KR101344940B1 - 탑 가스를 처리하는 방법 및 그 장치 - Google Patents

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미드렉스 테크놀리지스, 인코오포레이티드
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Abstract

본 발명은 탑가스연료로부터 이산화탄소를 격리하고 이를 배기가스 우려 없이 재생가스로 재사용하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
가스 공급원은 공정가스와 탑가스연료로 구분된다. 공정 가스는 탄화수소와 혼합되고 환원가스를 형성하기 위하여 리포머로 공급된다. 탑가스연료의 적어도 일부분이, 환원가스와 혼합되는 이산화탄소 린 가스를 형성하면서 이산화탄소 세정기로 공급된다. 선택적으로 가스공급원과 환원가스는 산화철을 금속철로 전환하기 위한 직접 환원 공정과 연관되어 있다.

Description

탑 가스를 처리하는 방법 및 그 장치{Method and apparatus for treating a top gas}
본 비-임시(non-provisional) 특허출원/특허는 2009. 4. 20.에 "탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 격리하는 방법 및 그 장치"이라 명칭으로 출원된 미합중국 임시 특허출원 제61/170,999호의 우선권의 이익을 청구하고 있으며, 이 내용은 본 명세서에 참고문서에 의하여 전체가 결합되어 있다.
본 발명은 다른 공정들과 협력하여, 산화철을 금속철의 직접 환원을 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 본원 발명은 그러한 공정들과 연관하여 탑가스를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
직접 환원 공정에서, 탑 가스 연료 공급원(top gas fuel source)과 같이, 2차 연료 공급원으로부터 이산화탄소를 제거하기 위한 효과적이고 효율적인 방법에 대한 요구가 많은 산업 공정에 존재한다. 다른 말로 하면, 그렇지 않으면 폐 연료에 불과한 연료 공급원으로부터 이산화탄소를 제거하여, 배출가스문제 없이 1차 연료 공급원으로서 사용되어지게 하기 위한 효과적이고 효율적인 방법에 대한 요구가 많은 산업 공정에 존재한다. 몇 가지 경우에, 정부 정책은 그러한 이산화탄소의 제거를 요구하여 왔으며, 이산화탄소 배출 제어에 대한 요구가 미래에 유일하게 증가할 것이다.
직접 환원은 산화철 광석의 금속화된 철 펠렛(pellet), 럼프(lump), 또는 콤팩트(compact)로의 환원을 포함하는데, 여기서 산화철은 수소 그리고/또는 일산화탄소를 포함하는 가스에 의하여 환원되어 이산화탄소 부산물이 된다.
본 발명의 한 실시예에서, 탑 가스를 처리하는 방법은 공정 가스(process gas)와 탑 가스 연료(top gas fuel)로 구분된 탑 가스(top gas)가 주어지고, 상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래된 리포머 공급가스를 리포머 공급가스를 리폼(reforming)하고 환원가스를 형성(forming)하기 위하여 이산화탄소 및 스팀 리포머(carbon dioxide and steam reformer)로 공급하고, 상기 탑 가스 연료로부터 적어도 일부 이산화탄소를 제거하고 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급되는, 탄화수소의 첨가 후 리포머 연료가스를 형성하기 위하여 탑 가스 연료를 이산화탄소 세정기(scrubber)로 공급하며; 여기서, 탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가, 리포머 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며; 탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1이다.
방법은 또한 상기 공정 가스와 탑 가스 연료를 압축하는 것을 포함한다. 방법은 또한 고온 탑 가스를 보일러 내에 있는 보일러 공급 물에 노출함으로써 고온 탑 가스로부터 스팀을 발생하는 것을 포함한다. 방법은 또한 먼지를 제거하기 위하여 탑 가스를 세정하는 것을 포함한다.
