WO2004052510A2 - Procede de recuperation du gaz de haut-fourneau et son utilisation pour la fabrication de la fonte - Google Patents

Procede de recuperation du gaz de haut-fourneau et son utilisation pour la fabrication de la fonte Download PDF

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WO2004052510A2
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Hugues Gasser-Coze
Jean-Marc Tsevery
Antoine Hernandez
Pierre-Etienne Franc
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Definitions

  • the present invention relates to a process for recovering blast furnace gas, in which the gases from the blast furnace are recovered, the carbon dioxide present in the gas is at least partially removed during a first purification step. of C0 2 , so as to create a blast furnace gas poor in carbon dioxide, said gas being either reinjected into the blast furnace, or recovered and sent to another point of use. It also relates to the use of this purified blast furnace gas for the manufacture of pig iron in the blast furnace.
  • Today, steel fabrication is predominantly carried out by the so-called "integrated" sector, the heart of which is the blast furnace in which cast iron is first manufactured, the carbon content of which will be subsequently reduced by oxygen injection operations, in particular and of various additives in order to produce steel of different grades.
  • the process is said to be “open”: hot air, possibly enriched with oxygen, is injected at the base of the blast furnace in order to generate a reducing gas necessary for the reduction of iron and provide the oxidant necessary for the metal to melt.
  • the gas generated, known as blast furnace gas (abbreviated as GHF) after passing through the blast furnace is "exported” and is used partially in the various workshops of the steelworks as a source of energy and / or heat for example to heat the recuperators (known as “hot stoves” in English) heat exchangers, responsible for preheating the air (cold wind) which is then injected at the base of the blast furnace (hot wind), or partially sent to a power plant.
  • GHF blast furnace gas
  • recuperators known as “hot stoves” in English
  • auxiliary fuels into the fuel injection nozzles, in particular coal in the form of pulverized powder, injected using injection. under air pressure (process known as PCI: “Pulverized Coal Injection”), as well as the overoxygenation of the wind, that is to say by injecting pure oxygen and / or air enriched with oxygen at l cold air so as to obtain a cold wind containing more than 21% vol. oxygen.
  • PCI Pulverized Coal Injection
  • the injection of this pulverized coal allows the reduction of the quantity of coke necessary and therefore substantial savings as well as the reduction of C0 2 emissions at the coking plant.
  • US-A-3,784,370 describes the removal of nitrogen from a blast furnace gas before re-injection thereof into the blast furnace.
  • the double injection of air possibly enriched with oxygen makes it possible to increase the productivity of the blast furnace.
  • the invention makes it possible to solve the problem posed.
  • the initial step of removing the CO 2 is carried out by washing with amines (mono, di or methyldi-ethanol amino, preferably).
  • a purification is preferably carried out generally by adsorption to remove moisture. residual as well as the residual carbon dioxide after washing with the amines, so as to bring this concentration preferably to the below a value of the order of 50 ppm more preferably below a value of 10 ppm.
  • the blast furnace with recycling of the blast furnace gas and purifying N 2 -C0 2 according to the invention is an intermediate solution between the conventional blast furnace, open, and the blast furnace with oxygen while recycling and purification C0 2.
  • the blast furnace continues to be supplied with hot wind, possibly enriched, and possibly with an injection of auxiliary fuels.
  • the blast furnace gas which escapes from the blast furnace is notably charged with C0 2 and nitrogen.
  • C0 2 and nitrogen it has been found that the simple purification in C0 2 of this blast furnace gas does not make it possible to obtain a gas which is sufficiently rich and leads to an excessively large inert nitrogen transport which is harmful to the reactions of the blast furnace.
  • a rich fuel is obtained which can be reinjected into the blast furnace and / or exported to other points of use.
  • the injection of rich gas from recycling offers an alternative solution to conventional techniques (injection of natural gas, PCI coal) without, however, causes the entire operation of the blast furnace;
  • the gas from a conventional blast furnace typically contains 23% CO, 22% C0 2 ,
  • the blast gas used according to the invention will preferably comprise from 20 to 40% vol. C0 2 , from 10 to 55% vol. nitrogen, the balance being CO and a little hydrogen to recover.
  • the treatment of recycled gas or preferably used on site is done in two phases:
  • the first phase consists in totally or partially eliminating the C0 2 in order to obtain a gas essentially composed of CO and nitrogen (and possibly H 2 ).
  • part of this gas (containing nitrogen) can be reheated and re-shipped in the blast furnace in the upper injection of the blast furnace (to achieve the necessary thermal balances explained above. ).
  • the second phase is a total or partial elimination of N 2 in order to obtain a gas composed essentially of CO.
  • the residual nitrogen content is then generally less than 10% vol., Preferably less than 5% vol. All or part of this rich gas is redirected into the blast furnace either like any other auxiliary fuel, at the level of the blast furnace tank, or by a double injection system in order to meet the thermal needs of the upper upper zone - foumeau.
  • a blast furnace supplying a gas of conventional composition
  • cryogenic column is kept cold by a nitrogen cycle compressor.
  • the gas obtained is CO having a content of 3 to 4% vol. in nitrogen.
  • FIG. 1 an example of recovery of argon on a unit shown in Figure 11.
  • Figure 1 a method of manufacturing bottom of gas stove with use of thermal energy from gas top - furnace to heat the incoming air at the base of it.
  • Blast furnace 4 is supplied with coke and agglomerated by line 5 at point 8.
