １．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元ガスとして直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直 接還元法であって、トップガスの一部を、還元ガスとして用いる前に、ＣＯ₂ス クラビングすることによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガス中で１から２％、好ま しくは約１．５％にまで調整され、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合 成ガスに混合し、Ｈ₂Ｏで飽和させながら直接灌注することによって所定の温度 にし、直接灌注の後に、ＣＯ₂スクラビングしていないトップガスを混合するこ とによって飽和温度より高い温度まで加熱し、次いで、還元ガスとして用いるこ とを特徴とする方法。 ２．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項１または２ 記載の方法。 ４．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元温度においてクラックを生じない還元ガスとして 直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還元法であって、前記合成ガスに、ＣＯ₂ スクラビングしたトップガスを混合することによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガ ス中で１から２容量％、好ましくは約１．５容量％にまで調整され、Ｈ₂Ｏを豊 富にしながら所定の温度に直接加熱し、次いで、水分回収を行い、最後に還元ガ スとして用いることを特徴とする方法。 ５．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項４または５ 記載の方法。 ７．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元温度においてクラックを生じない還元ガスとして 直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還元法であって、トップガスを還元ガス として用いる前に、ＣＯ₂スクラビングを施すことによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還 元ガス中で１から２容量％、好ましくは約１．５容量％にまで調整され、 還元ガス中の所定のＨ₂Ｏ含有量が、ＣＯ₂スクラバー（１６）の温度制御によっ て調整されることを特徴とする方法。 ８．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項７記載の方法。 ９．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項７または８ 記載の方法。 １０．ＣＯ₂スクラビングを施されたトップガスが、合成ガスとして、 ・ＬＤオフガス(offgas)、 ・ＥＡＦオフガス、 ・高炉プラントからの高炉ガス、 ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス、 ・石炭ガス、 ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス、または ・化学的ガス(chemical gas)、 の１または複数のガスと混合されることを特徴とする請求項１から９のいずれか に記載の方法。 １１．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項１から３のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクトが、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから、さらに ガスヒーター（１８）にも向かい、トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スク ラバー（１６）を避けるバイパスダクト（２５）によって、還元ガス供給ダクト （１７）がガスヒーターに連通する前に還元ガス供給ダクトと流通することを特 徴とするプラント。 １２．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１１記載のプラ ント。 １３．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１２記載 のプラント。 １４．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１１ から１３のいずれかに記載のプラント。 １５．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項４から６のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクト（１７）が、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから 、ガスヒーター（１８）に連通する前に、水分回収器（３１）を通って導かれる ことを特徴とするプラント。 １６．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１５記載のプラ ント。 １７．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５記載 のプラント。 １８．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５ から１７のいずれかに記載のプラント。 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年８月２３日 【補正内容】 明細書 酸化鉄含有材料の直接還元法 本発明は、合成ガス(Synthesegas)を、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガス(Topgas)と混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元温度で クラックを生じない還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法、並び に、この方法を実施するためのプラントに関する。 このタイプの方法は、米国特許第２７５２２２３４号公報米国特許第５０８２ ２５１号公報、及び欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって知られてい る。 欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって、微細鉱石の還元は、下式に 従うＨ₂との排他的ではない強い吸熱反応を介して起こるが、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３Ｈ₂ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ₂Ｏ − ΔＨ 発熱反応である下式に従うＣＯとの反応も起こることが知られている。 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｃ₂Ｏ ＋ ΔＨ これによって、特にエネルギーコストを含む操作コストをかなり低減することが できる。 しかしながら、ＣＯ含有還元ガスと接触させられる金属プラント部材は、腐食 による高ストレスを受け、その結果、技術文献において「金属ダスト(metal dus ting)」と呼ばれる金属分解を生ずる。