선택적으로, 탑 가스는 환원 로(爐)로부터 얻어진다. 선택적으로, 방법은 또한 환원 가스를 산소와 탄화수소와 혼합하여 버슬 가스(bustle gas)를 형성하는 것과 상기 버슬 가스를 환원 로로 공급하는 것을 포함한다. 이산화탄소 세정기는 또한 이산화탄소 린(lean) 가스를 생성한다. 방법은 또한 상기 이산화탄소 린 가스와 환원가스를 혼합하는 것을 포함한다. 선택적으로, 방법은 또한 이산화탄소 린 가스를 이것을 환원가스와 혼합하기 전 또는 이것을 연료로서 사용하기 전에 예열하는 것을 포함한다. 이산화탄소 및 스팀 리포머는 또한 연도 가스를 생성한다. 방법은 또한 연도 가스로부터 스팀을 발생하는 것을 포함한다. 선택적으로, 방법은 또한 다른 가스를 예열하기 위하여 연도 가스를 사용하는 것을 포함한다. 선택적으로, 탑 가스와 버슬 가스는 산화철을 금속철로 전환하기 위한 직접 환원 공정과 연관되어 있다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 탑 가스를 처리하는 장치는 탑 가스를 공정 가스와 탑 가스 연료로 분할하기 위한 하나 이상의 도관(conduit), 상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래한 리포머 공급가스를, 리포머 공급가스를 리폼하고 환원가스를 형성하기 위하여, 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급하기 위한 하나 이상의 도관, 그리고 상기 탑 가스 연료로부터 적어도 일부 이산화탄소를 제거하고 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급되는, 탄화수소의 첨가 후 리포머 연료가스를 형성하기 위하여, 상기 탑 가스 연료를 이산화탄소 세정기로 공급하기 위한 하나 이상의 도관을 포함하며; 여기서, 탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가, 리포머 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며; 탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1이다.
장치는 또한 상기 공정 가스와 탑 가스 연료를 압축하기 위한 하나 이상의 가스 압축기를 포함한다. 장치는 또한 고온 탑 가스를 보일러 내에 있는 보일러 공급 물에 노출함으로써 고온 탑 가스로부터 스팀을 발생하기 위한 저압 스팀 보일러를 포함한다. 장치는 또한 먼지를 제거하기 위하여 탑 가스를 세정하기 위한 습식 세정기를 포함한다.
선택적으로, 탑 가스는 환원 로(爐)로부터 얻어진다. 선택적으로, 장치는 또한 환원 가스를 산소와 탄화수소와 혼합하여 버슬 가스를 형성하고 상기 버슬 가스를 환원 로로 공급하기 위한 하나 이상의 도관을 포함한다. 이산화탄소 세정기는 또한 이산화탄소 린(lean) 가스를 생성한다. 장치는 또한 이산화탄소 린 가스와 환원가스를 혼합하기 위한 하나 이상의 도관을 포함한다. 선택적으로, 장치는 또한 이산화탄소 린 가스를 이것을 환원가스와 혼합하기 전 또는 이것을 연료로서 사용하기 전에 예열하기 위한 예열기를 포함한다. 이산화탄소 및 스팀 리포머는 또한 연도 가스(flue gas)를 생성한다. 장치는 또한 연도 가스로부터 스팀을 발생하기 위한 저압 스팀 보일러를 포함한다. 선택적으로, 장치는 또한 다른 가스를 예열하기 위하여 연도 가스를 사용하기 위한 하나 이상의 도관을 포함한다. 선택적으로, 탑 가스와 버슬 가스는 산화철을 금속철로 전환하기 위한 직접 환원 공정과 연관되어 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 2차 연료 공급원으로부터 이산화탄소를 제거하고 이를 배기가스 우려 없이 재생가스로 재사용하는 방법은 공정 가스와 탑가스연료로 구분된 가스 공급원이 주어지고; 상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래된 공급가스를, 공급가스를 리폼하고 환원가스를 형성하기 위하여, 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급하며; 그리고 탑가스연료로부터 이산화탄소를 제거하고, 환원가스와 선택적으로 혼합되는 이산화탄소 린 가스를 형성하기 위하여, 탑가스연료의 일부 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하는 것을 포함하며; 여기서, 탑가스연료에 대한 공정가스의 체적비가, 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며; 탑가스연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1이다.