  • the blast gas is taken at 7 via line 9 on which line 11 allows direct use of blast furnace in another part of the steel manufacturing plant and through the line
  • FIG. 2 we find the method and device of FIG. 1 in which the injection of PCI is provided at point 14 via line 13 and the over-oxygenation in 12 of the cold wind 1 before preheating in the exchanger 2.
  • FIG. 3 schematically describes the method described in DE-A-22611766 and in the article by F. Fink.
  • the blast gas taken from line 9 is sent to a compressor 20 so as to bring the blast gas to a sufficiently high pressure to then be purified of carbon dioxide on the unit 21 so as to separate d 'firstly the carbon dioxide taken from 22 and the rest of the blast gas which leaves this purification unit via line 23 and can either be used via line 11 in another device on the site or else be recycled wholly or partially in the top-burner, either at the base thereof via the line 24 injected at the low point of the top-burner or 30 after possible injection of oxygen at 25 and fuel at 26 and / or in a higher part of the blast furnace via the line 27 at point 31 after injection of oxygen at 28 and / or fuel at 29.
  • FIG. 4 succinctly describes the so-called FOBF method described in the articles by Qin Mensheng et al.
  • the blast gas from line 9 is partially compressed by the compressor 20 to be purified at 21 in C0 2, this being recovered at 22, the purified gas via 23 being preheated in the device 31 so as to be reinjected hot at mid-height of the blast pipe via line 32 at point 33.
  • a portion of blast gas from line 29 can be compressed by the compressor 30 to be sent via line 34 directly to the base of the top gas burner at point 37 after possible injection of oxygen at 35 and / or fuel at 36.
  • FIG. 5 shows briefly the process described by WK Lu et al.
  • the blast gas 9 is fully or partially compressed in the compressor 20 purified in C0 2 in the device 21, the C0 2 being recovered in 22, the purified gas in 23 being directly recycled at the base of the top -fumeau at point 40 after injection of oxygen in 41 and / or fuel in 42.
  • FIG. 6 and the following represent different variant embodiments of the invention.
  • FIG. 7 we find another variant embodiment of the invention with recycling and purification C0 2 / nitrogen in a first variant of double injection into the top-burner.
  • the gas leaving 56 from the nitrogen purification is either recovered as a rich gas via 57 or via 58 returned on the one hand through the heater 70 to the injection point 71 at mid-height of the top -foumeau either by means of the pipe 69 injected jointly with the hot wind 59 en73 at the base of the blast-furnace and with possible addition of oxygen in 72.
  • FIG. 8 represents the process according to the invention similar to that of FIG. 7 but with a second variant of double injection. According to this variant, the blast furnace gas purified in C0 2 but still containing nitrogen is taken from the line
  • a second part of the blast gas purified in carbon dioxide is sent via 81 in the nitrogen purification 54 so as on the one hand to recover residual nitrogen at 55 and on the other hand a gas rich in 56 which on the one hand, is used as a rich gas via line 57 in another device of the steel installation, either via the line 85 mixed with the hot wind coming from the exchanger 61 to be injected at the base of the blast furnace 73 after possibly an additional injection of fuel and / or oxygen in 72.
  • the exchanger 61 is heated with the aid of blast gas via line 64.
  • FIG. 9 represents an alternative embodiment of the invention in which the blast gas is essentially recovered in order to produce gas rich in CO and hydrogen (rich in energy) so as to be stored or used in another device for the steel plant, part of the blast gas being however via the pipe 64 used in the exchanger 61 as described above.
  • the other part of the blast gas is therefore via the compressor 50 purified of carbon dioxide in the unit 51 then purified of nitrogen in the unit 54 so as to obtain a rich gas in the pipe 57.
  • FIG. 10 is shown an exemplary embodiment of the step of eliminating the C0 2 present in the blast gas using an amine wash (process well known per se by those skilled in the art to remove C0 2 from a gas mixture by action of mono-ethanol-amine (MEA), diethanolamine (DEA) and / or methyl-diethanol-a ine (MDEA)).
  • MEA mono-ethanol-amine
  • DEA diethanolamine
  • MDEA methyl-diethanol-a ine
  • the blast gas is introduced at A into the compressor 220.
  • the absorption of C0 2 in the amine solution is carried out using two columns 222 and 245, column 222 being used for the adsorption of C0 2 and the gaseous mixture rising counter-current to the solution d 'descending amine, column 245 being used to regenerate the amine used and to provide the necessary supplement.
  • the process in the adsorption column uses counter-current circulation to achieve an optimum mixture of the gas and the amine.
  • An amino solution poor in acid is introduced at 224 into column 222, through line 229 connected to pump 230 which gives the necessary pressure to the liquid.
  • the liquid descends in rain in the column through the adsorbents 46.
  • the top gas enters the lower part of the column 222 at point 223 (base of the adsorbents) after compression in 220 and via pipeline 221.
  • the gas rises through the adsorbent 246 and the C0 2 reacts with the amine solution on the adsorbent lining 246.
  • the amino acid-rich solution (C0 2 ) is recovered from the bottom of the tank 226 of the column 222 and via the valve 227 and the line 228 injected approximately halfway up the column 245, at point 230.
  • the line 228 crosses a heat exchanger 247 in order to raise the temperature of this acid-rich solution before it enters the “stripping” column 245 in order to minimize the energy required for this stripping, during which the “acid” gas (c ' that is to say the C0 2 ) is separated and escapes towards the top of the column via the line 244, after having passed through a cooling zone 243 supplied with cooling water 242.