金属ダストは、高温において多量に発生 しがちであり、プラント部材が高温の還元ガスに接触するので、特に危険である 。最初に述べた方法を実施するプラントでは、これらの部材は、まず最初に、直 接還元に用いられるリアクターであり、還元ガスを還元温度まで加熱するヒータ ーである。 従来技術の方法では、還元ガスの含水量が高すぎる又は低すぎる場合に困難が 生じていた。含水量が高すぎる場合、還元ガスの還元力が低下する。その結果、 還元ガスが本来有する化学的能力で要求されるよりも多量の還元ガスを必要とし ていた。還元ガスの含水量が低すぎる場合にはさらに困難であり、還元ガスが乾 燥しすぎると、金属ダストが大量に発生するからである。これらの欠点を最小に するために、極めて正確に最適な含水量に調整する必要があった。 本発明は、これらの欠点及び困難性を無くすことを目的とし、最初に定義した 種類の方法及びそれを実施するためのプラントを提供するという目的を有する。 それにより、還元ガス中のＣＯ含有量が増加しても簡単な方法で金属ダストの発 生を最小化又は皆無にし、特に、手法上及び構造上単純で低コストの方法で、金 属プラント部材の寿命を極めて長くすることができ、しかしながら、還元ガスの 化学的能力を最適な程度で利用することができる。これにより、エネルギー需要 、特に還元ガスの需要を最小にすることができる。 本発明によれば、この目的は、トップガスの一部を還元ガスとして用いる前に ＣＯ₂スクラビング(Wasche)し、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合成ガ スと混合し、Ｈ₂Ｏ飽和させながら直接灌注によって所定温度にし、直接灌注の 後に、ＣＯ₂スクラビングしていないトップガスを混合することによって飽和温 度以上に加熱し、次いで還元ガスとして使用することにより、還元ガスのＨ₂Ｏ 含有量を１から２容量％、好ましくは約１．５容量％に調整することによって達 成される。 ＣＯ₂スクラビングしたトップガス及び混合した合成ガスを、灌注によって直 接冷却または直接加熱することにより、このガス混合物を水分飽和させることが でき、その温度は、設定した含水量の関数として選択される。制御するのが簡単 で精度が高い上に高価でない方法で、与えられた還元ガスの温度を調整すること により、還元ガスの含水量を極めて正確に、即ち、例えば、他の手段を用いて羽 口を介して蒸気を吹き込むよりも正確に制御することができる。 直接冷却器から飽和状態で放出される還元ガスによる凝結を避けるため、（こ の凝結の形成は、ガス輸送管に亜硫酸を生成させ、ピッチングを招くので）、還 元ガスの温度を飽和温度以上、即ちその直上に上昇させる。 実際に、導入部で挙げた従来技術から、還元ガスは約１．５容量％のＨ₂Ｏ含 有量を有することが知られている。しかし、これまでの従来技術の文献では、Ｈ₂ Ｏ含有量を所定の値に正確に調整すること、または、還元ガスにおいて所定の Ｈ₂Ｏ含有量が得られる方法について考慮したものは無い。 仏国特許出願公開第９７５４０４号公報から、還元ゾーンにおいて７５０℃か ら９００℃の間で酸化鉄を処理すること、即ち、主に水素と炭素含有ガスからな る還元ガスによると、上記の温度で酸化鉄にクラックが生じ、酸化鉄に炭素が析 出することが知られている。ここで、酸化鉄に析出する炭素量は、ガス１ｍ³当 たりにおよそ３２〜１６０ｇの水蒸気を存在させることによる酸化鉄の脱酸素を 行うことによって調節される。 好ましくは、合成ガスとして再生天然ガスが用いられ、再生天然ガスとトップ ガスの両方が、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施されるが、再 生天然ガスの一部はＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビングを施したトッ プガスとともに直接灌注される。 好適には、トップガスの一部はＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビング を施したトップガスとともに直接灌注される。 前記最後の２方法によれば、還元ガス中の所定のＣＯ₂含有量または還元ガス 中の所定のＣＯ／ＣＯ₂比を保証することができ、金属ダストの危険をさらに少 なくできる。 合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガスと混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元温度でクラック を生じない還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法の好ましい実施 態様は、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合成ガスと混合し、Ｈ₂Ｏを豊 富化しながら所定温度にし、次いで水分回収し、最後に還元ガスとして用いるこ とにより、還元ガスのＨ₂Ｏ含有量を１から２容量％、好ましくは約１．５容量 ％に調整することを特徴とする。 ここで、水分回収は、亜硫酸の生成を避けるため、還元ガスからの如何なる凝 縮も排除されるように、灌注の後に行われる。 合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガスと混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元温度でクラック を生じない還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法の好ましい実施 態様は、トップガスを還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、Ｃ Ｏ₂スクラバーの温度制御によって還元ガス中のＨ₂Ｏ含有量を所定値に調整する こ とにより、還元ガスのＨ₂Ｏ含有量を１から２容量％、好ましくは約１．５容量 ％に調整することを特徴とする。ここで、ＣＯ₂スクラバーから放出されるガス のＨ₂Ｏ含有量がＣＯ₂スクラバーの操作温度に依存しているという利点を利用す る。 再生天然ガスに換えて、以下のガスの１又は複数を合成ガスとして用いてもよ い。 ・ＬＤオフガス(offgas) ・ＥＡＦオフガス ・高炉プラントからの高炉ガス 【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月５日 【補正内容】 仏国特許出願公開第９７５４０４号公報から、還元ゾーンにおいて７５０℃か ら９００℃の間で酸化鉄を処理すること、即ち、主に水素と炭素含有ガスからな る還元ガスによると、上記の温度で酸化鉄にクラックが生じ、酸化鉄に炭素が析 出することが知られている。ここで、酸化鉄に析出する炭素量は、ガス１ｍ³当 たりにおよそ３２〜１６０ｇの水蒸気を存在させることによる酸化鉄の脱酸素を 行うことによって調節される。 好ましくは、合成ガスとして再生天然ガスが用いられ、再生天然ガスは、還元 ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施されるが、再生天然ガスの一部は ＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスとともに直接 灌注される。 好適には、トップガスの一部はＣＯ₂スクラビングを避け、ＣＯ₂スクラビング を施したトップガスとともに直接灌注される。 前記最後の２方法によれば、還元ガス中の所定のＣＯ₂含有量または還元ガス 中の所定のＣＯ／ＣＯ₂比を保証することができ、金属ダストの危険をさらに少 なくできる。 