선택적으로, 방법은 또한 탑가스연료로부터 적어도 일부 이산화탄소를 제거하고 리포머로 공급되는, 탄화수소의 첨가 후 연료가스를 형성하기 위하여 탑가스연료의 적어도 일부를 이산화탄소 세정기로 공급하는 것을 포함한다.
본 발명의 이산화탄소 격리 공정들은 효율적인 루프(loop)를 제공하고 이에 의하여 주요 공정에서 사용하지 않고 탑가스연료(폐가스)로 배출한 일산화탄소와 수소를 재포집하여 원하지 않은 배기가스를 최소화할 수 있다.
본 발명은 여러 도면들을 참조하여 설명되어 있는데, 도면에서 같은 참조부호들은 같은 방법 공정/ 장치 부품들을 적절하게 나타내기 위하여 사용되었다. 여기서;
도 1은 본 발명의 탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 격리하기 위한 방법/장치의 공정/개략도이다.
도 2는 본 발명의 직접 환원 공정의 공정/개략도이다.
도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명의 일실시예에서, 탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 격리하기 위한 장치(10)는 근본적으로 수직축 타입의 환원로(12) 또는 그와 유사한 것을 포함한다.
이 실시예에서, 환원로(12)는 산화철 펠렛(pellet), 럼프(lump), 또는 콤팩트(compact)들이 미리 정해진 속도로 공급되는 공급호퍼(미도시)를 포함한다. 산화철 펠렛(pellet), 럼프(lump), 또는 콤팩트(compact)들은, 가스 씰 파이프(gas seal pipe)로서의 역할도 하는 이송 파이프(미도시)를 통하여, 공급호퍼로부터 환원로(12)속으로 중력에 의하여 내려간다.
전기 진동 피더(electric vibrating feeder)와 같은 방출 피더(discharge feeder)(미도시)가 방출 파이프 아래에 위치하여 금속철 펠렛, 럼프, 콤팩트들을 받으며, 그로 인하여 환원로(12)를 통하는 무거운 물체의 중력하강을 위한 시스템이 구성된다.
환원로(12)의 대략 중간 부분에는 이들을 통하여 뜨거운 환원가스가 약 700 ℃에서 약 1050℃ 사이의 온도에서 도입되는 버슬(bustle) 및 송풍구(tuyere) 시스템(미도시)이 있다. 뜨거운 환원가스는 펠렛, 럼프, 콤팩트의 흐름과 거꾸로 환원로(12)의 환원영역을 통하여 위로 흐르고, 환원로(12)의 상부에 위치한 가스유통파이프(미도시)를 통하여 환원로(12)를 빠져나간다.
공급파이프는 가스유통파이프의 아래에 뻗어 있는데, 이 기하학적인 배열이 탑가스연료(폐가스)가 스톡라인으로부터 빠져나와 자유롭게 가스 유통 파이프로 흐르게 하는 탑가스연료(폐가스) 배출 플리넘(plenum)을 생성한다. 버슬 및 송풍구 시스템으로부터 가스유통파이프로 흐르는 고온 환원가스는, 산화철 펠렛, 럼프, 또는 콤팩트들을 기열하고, 그들을 금속철 펠렛, 럼프, 또는 콤팩트로 (즉, 직접 환원을 경유하여) 환원하는 역할을 한다. 고온 환원 가스는, 산화철 펠렛, 럼프, 또는 콤팩트들을 환원하여 이산화탄소와 수증기를 함유하는 탑가스연료(폐가스) 또는 탑 가스(top gas)를 생성하는 수소, 질소, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄, 그리고 수증기를 함유한다.