  • the amino solution poor in C0 2 s' accumulates in the tank of column 245 and returns to reboiler 248 where it is heated by steam 236, vaporizes and returns to column 245 at 234, where it rises to the top of said column, against the current of the solution rich in C0 2 .
  • the washing unit can be calculated to operate at the outlet pressure of the blast furnace gas.
  • the recycling compressor can be located after the C02 purification before the N2 / CO separation. This configuration has two advantages: the compressor recycles the purified blast furnace gas into C02 and is therefore less large; the corrosion problems associated with the presence of wet C02 disappear which makes it possible to choose more standard and less expensive compressors.
  • Figure 11 is shown an example of cryogenic separation of nitrogen and CO.
  • the purpose of this separation is to remove nitrogen from a mixture essentially composed of CO, nitrogen and a little hydrogen.
  • the wet mixture N2 CO H2 to be treated comes from the MDEA unit described in FIG. 10 in which the C02 initially contained in the gas has been eliminated.
  • the gas to be treated is first sent via line 25 on a so-called conventional “overhead” purification in order to eliminate the humidity of the gas and the traces of C02.
  • a so-called conventional “overhead” purification in order to eliminate the humidity of the gas and the traces of C02.
  • a bottle 106 or 107 is not used, it is regenerated by residual nitrogen from column 121 via line 125 and the purge gas is released into the open air at 150.
  • the dotted lines 151, 152, 153, 154 represent the alternative of using the bottle 107 in purification and of the regeneration of the bottle 106.
  • the gas to be separated is sent via 108 to the main exchanger 116 where it is cooled to cryogenic temperatures by heat exchange with the cold pure CO gas in line 130, the cold nitrogen gas waste in line 125 and cold nitrogen in the cycle via 115 passing in the opposite direction in exchanger 116.
  • the gas to be separated enters 125 into the cryogenic distillation column 121 in the middle of the column.
  • the rising gas becomes progressively poorer in CO.
  • the gas now contains only nitrogen (residual nitrogen) and hydrogen.
  • the waste gas via 125 passes through the main exchanger 116 and heats up to a temperature close to the temperature of the gas entering via 108 in the separation unit. All or part of the waste gas is used via 109 for the regeneration of bottles 106 and 107 of the overhead treatment.
  • the treatment of the waste gas can possibly be carried out at the outlet of the main exchanger (C in the figure) by installing, for example, a membrane-based unit. , in which hydrogen will generally pass through the membrane (permeate) while nitrogen will not pass through it (not permeate).
  • the liquid essentially contains CO. Part of this liquid is heated in the exchanger 142 by cycle nitrogen passing through 117. The CO thus vaporized returns via 143 in the tank 129 and allows fractional distillation at the bottom of the column.
  • the nitrogen content in the CO bath is typically between 0 and 10% vol.
  • Part of the liquid CO corresponding to the production requested by the customer in its factory, is sent to the main exchanger via 130 for vaporization and leaves at a temperature close to the temperature of the N2 / CO / H2 gas entering via 108 (at note that Argon is also mixed with CO in liquid form in the lower part of the column).
  • a nitrogen cycle is used to keep the cryogenic unit cold and provide the liquid necessary for the condensation at 123 of the gas at the head of the distillation column 121.
  • the cycle nitrogen is compressed in a compressor 111 and cooled via 113 in l 'main exchanger.
  • a first part via 114 is sent to the expansion turbine 117 in order to ensure the refrigeration production, heated via 118 in the exchanger main and returned via 112 to the suction of the cycle compressor.
  • a second part via 115 is expanded isenthalpically, liquefies and ensures via 115 the supply of liquid nitrogen necessary for the condensation at the head of distillation column 121.
  • a third part via 117 ensures the supply of energy necessary in 142 for reboiling the Tank CO before being also expanded via 138 and liquefied.
  • the liquid nitrogen used at the head of the column for the condensation of the waste gas is vaporized by heat exchange.
  • the nitrogen gas via 122, 120 is sent to the main exchanger to be heated before returning to the suction of the cycle
  • FIG. 12 represents an alternative embodiment of FIG. 11 (the same elements have the same references and the entire left part of the figure which does not bear numerical references is in all respects similar to FIG. 11) in which we separate the of CO in an Ar / CO separation column 176.
  • the mixture rich in argon and CO is taken from line 168 in the lower part of the column 121 for nitrogen / CO separation (below the point of introduction 128 of the mixture into 121).
  • Column 121 will have, in its lower part, two sets of trays or linings 127 and 167 (instead of the single set 127), between which the liquid / Ar / CO mixture is taken using line 168 which sends the mixture at 170 in column 176 Ar / CO.
  • the Ar / CO mixture can also be taken directly from the bottom of the main column 121 at point 129, keeping a single set of trays 127.
  • the gaseous mixture rich in CO returns via the trays or storage 173 in line 169 via the opening 171.
  • argon is found in blast furnace gas, mixed with CO, C0 2 and N 2 . Since the recycling of the gas involves a cryogenic separation of CO / N 2 (in which the mixture of CO and argon is separated from the nitrogen), a further separation of the argon is easily achievable.