合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガスと混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するための還元温度でクラック を生じない還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法の好ましい実施 態様は、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合成ガスと混合し、Ｈ₂Ｏを豊 富化しながら所定温度にし、次いで水分回収し、最後に還元ガスとして用いるこ とにより、還元ガスのＨ₂Ｏ含有量を１から２容量％、好ましくは約１．５容量 ％に調整することを特徴とする。 ここで、水分回収は、亜硫酸の生成を避けるため、還元ガスからの如何なる凝 縮も排除されるように、灌注の後に行われる。 請求の範囲 １．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元温度においてクラックを生じない還元ガスとして 直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還元法であって、トップガスの一部を、 還元ガスとして用いる前に、ＣＯ₂スクラビングすることによって、Ｈ₂Ｏ含有量 が、還元ガス中で１から２容量％、好ましくは約１．５容量％にまで調整され、 ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合成ガスに混合し、Ｈ₂Ｏで飽和させな がら直接灌注することによって所定の温度にし、直接灌注の後に、ＣＯ₂スクラ ビングしていないトップガスを混合することによって飽和温度より高い温度まで 加熱し、次いで、還元ガスとして用いることを特徴とする方法。 ２．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスを還元ガスとして 用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビングを受けない再生天然 ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスとともに直接灌注を施す ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項１または２ 記載の方法。 ４．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元温度においてクラックを生じない還元ガスとして 直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還元法であって、前記合成ガスに、ＣＯ₂ スクラビングしたトップガスを混合することによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガ ス中で１から２容量％、好ましくは約１．５容量％にまで調整され、Ｈ₂Ｏを豊 富にしながら所定の温度に直接加熱し、次いで、水分回収を行い、最後に還元ガ スとして用いることを特徴とする方法。 ５．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスを還元ガスとして 用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビングを受けない再生天然 ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスとともに直接灌注を施す ことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項４または５ 記載の方法。 ７．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元温度においてクラックを生じない還元ガスとして 直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還元法であって、トップガスを還元ガス として用いる前に、ＣＯ₂スクラビングを施すことによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還 元ガス中で１から２容量％、好ましくは約１．５容量％にまで調整され、 還元ガス中の所定のＨ₂Ｏ含有量が、ＣＯ₂スクラバー（１６）の温度制御によっ て調整されることを特徴とする方法。 ８．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスを還元ガスとして 用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビングを受けない再生天然 ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスとともに直接灌注を施す ことを特徴とする請求項７記載の方法。 ９．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項７または８ 記載の方法。 １０．ＣＯ₂スクラビングを施されたトップガスが、合成ガスとして、 ・ＬＤオフガス(offgas)、 ・ＥＡＦオフガス、 ・高炉プラントからの高炉ガス、 ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス、 ・石炭ガス、 ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス、または ・化学的ガス(chemical gas)、 の１または複数のガスと混合されることを特徴とする請求項１から９のいずれか に記載の方法。 １１．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項１から３のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクトが、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから、さらに ガスヒーター（１８）にも向かい、トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スク ラバー（１６）を避けるバイパスダクト（２５）によって、還元ガス供給ダクト （１７）がガスヒーターに連通する前に還元ガス供給ダクトと流通することを特 徴とするプラント。 １２．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１１記載のプラ ント。 １３．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１２記載 のプラント。 １４．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１１ から１３のいずれかに記載のプラント。 １５．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項４から６のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクト（１７）が、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから 、ガスヒーター（１８）に連通する前に、水分回収器（３１）を通って導かれる ことを特徴とするプラント。 １６．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１５記載のプラ ント。 １７．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５記載 のプラント。 １８．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５ から１７のいずれかに記載のプラント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シップ，ゲルハルト オーストリア国 Ａ−4040 リンツ カペ レンストラッセ 11 (72)発明者 ミリオニス，コンスタンティン オーストリア国 Ａ−8413 エスティ ゲ オルゲン アン デル スティーフリンク 122 (72)発明者 グシェー，モルテザ サダト オーストリア国 Ａ−4040 リンツ グリ ュンドベルグストラッセ 40 (72)発明者 フィップ，ロイ フバート ジュニア アメリカ合衆国 フロリダ 33176 マイ アミ エス ダヴリュ 138ス ストリー ト 10340