도 2를 참조하여, 여기에 사용된 직접 환원 공정들은, 바로 전에 이산화탄소 린 가스, 천연가스, 그리고 산소 첨가제들을 조절함으로써 버슬가스가 환원로(12)에 들어가는 위치에서 환원조건, 온도, 화학적 성질들을 제어한다. 이들 직접 환원공정들은 "산화철을 금속철로 환원하는 방법"으로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제3,748,120호, "가스 환원 공정으로 산화철을 환원하는 방법"으로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제3,749,386호, "산화철을 금속철로 환원하는 장치"로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제3,764,123호, "가스 환원 공정으로 산화철을 환원하는 방법"으로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제3,816,101호, "금속철 입자들을 생성하는 방법"으로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제4,046,557호, "용광로에서의 탄화철 생성"으로 명칭이 되어 있는 미합중국 특허 제5,437,708호에 잘 기재되어 있다. 이들 모든 내용은 참고로 여기에 모두 포함되어 있다.
환원로 장입물은 대형 단열 반응기로서의 역할을 하고 버슬 가스 분사 영역에서 평형 반응을 촉진시킨다. 버슬 가스가 환원로(12)로 들어가서 장입물을 통과할 때 가스는 평형 조성과 온도로 반응하는데, 이것은 환원로(12)의 상부에 있는 장입물 열전대 상에서 관찰된다.
침탄반응은 다음 환원가스 스트림(stream)의 인자들에 의하여 영향을 받는다.
1. 최초 환원가스 수소 : 일산화탄소 비율
2. 최초 환원가스 메탄 함유량
3. 초기 환원가스 온도
4. 환원가스에 천연가스 첨가
5. 환원가스에 산소 첨가
6. 환원가스에 이산화탄소 린 가스 첨가
7. 최종 버슬 가스 환원제 : 산화제 비율
8. 최종 버슬 가스 압력
정상 작용 조건하에서, 초기 환원 가스 특성이 잘 조절되어 직접 환원 공정을 위한 주요 안정 인자가 된다. 환원가스가 환원로(12)로 흘러갈 때, 천연가스가 최종 버슬 가스의 메탄 함유량 분석에 근거하여 첨가된다. 이것이 초기 환원가스의 메탄 함유량에서의 어느 변화에 대한 안정적인 조정을 제공하고, 최종 버슬 가스의 침탄 포텐셜에 영향을 미친다. 산소는 최종 버슬 가스의 온도를 증가시키고 철광석 환원 공정의 동특성(kinetics)을 개선하기 위하여 첨가된다.
선택적으로, 사용된 작용조건은 천연가스 첨가제, 약 12%와 같거나 적은 함유량을 갖는 환원가스 메탄, 그리고 약 30Nm3/t와 같거나 적은 흐름/톤(flow/ton)을 갖는 산소 첨가제를 예열하는 것을 포함한다.
직접 환원 장치의 사용 동안에, 가스는 환원가스 공급원(40)을 빠져나가고 첫 번째 센서가 가스 분석을 실행하고 가스의 온도를 측정한다. 그리고 천연가스는 천연가스 입구에서 가스와 혼합한다. 그리고 산소가 산소 입구에서 가스와 천연가스 혼합물과 혼합되고, 그렇게 함으로써 버슬 가스가 형성된다. 두 번째 센서는 가스 분석을 실행하고 버슬가스가 환원로(12)로 들어가기 전에 버슬가스의 온도를 측정한다.
도 1을 참조하여, 본 발명에 따라, 환원로(12)의 가스유통파이프로부터의 탑 가스는 또 다른 파이프(미도시)를 통하여 저압스팀 보일러(14)로 흐른다. 이것이 추후 자세히 기술되어진 이산화탄소 제거 스텝에서와 같이, 공정 어디에서나 사용될 스팀의 효율적인 생성을 가능하게 하는 것이다. 보일러 공급 물은 저압 스팀 보일러(14)에 공급되고, 위에서 언급한 바와 같이, 발생된 스팀이 공정 전체에 재순환되고 어디에서나 사용된다.