  • the argon will find itself concentrated in the fluid containing mainly CO in the lower part of the CO / N 2 column. The argon is then separated in column 176 as explained above. Very large quantities of argon can thus be recovered without having to build an air separation unit.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de récupération de gaz de haut-fourneau, dans lequel les gaz issus du haut-fourneau sont récupérés, le dioxyde de carbone présent dans le gaz est au moins partiellement retiré au cours d'une première étape d'épuration de C02, de manière à créer un gaz de haut-fourneau pauvre en dioxyde de carbone, ledit gaz étant soit réinjecté dans le haut-fourneau, soit récupéré et envoyé vers un autre point d'utilisation, après épuration. Ce procédé se caractérise en ce que après la première étape d'épuration du dioxyde de carbone, il est prévu une deuxième étape d'épuration d'une quantité substantielle de l'azote contenu dans ledit gaz, de manière à récupérer un gaz riche, avant réinjection ou récupération vers un autre point d'utilisation, dont la concentration en azote est inférieure à 10 % vol. de préférence inférieure à 5 % vol.

Description

Procédé de récupération du gaz de haut-fourneau et son utilisation pour la fabrication de la fonte
La présente invention concerne un procédé de récupération de gaz de haut- fourneau, dans lequel les gaz issus du haut-fourneau sont récupérés, le dioxyde de carbone présent dans le gaz est au moins partiellement retiré au cours d'une première étape d'épuration de C02, de manière à créer un gaz de haut-fourneau pauvre en dioxyde de carbone, ledit gaz étant soit réinjecté dans le haut-fourneau, soit récupéré et envoyé vers un autre point d'utilisation. Elle concerne également l'utilisation de ce gaz de haut-fourneau épuré pour la fabrication de la fonte au haut-fourneau. La fabrication d'acier est aujourd'hui réalisée de façon prépondérante par la filière dite « intégrée » dont le coeur est le haut-fourneau dans lequel on fabrique dans un premier temps de la fonte, dont le contenu en carbone sera ultérieurement réduit par des opérations d'injection d'oxygène, notamment et de différents additifs afin de produire de l'acier de différentes nuances. Au niveau du haut-fourneau, le procédé est dit « ouvert » : de l'air chaud, éventuellement enrichi en oxygène est injecté à la base du haut-fourneau afin d'engendrer un gaz réducteur nécessaire à la réduction du fer et d'apporter le comburant nécessaire à la fusion du métal. Le gaz engendré, dit gaz de haut-fourneau (en abrégé GHF) après avoir traversé le haut-fourneau est « exporté » et est utilisé partiellement dans les différents ateliers de l'aciérie en tant que source d'énergie et/ou de chaleur par exemple pour réchauffer les récupérateurs (dits « hot stoves » en anglais) échangeurs de chaleur, chargés de préchauffer l'air (vent froid) qui est ensuite injecté à la base du haut-fourneau (vent chaud), ou partiellement envoyé vers une centrale énergétique.
Comme pour tout procédé industriel, l'homme de métier est sans cesse confronté aux problèmes d'accroissement de la production et de la productivité du haut-fourneau, tandis que la législation lui impose de réduire les émissions de dioxyde de carbone, de telles émissions étant nocives pour l'environnement.
Il est connu que l'accroissement de la production et la réduction des coûts ont été réalisés par l'injection de combustibles auxiliaires aux tuyères d'injection de combustible, notamment de charbon sous forme de poudre pulvérisée, injectée à l'aide d'injection sous pression d'air (procédé dit PCI : « Pulverized Coal Injection »), ainsi que la suroxygénation du vent, c'est-à-dire en injectant de l'oxygène pur et/ou de l'air enrichi en oxygène à l'air froid de manière à obtenir un vent froid contenant plus de 21 % vol. d'oxygène. L'injection de ce charbon pulvérisé permet la réduction de la quantité de coke nécessaire et donc des économies substantielles ainsi que la réduction des émissions de C02 au niveau de la cokerie. L'injection de charbon ou d'autres types de fuel réduit les émissions de C02 à travers la baisse des concentrations de CO et C02 et l'augmentation de la concentration en hydrogène. La réduction de consommation de coke engendre une réduction des gaz de cokerie et de tous les polluants associés à cette production. Les succès rapides obtenus grâce à l'injection de charbon ont conduit l'homme de métier à augmenter les taux d'injection de charbon. Pour atteindre des taux d'injection élevés, il faut une suroxygénation élevée du vent, voire un vent comportant sensiblement 100 % vol. d'oxygène. Au-dessus de 60 % vol. environ d'oxygène dans le vent, la quantité de gaz formée aux tuyères d'injection du vent diminue tellement qu'elle devient insuffisante pour assurer un maintien en température de la zone supérieure du haut-fourneau. Afin de contourner cette difficulté, l'homme de métier a suggéré de compenser la quantité de chaleur manquante par l'injection de gaz chauds dans le haut-fourneau à l'aide de tuyères auxiliaires, ce qui permet notamment l'utilisation d'oxygène pur à la place du vent d'air ou d'air suroxygéné. Le procédé décrit dans DE-A-2261766 et dans l'article de F. FINK intitulé « The floss furnace process : a new process to smelt iron in blast furnace » 1st European Ironmaking Congress - Aachen, 1986, VDEh, PV/3, consiste à compresser le gaz de haut-fourneau, à retirer le dioxyde de carbone présent dans celui-ci et recycler éventuellement tout ou partie du gaz ainsi épuré à deux niveaux différents du haut- fourneau, en ajoutant à ce gaz de l'oxygène pur ou sensiblement pur et un combustible.