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元ガスとして直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直 接還元法であって、トップガスの一部を、還元ガスとして用いる前に、ＣＯ₂ス クラビングすることによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガス中で１から２％、好ま しくは約１．５％にまで調製され、ＣＯ₂スクラビングを施したトップガスを合 成ガスに混合し、Ｈ₂Ｏで飽和させながら直接灌注することによって所定の温度 にし、直接灌注の後に、ＣＯ₂スクラビングしていないトップガスを混合するこ とによって飽和温度より高い温度まで加熱し、次いで、還元ガスとして用いるこ とを特徴とする方法。 ２．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項１または２ 記載の方法。 ４．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元ガスとして直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直 接還元法であって、前記合成ガスに、ＣＯ₂スクラビングしたトップガスを混合 することによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガス中で１から２％、好ましくは約１ ．５％にまで調整され、Ｈ₂Ｏを豊富にしながら所定の温度に直接加熱し、次い で、水分回収を行い、最後に還元ガスとして用いることを特徴とする方法。 ５．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項４または５ 記載の方法。 ７．合成ガス、好ましくは再生天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成さ れるトップガスと混合し、還元ガスとして直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直 接還元法であって、トップガスを還元ガスとして用いる前に、ＣＯ₂スクラビン グを施すことによって、Ｈ₂Ｏ含有量が、還元ガス中で１から２％、好ましくは 約１．５％にまで調整され、還元ガス中の所定のＨ₂Ｏ含有量が、ＣＯ₂スクラバ ー（１６）の温度制御によって調製されることを特徴とする方法。 ８．前記合成ガスとして再生天然ガスを用い、該再生天然ガスとトップガスの両 方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングが施され、ＣＯ₂スクラビン グを受けない再生天然ガスの一部を、ＣＯ₂スクラビングを受けたトップガスと ともに直接灌注を施すことを特徴とする請求項７記載の方法。 ９．ＣＯ₂スクラビングを受けないトップガスの一部が、ＣＯ₂スクラビングを受 けたトップガスとともに直接灌注を施されることを特徴とする請求項７または８ 記載の方法。 １０．ＣＯ₂スクラビングを施されたトップガスが、合成ガスとして、 ・ＬＤオフガス(offgas)、 ・ＥＡＦオフガス、 ・高炉プラントからの高炉ガス、 ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス、 ・石炭ガス、 ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス、または ・化学的ガス(chemical gas)、 の１または複数のガスと混合されることを特徴とする請求項１から９のいずれか に記載の方法。 １１．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項１から３のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクトが、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから、さらに ガスヒーター（１８）にも向かい、トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スク ラバー（１６）を避けるバイパスダクト（２５）によって、還元ガス供給ダクト （１７）がガスヒーターに連通する前に還元ガス供給ダクトと流通することを特 徴とするプラント。 １２．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１１記載のプラ ント。 １３．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連 通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１２記載の プラント。 １４．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１１ から１３のいずれかに記載のプラント。 １５．酸化鉄含有材料を受容し、還元する少なくとも１つの直接還元リアクター （１から４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダ クト（１７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアク ター（１）から排出するトップガス排出ダクト（８）を具備し、このトップガス 排出ダクト（８）はＣＯ₂スクラバー（１６）に延設され、合成ガスとトップガ スとからなる還元ガスが還元ガス供給ダクト（１７）を通って直接還元リアクタ ー（１から４）に導入され、還元ガス供給ダクト（１７）は、ＣＯ₂スクラバー （１６）からガスヒーター（１８）を介して直接還元リアクター（１から４）ま で延設された、請求項４から６のいずれかの方法を実施するためのプラントであ って、 還元ガス供給ダクト（１７）が、直接冷却器（２５）まで延設され、そこから 、ガスヒーター（１８）に連通する前に、水分回収器（３１）を通って導かれる ことを特徴とするプラント。 １６．合成ガス製造のための、天然ガス再生用リフォーマー（１０）、リフォー マーから分岐してトップガス排出ダクト（８）に接続された再生ガスダクト（１ ３）を具備し、再生ガスダクト（１３）及びトップガス排出ダクト（８）の両方 がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通することを特徴とする請求項１５記載のプラ ント。 １７．再生ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイパス ダクト（２７）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５）に 連 通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５記載の プラント。 １８．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けるバイ パスダクト（２８）によって、還元ガス供給ダクト（１７）が直接冷却器（２５ ）に連通する前に、還元ガス供給ダクトに流通することを特徴とする請求項１５ から１７のいずれかに記載のプラント。