그리고 탑 가스는, 탑 가스를 냉각하고 먼지를 제거하기 위하여 제공된, 물 출구를 갖는 습식 세정기(20)로 흐른다. 습식 세정기(20)는, 탑 가스가 아래로 흐른 후 냉각수와 대항해서 패킹을 통과하는 패킹 타워(미도시)를 갖는 벤츄리와 같은, 종래 당업자에게 널리 알려진 어떤 형태의 것을 사용하여도 무방하다.
탑 가스는 밸브(미도시)의 영향에 의하여 두개 흐름으로 습식 세정기(20)를 빠져 나간다. 첫 번째 흐름은 공정가스이고 두 번째 흐름은 탑 가스 연료(즉, 폐가스)이다. 이들 흐름의 비율은 첫 번째 흐름에 연결된 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)에 있는 이용 가능한 열에 의하여 정해지는데, 이 열은 전형적으로 일정하며, 전형적인 비율 1:1(재활용 이산화탄소 린 가스를 사용한 경우), 2:1(재활용 이산화탄소 린 가스를 사용하지 않은 경우), 등으로 나타낸다.
습식 세정기(20)으로부터의 공정가스는 압축기(22)로 공급되어 원하는 압력으로 압축되고, 그리고 혼합기(미도시)로 공급되는데 거기서 공정가스는 천연가스와 혼합된다. 그리고 이 리포머 공급가스는 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)로 공급된다. 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)는 연소를 통하여 질소, 이산화탄소, 그리고 물을 함유하는 가열 연도가스를 생성하는, 연료를 쓰는 버너(미도시)와, 다수의 촉매 리포머 튜브들(미도시)을 포함하는데, 이중 후자는 환원가스를 형성하기 위하여 리포머 공급가스와 연소에 의한 열을 이용하고, 환원 가스는 산소, 천연가스 및 이산화탄소 린 가스가 유입된 후에 환원로(12)로 돌아가서 버슬 가스를 형성한다.
습식 세정기(20)로부터의 탑 가스 연료는 또한 압축기(26)로 이송되고, 이산화탄소 세정기(28)로 유입되기 전에, 원하는 압력으로 압축된다. 이산화탄소 세정기(28)는 탑 가스 연료(10)로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 장치의 저압 스팀 보일러(14)(32)로부터 선택적으로 얻어지는 저압 스팀의 입구와, 보일러 공급 물, 황(黃), 그리고 이산화탄소의 출구들을 갖는다. 보일러 공급 물은 탑 가스 연료(10)로부터 이산화탄소를 분리하기 위한 장치의 어느 저압 스팀 보일러(14)(32)로 유입될 수 있다. 이산화탄소 세정기(28)의 또 다른 출구는 이산화탄소 린 가스를 위한 것인데, 이 가스는 천연가스와 혼합될 때 부분적으로 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)로 공급되는 리포머 연료 가스가 된다.
이산화탄소 세정기(28)는 또는 당업자에게 널리 알려진, MEA, MDEA 등과 같은 어떤 타입의 알카놀아민 세정시스템, 또는 어떤 타입의 고온 포타슘 세정시스템을 포함할 수 있다. 저압 스팀은 이산화탄소 세정기(28)에서 사용된 용액을 재생하기 위하여 사용되며, 보일러 공급 물로서 빠져나간다.