Il est connu de l'article « Heat and Mass Balance of Oxygen enriched and
Nitrogen Free Blast Furnace Opérations with Coal Injection », Dongke Ma, Linutan
Kong, W.K. LU, 1988, Ironmaking Conférence Procedings pp 595-609, un procédé dans lequel on chauffe le gaz de haut-fourneau après épuration C02 , puis on le recycle (en partie au moins) après chauffage en l'injectant à mi-hauteur du haut- fourneau, une autre partie de gaz de haut-fourneau, généralement non épurée en C02, étant recyclée après injection dans celui-ci de combustible et d'oxygène sensiblement pur (plus d'environ 90 % d'oxygène).
US-A-3 784 370 décrit l'élimination de l'azote d'un gaz de haut -fourneau avant ré- injection de celui-ci dans le haut-fourneau.
Il est également connu de l'article « The New Blast Furnace Technique with Ultra High Rate of Coal Injection » Qin Mensheng, Yang Yong Yi, 1st International Symposium on Ironmaking, Sept. 1985 et de l'article « The Full Oxygen Blast Fuanece (FOBP) Process » de Qin Mensheng, Qi Baoming, Proceedings of the Sixth international Iron and Steel Congress 1990, Nagoya, ISIJ, pp 589-595, un procédé qui consiste après compression puis épuration en C02 du gaz de haut-fourneau, à recycler celui-ci à la base du haut-fourneau, après ajout d'oxygène et de fuel.
D'une manière générale, la double injection d'air éventuellement enrichi en oxygène (l'une à la base, l'autre à mi-hauteur du haut-fourneau), permet d'augmenter la productivité du haut-fourneau. Une importante partie des gaz ne traversant plus la zone de fusion qui est le goulot d'étranglement des écoulements gazeux et liquides à contre- courant, cela rend possible une augmentation des débits liquides, donc de la production de fonte.
Tous ces procédés ont en commun un recyclage du gaz de haut-fourneau après une première étape d'épuration C02 et un fonctionnement à l'oxygène pur. Aucun des procédés décrits ci-dessus n'a pour l'instant abouti à un stade industriel, les modifications à apporter au procédé du haut-fourneau sont complexes, onéreuses, risquées financièrement et nécessitent une expérimentation poussée.
Les procédés connus à l'heure actuelle ne permettent donc pas de compenser la diminution du flux gazeux, dû à l'enrichissement de vent avec de l'oxygène, ladite diminution engendrant une insuffisance de température dans la zone haute de haut- fourneau : il se pose donc aujourd'hui le problème d'amélioration du procédé du haut- fourneau en enrichissant encore plus en oxygène le vent chaud tout en conservant une température suffisamment élevée dans la partie haute du haut-fourneau, procédé simple à implanter dans le haut-fourneau, qui ne remette pas en cause le fonctionnement du haut-fourneau.
L'invention permet de résoudre le problème posé.
Elle consiste, après la première étape d'épuration du dioxyde de carbone, à prévoir une étape d'épuration en azote du gaz de haut-fourneau de manière à enlever une quantité substantielle d'azote et délivrer un gaz comportant essentiellement du monoxyde de carbone et au plus 10 % vol., de préférence au plus 5 % vol. d'azote. Ce gaz peut contenir également une faible quantité d'hydrogène et de très faibles quantités d'eau et/ou de C02 résiduaire.
De préférence, l'étape initiale d'élimination du C02 est réalisée par un lavage aux aminés (mono, di ou methyldi-ethanol aminé, de préférence).
Selon la technologie utilisée dans l'étape ultérieure selon l'invention de séparation de l'azote et du monoxyde de carbone, notamment lorsque celle-ci est réalisée par séparation cryogénique, on réalisera de préférence une épuration généralement par adsorption pour éliminer l'humidité résiduelle ainsi que le dioxyde de carbone résiduel après lavage aux aminés, de manière à amener cette concentration de préférence au- dessous d'une valeur de l'ordre de 50 ppm plus préférentiellement en -dessous d'une valeur de 10 ppm.
Le haut-fourneau avec recyclage du gaz de haut-fourneau et épuration N2-C02 selon l'invention est une solution intermédiaire entre le haut-fourneau classique, ouvert et le haut-fourneau tout oxygène avec recyclage et épuration C02.
Selon l'invention, le haut-fourneau continue à être alimenté en vent chaud, éventuellement enrichi, et éventuellement avec une injection de combustibles auxiliaires. Le gaz de haut-fourneau qui s'échappe au gueulard est chargé notablement en C02 et en azote. En fait, on a constaté que la simple épuration en C02 de ce gaz de haut-fourneau ne permet pas d'obtenir un gaz suffisamment riche et conduit à un transport d'azote inerte trop important et nuisible aux réactions du haut-fourneau. En éliminant substantiellement le C02, de préférence complètement et en ne conservant au maximum que 10 % vol d'azote, de préférence moins de 5 % vol. d'azote, on obtient un combustible riche susceptible d'être réinjecté dans le haut-fourneau et/ou exporté vers d'autres points d'utilisation.
Cette solution présente les avantages suivants
- autoriser des niveaux d'enrichissement du vent supérieur au niveau actuel tout en maintenant un débit de gaz suffisant pour les échanges thermiques dans le haut-fourneau ; - limiter les modifications du fonctionnement du haut-fourneau à la réinjection d'un gaz riche et permettre un passage progressif du fonctionnement classique de haut-fourneau à un fonctionnement avec recyclage selon l'invention ;
- dans le cas d'un haut-fourneau sans équipement d'injection de combustible auxiliaire, l'injection du gaz riche issu du recyclage offre une solution alternative aux techniques classiques (injection de gaz naturel, de charbon PCI) sans pour autant remettre en cause la totalité du fonctionnement du haut-foumeau ;
- limiter les quantités de gaz de haut-foumeau à exporter vers un autre point d'utilisation. Dans le cas d'une augmentation de capacité du haut-foumeau, le recyclage permet par exemple d'éviter d'investir dans une centrale énergétique nécessaire pour traiter l'excédant de gaz exporté ;
- fournir un gaz riche pouvant être utilisé dans le reste de l'aciérie, notamment lorsque du gaz naturel (ou autre combustible) n'est pas disponible sur site ou s'il n'y a pas de gaz de cokerie disponible (cokerie fermée ou inexistante). Le gaz d'un haut-foumeau classique contient typiquement 23 % CO, 22 % C02,
3 % H2 et 52 % N2. En fonction de l'enrichissement en oxygène choisi et de l'injection de combustible, le gaz de haut-foumeau utilisé selon l'invention comportera de préférence de 20 à 40 % vol. C02 , de 10 à 55 % vol. d'azote, le complément étant le CO et un peu d'hydrogène à récupérer.
Selon l'invention, le traitement du gaz recyclé ou utilisé de préférence sur le site, se fait en deux phases :
La première phase consiste à éliminer totalement ou partiellement le C02 afin d'obtenir un gaz essentiellement composé de CO et d'azote (et éventuelle H2). Selon une variante de l'invention, une partie de ce gaz (contenant de l'azote) peut être réchauffée et réexpédiée dans le haut-foumeau dans l'injection supérieure du haut- foumeau (pour réaliser les équilibres thermiques nécessaires explicités ci-avant).
La seconde phase est une élimination totale ou partielle du N2 afin d'obtenir un gaz composé essentiellement de CO. La teneur résiduelle en azote est alors généralement inférieure à 10 % vol., de préférence inférieure à 5 % vol. Tout ou partie de ce gaz riche est réexpédié dans le haut-foumeau soit comme tout autre combustible auxiliaire, au niveau de la cuve du haut-foumeau, soit par un système de double injection afin de satisfaire les besoins thermiques de la zone supérieure du haut- foumeau. Par exemple, pour un haut-foumeau fournissant un gaz de composition classique
(23 % CO, 20 % C02, 1 % H2, 1 % H20, 55 % N2), le recyclage sera effectué de la façon suivante :
- compression du gaz de haut-foumeau à 5 ou 6 bars ;
- épuration du C02 à l'aide d'un procédé de type lavage aux aminés, afin d'obtenir un gaz contenant moins de 600 ppm de C02 ;
- passage sur une épuration en tête pour éliminer totalement le C02 (de préférence moins de 10 ppm ;
- séparation cryogénique de l'azote et du CO ; le maintien en froid de la colonne cryogénique se fera par un compresseur de cycle azote. Le gaz obtenu est du CO ayant une teneur de 3 à 4 % vol. en azote.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non limitatifs, conjointement avec les figures qui représentent :
- la figure 1, le procédé de fabrication de fonte au haut-foumeau avec utilisation de l'énergie thermique du gaz de haut-fourneau pour réchauffer l'air entrant à la base du haut-fourneau ; - la figure 2, le procédé de la figure 1 modifié par injection de charbon pulvérisé la base du haut-foumeau ;
- la figure 3, la procédé décrit dans DE-A-2 261 766 et dans l'article de F. Fink ;
- la figure 4, le procédé dit FOBF décrit dans les articles de Qin Mensheng et al. ;
- la figure 5, le procédé décrit par W-K. Lu et al. ;
- la figure 6, le procédé selon l'invention avec recyclage et épuration N2/C02 ;
- la figue 7, le procédé selon l'invention avec recyclage et épuration N /C0 dans une première variante de double injection ; - la figure 8, le procédé selon l'invention avec recyclage et épuration N2/C02 dans une deuxième variante de double injection ;
- la figure 9, le procédé selon l'invention avec production de gaz riche (en énergie) ;
- la figure 10, un exemple de réalisation d'une épuration du C02 à l'aide d'un lavage aux aminés ;
- la figure 11 , un exemple de production de gaz riche en CO après séparation cryogénique N /CO ; et
- la figure 12, un exemple de récupération de l'argon sur une unité représentée sur la figure 11. Sur la figure 1 est représenté un procédé de fabrication de fond de haut-foumeau avec utilisation de l'énergie thermique du gaz de haut-fourneau pour réchauffer l'air entrant à la base de celui-ci. Le haut-foumeau 4 est alimenté en coke et aggloméré par la ligne 5 au point 8. Le gaz de haut-foumeau est prélevé en 7 par l'intermédiaire de la ligne 9 sur laquelle la ligne 11 permet d'utiliser directement le gaz de haut-fourneau dans une autre partie de l'usine de fabrication d'acier et par l'intermédiaire de la ligne
10 permet de recycler tout ou partie de ce gaz de haut-foumeau vers l'échangeur thermique 2 (appelé « hot stoves » en langage anglo-saxon) le vent froid, c'est-à-dire l'air froid 1 est réchauffé dans cet échangeur jusqu'à une température adéquate et est envoyé à la base du haut-foumeau en tant que vent chaud par la canalisation 3 au point θ.