이산화탄소 세정 공정 동안에, 황과 이산화탄소는 탑 가스 연료로부터 분리된다. 황과 이산화탄소가 없는 탑 가스 연료는 이산화탄소 린 가스로서 이산화탄소 세정기(28)를 빠져나간다. 다시 이산화탄소 린 가스의 일부분은 천연가스와 혼합되어 리포머 연료 가스를 형성하며, 이 가스는 연료를 쓰는 버너들을 경유하여 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)로 유입된다. 이산화탄소 린 가스의 나머지는 재생되어 환원가스와 혼합되며, 이 가스는, 산소와 천연가스의 유입 후에 환원로(12)로 복귀되는데, 그렇게 함으로써 버슬가스가 형성된다. 선택적으로 이산화탄소 린 가스의 상기 후자 부분, 또는 전체 흐름이 빠져나가는 환원가스와 혼합하거나 이것이 연료로서 사용되기 전에 예열기(30)로 유입된다.
본 발명의 한 실시예에서, 여기서 비록 다른 퍼센트가 고려된다고 하여도, 이 이산화탄소 린 가스/환원가스 흐름은 궁극적으로 환원로(12)로의 버슬가스 공급량의 약 20 퍼센트가 되고, 반면에 이산화탄소 및 스팀 리포머 환원가스 흐름은 궁극적으로 환원로(12)로의 버슬가스 공급량의 약 80 퍼센트가 된다.
연도가스 배출 파이프(미도시)가, 연소 후 질소, 이산화탄소, 및 물을 함유하는 연도가스를 제거하기 위하여 이산화탄소 및 스팀 리포머(24)에 제공된다. 연도 가스는 저압 스팀 보일러(32)를 포함하는 하나 또는 여러 개의 열교환기를 흐른다. 다시 이것은, 위에서 자세히 기재한 바와 같은 이산화탄소 제거 스텝과 같이, 장치 어디서나 사용할 수 있는 스팀의 효율적인 생산을 가능하게 한다. 보일러 공급 물은 이산화탄소 세정기(28)로부터 선택적으로 저압 스팀 보일러(32)로 공급되고, 그리고 위에서 언급한 바와 같이, 발생된 스팀은 장치를 재순환하거나 또는 다른 곳에서 사용된다. 따라서 저압 스팀 보일러(32)는 선택적 예열기(30)에 연결될 수 있다.
본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 도시 및 설명되었지만 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 따라서 그러한 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구의 범위에 속한다 해야 할 것이다. 이러한 점에서 본 발명의 위의 상세한 기재는 제한이 없으며 가능한 넓은 범위로 모두를 아우르는 것으로 고려되어야 한다.
10: 장치 12: 환원 로(爐)
14: 저압 스팀 보일러 20: 습식 세정기(wet scrubber)
22, 26: 압축기 24: 이산화탄소 및 스팀 리포머
28: 이산화탄소 세정기 30: 선택적 예열기
32: 저압 스팀 보일러

Claims (26)

  1. 탑 가스를 공정 가스와 탑 가스 연료로 구분하고;
    상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래된 리포머 공급가스를, 리포머 공급가스를 리폼하고 환원가스를 형성하기 위하여 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급하며;
    상기 탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 제거하고 환원가스와 선택적으로 혼합되는 이산화탄소 린 가스를 형성하기 위하여, 탑 가스 연료의 일부분 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하고;
    탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가, 리포머 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며;
    탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1인 것을 특징으로 하는 탑 가스를 처리하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 제거하고 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급되는 탄화수소의 첨가 후에 리포머 연료 가스를 형성하기 위하여, 탑 가스 연료의 일부분 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 공정 가스와 탑 가스 연료를 압축하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 고온 탑 가스를 보일러 내에 있는 보일러 공급 물에 노출함으로써 고온 탑 가스로부터 스팀을 발생하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 먼지를 제거하기 위하여 탑 가스를 세정기내에서 세정하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탑 가스는 환원로로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 환원 가스를 산소와 탄화수소와 혼합하여 버슬 가스를 형성하고 상기 버슬 가스를 환원로로 공급하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 이산화탄소 린 가스를 환원가스와 혼합하기 전에 이 이산화탄소 린 가스를 예열하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 이산화탄소 및 스팀 리포머는 또한 연도 가스를 생성하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고온 연도 가스를 보일러 내에 있는 보일러 공급 물에 노출함으로써 고온 연도가스로부터 스팀을 발생하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 이산화탄소 린 가스를 예열하기 위하여 상기 연도 가스를 사용하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 탑 가스와 환원 가스는 산화철을 금속철로 전환하기 위한 직접 환원 공정과 연관되어 있는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 탑 가스를 공정 가스와 탑 가스 연료로 분할하기 위한 하나 이상의 도관;