Sur les autres figures, les mêmes éléments portant les mêmes références ont la même signification.
Sur la figure 2, on retrouve le procédé et dispositif de la figure 1 dans lequel il est prévu l'injection de PCI au point 14 via la ligne 13 et la suroxygénation en 12 du vent froid 1 avant préchauffage dans l'échangeur 2. La figure 3 décrit schématiquement le procédé décrit dans DE-A-22611766 et dans l'article de F. Fink. Le gaz de haut-foumeau prélevé dans la ligne 9 est envoyé sur un compresseur 20 de manière à amener le gaz de haut-foumeau à une pression suffisamment élevée pour être ensuite épuré en dioxyde de carbone sur l'unité 21 de manière à séparer d'une part le dioxyde de carbone prélevé en 22 et le reste du gaz de haut-foumeau qui sort de cette unité d'épuration par la ligne 23 et peut être soit utilisé via la canalisation 11 dans un autre dispositif du site ou bien être recyclé tout ou partiellement dans le haut-foumeau soit à la base de celui-ci par l'intermédiaire de la canalisation 24 injectée au point bas du haut-foumeau ou 30 après injection éventuelle d'oxygène en 25 et de fuel en 26 et/ou dans une partie plus élevée du haut-foumeau par l'intermédiaire de la canalisation 27 au point 31 après injection d'oxygène en 28 et/ou de fuel en 29.
La figure 4 décrit succinctement le procédé dit FOBF décrit dans les articles de Qin Mensheng et al. Le gaz de haut-foumeau issu de la ligne 9 est partiellement comprimé par le compresseur 20 pour être épuré en 21 en C02 celui-ci étant récupéré en 22, le gaz épuré via 23 étant préchauffé dans le dispositif 31 de manière à être réinjecté chaud à mi-hauteur du haut-foumeau via la ligne 32 au point 33. Une partie de gaz de haut-foumeau de la ligne 29 peut être comprimée par le compresseur 30 pour être envoyée via la ligne 34 directement à la base du haut-foumeau au point 37 après injection éventuelle d'oxygène en 35 et/ou de fuel en 36.
La figure 5 représente succinctement le procédé décrit par W.K. Lu et al. Sur cette figure, le gaz de haut-foumeau 9 est tout ou partiellement comprimé dans le compresseur 20 épuré en C02 dans le dispositif 21, le C02 étant récupéré en 22, le gaz épuré en 23 étant directement recyclé à la base du haut-foumeau au point 40 après injection d'oxygène en 41 et/ou de fuel en 42.
La figure 6 et les suivantes représentent différentes variantes de réalisation de l'invention.
Sur la figure 6 est représenté le procédé selon l'invention avec recyclage et épuration C02 et azote. Au point A de la ligne 9 dans laquelle circule le gaz de haut- fourneau une partie de celui-ci est prélevée pour être comprimée dans le compresseur
50 épuré en C02 dans le dispositif 51 , le dioxyde de carbone étant récupéré en 52, le gaz épuré étant envoyé via 53 dans une unité d'épuration d'azote 54 de laquelle ressort en 55 de l'azote résiduaire (c'est-à-dire de l'azote impur) et par la canalisation 46 du gaz riche (c'est-à-dire un gaz contenant essentiellement du monoxyde de carbone et éventuellement un peu d'hydrogène et de la vapeur d'eau). Ce gaz riche est soit utilisé via 57 en différents points de l'usine de fabrication d'acier soit par l'intermédiaire de la ligne 58 recyclé dans le procédé en étant ajouté au vent chaud en 59, celui-ci étant injecté à la base du haut-foumeau en 64 après éventuellement l'adjonction en 60 d'oxygène. Le vent chaud est issu de l'échangeur 61 chauffé par une partie du gaz de haut-foumeau, comme précédemment, tandis que le vent froid 62 peut être éventuellement suroxygéné par de l'oxygène pur 63.
Sur la figure 7, on retrouve une autre variante de réalisation de l'invention avec recyclage et épuration C02 /azote dans une première variante de double injection dans le haut-foumeau. Le gaz en sortie 56 de l'épuration d'azote est soit récupéré comme un gaz riche via 57 soit par l'intermédiaire de 58 renvoyé d'une part à travers le réchauffeur 70 au point d'injection 71 à mi-hauteur du haut-foumeau soit par l'intermédiaire de la canalisation 69 injecté conjointement avec le vent chaud 59 en73 à la base du haut-foumeau et avec addition éventuelle d'oxygène en 72.
La figure 8 représente le procédé selon l'invention semblable à celui de la figure 7 mais avec une deuxième variante de double injection. Selon cette variante, le gaz de haut-fourneau épuré en C02 mais contenant encore de l'azote est prélevé sur la ligne
53 et par l'intermédiaire de la canalisation 82 et du réchauffeur 83 injecté en 84 dans le haut-fourneau de manière à procurer un volume suffisant de gaz comme expliqué ci- avant. Une deuxième partie du gaz de haut-foumeau épuré en dioxyde de carbone est envoyée via 81 dans l'épuration azote 54 de manière d'une part à récupérer de l'azote résiduaire en 55 et d'autre part un gaz riche en 56 qui est d'une part utilisé en tant que gaz riche via la ligne 57 dans un autre dispositif de l'installation sidérurgique soit par l'intermédiaire de la canalisation 85 mélangé au vent chaud issu de l'échangeur 61 pour être injecté à la base du haut-foumeau 73 après éventuellement une injection additionnelle de fuel et/ou d'oxygène en 72. Comme précédemment l'échangeur 61 est réchauffé à l'aide de gaz de haut-foumeau via la ligne 64.