    이산화탄소 및 스팀 리포머;
    상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래한 리포머 공급가스를, 리포머 공급가스를 리폼 하고 환원가스를 형성하기 위하여, 상기 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급하기 위한 하나 이상의 도관;
    이산화탄소 세정기; 그리고
    상기 탑 가스 연료로부터 이산화탄소를 제거하고, 상기 환원가스와 선택적으로 혼합되는 이산화탄소 린 가스를 형성하기 위하여, 탑 가스 연료의 일부분 또는 모두를 상기 이산화탄소 세정기로 공급하기 위한 하나 이상의 도관을 포함하며;
    탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가, 리포머 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며;
    탑 가스 연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1인 것을 특징으로 하는 탑 가스를 처리하는 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 탑 가스 연료의 일부분 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하기 위한 하나 이상의 도관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 공정 가스와 탑 가스 연료를 압축하기 위한 하나 이상의 가스 압축기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제13항에 있어서, 상기 탑 가스로부터 스팀을 발생하기 위한 저압 스팀 보일러를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서, 먼지를 제거하기 위하여 상기 탑 가스를 세정하기 위한 습식 세정기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제13항에 있어서, 상기 탑 가스는 환원 로(爐)로부터 얻어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제13항에 있어서, 상기 환원 가스를 산소와 탄화수소와 혼합하여 버슬 가스를 형성하고 상기 버슬 가스를 환원 로로 공급하기 위한 하나 이상의 도관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제13항에 있어서, 상기 이산화탄소 린 가스를 예열하는 예열기를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제13항에 있어서, 상기 이산화탄소 및 스팀 리포머는 또한 연도 가스를 생성하는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제21항에 있어서, 상기 연도 가스로부터 스팀을 발생하기 위한 저압 스팀 보일러를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 이산화탄소 린 가스를 예열하기 위하여 연도 가스를 사용하기 위한 하나 이상의 도관을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제13항에 있어서, 상기 탑 가스와 환원 가스는 산화철을 금속철로 전환하기 위한 직접 환원 공정의 물질인 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 공정 가스와 탑가스연료로 구분된 가스 공급원이 주어지고;
    상기 공정가스를 탄화수소와 혼합하고 그 결과로 초래된 공급가스를, 공급가스를 리폼하고 환원가스를 형성하기 위하여, 이산화탄소 및 스팀 리포머로 공급하며; 그리고
    탑가스연료로부터 이산화탄소를 제거하고, 환원가스와 선택적으로 혼합되는 이산화탄소 린 가스를 형성하기 위하여, 탑가스연료의 일부 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하는 것을 포함하며;
    탑가스연료에 대한 공정가스의 체적비가, 공급가스가 공급되는 이산화탄소 및 스팀 리포머 내의 유효열량에 대응하며;
    탑가스연료에 대한 공정가스의 체적비가 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 완전히 사용될 때 1:1이고 이산화탄소 린 가스가 환원가스와 혼합하는데 사용되지 않을 때 2:1인 것을 특징으로 하는 2차 연료 공급원으로부터 이산화탄소를 제거하고 이를 배기가스 우려 없이 재생가스로 재사용하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 탑가스연료로부터 이산화탄소를 제거하고, 탄화수소의 첨가 후 리포머로 공급되는 연료가스를 형성하기 위하여 탑가스연료의 일부 또는 모두를 이산화탄소 세정기로 공급하는 것을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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