La figure 9 représente une variante de réalisation de l'invention dans laquelle le gaz de haut-foumeau est essentiellement récupéré afin de produire du gaz riche en CO et hydrogène (riche en énergie) de manière à être stocké ou utilisé dans un autre dispositif de l'installation sidérurgique, une partie du gaz de haut-foumeau étant cependant via la canalisation 64 utilisée dans l'échangeur 61 comme décrit précédemment. L'autre partie du gaz de haut-foumeau est donc via le compresseur 50 épurée en dioxyde de carbone dans l'unité 51 puis épurée en azote dans l'unité 54 de manière à obtenir un gaz riche dans la canalisation 57.
Sur la figure 10 est représenté un exemple de réalisation de l'étape d'élimination du C02 présent dans le gaz de haut-foumeau à l'aide d'un lavage aux aminés (procédé bien connu en soi par l'homme de métier pour éliminer le C02 d'un mélange gazeux par action de la mono-ethanol-amine (MEA), la diethanolamine (DEA) et/ou la methyl- diethanol-a ine (MDEA)).
Le gaz de haut-foumeau est introduit en A dans le compresseur 220.
L'absorption de C02 dans la solution d'aminé est conduite à l'aide de deux colonnes 222 et 245, la colonne 222 étant utilisée pour l'adsorption du C02 et du mélange gazeux montant à contre-courant de la solution d'aminé descendante, la colonne 245 étant utilisée pour régénérer l'aminé utilisée et apporter le complément éventuellement nécessaire.
Le procédé dans la colonne d'adsorption utilise la circulation à contre-courant pour réaliser un mélange optimum du gaz et de l'aminé. Une solution aminée pauvre en acide est introduite en 224 dans la colonne 222, par la ligne 229 reliée à la pompe 230 qui donne la pression nécessaire au liquide. Le liquide descend en pluie dans la colonne à travers les adsorbants 46. Le gaz de haut-foumeau entre dans la partie basse de la colonne 222 au point 223 (base des adsorbants) après compression dans 220 et via la canalisation 221. Le gaz monte à travers l'adsorbant 246 et le C02 réagit avec la solution d'aminé sur le garnissage adsorbant 246. Compte tenu de la température du gaz, une partie de l'eau et des aminés se vaporisent : un lavage à l'eau permet de recondenser ces gaz de manière à minimiser la consommation de solvant. La solution aminée riche en acide (C02) est récupérée au fond de la cuve 226 de la colonne 222 et via la vanne 227 et la canalisation 228 injectée à mi-hauteur environ de la colonne 245, au point 230. La canalisation 228 traverse un échangeur de chaleur 247 afin d'élever la température de cette solution riche en acide avant sa pénétration dans la colonne 245 de « strippage » afin de minimiser l'énergie nécessaire pour ce strippage, au cours duquel le gaz « acide » (c'est-à-dire le C02) est séparé et s'échappe vers le haut de la colonne via la canalisation 244, après avoir traversé une zone de refroidissement 243 alimentée en eau de refroidissement 242. La solution aminée pauvre en C02 s'accumule dans la cuve de la colonne 245 et retourne au rebouilleur 248 où elle est chauffée par de la vapeur 236, se vaporise et retourne dans la colonne 245 en 234, où elle monte jusqu'au sommet de ladite colonne, à contre- courant de la solution riche en C02. Le C02 entraîné par cette vapeur vers le haut (C02 vaporisé par échange thermique) est refroidi et la vapeur de solution aminée est condensée (au contact de 243) et retourne vers le bas de la colonne sous forme de liquide afin de laver ainsi les plateaux 249 de la colonne du stripage 245. La solution chaude contenant très peu de C02 contenue de la cuve 245 retourne via 231 et 229, à travers l'échangeur 247 (cité ci-avant), vers la pompe 230, cette solution propre et froide étant envoyée par celle-ci vers le haut 224 de la colonne 222. Un système d'apport complémentaire d'aminé est prévu en 240, la vapeur 241 mélangée dans le réservoir 239, et envoyé grâce à la pompe 250 et la canalisation 238 dans la cuve de 245 au point 237.
Sur les figures 6, 7, 8 et 9 décrites ci-avant, il est possible de mettre en oeuvre au niveau de l'étape d'épuration C02, le procédé tel que décrit sur la figure 10 et concernant l'épuration dite aux aminés.
Cependant, dans le cas d'un lavage par solvants (MDEA...), l'unité de lavage peut être calculée pour fonctionner à la pression de sortie du gaz de haut fourneau. Dans ce cas, le compresseur de recyclage pourra être situé après l'épuration C02 avant la séparation N2/CO. Cette configuration a deux avantages : le compresseur recycle le gaz de haut fourneau épuré en C02 et est donc moins gros; les problèmes de corrosion liés à la présence de C02 humide disparaissent ce qui permet de choisir des compresseurs plus standard et moins chers.
Il peut rester intéressant d'un point de vue économique (applicable aux figures 6 à 9) de conserver une partie de la compression sur la totalité du gaz de haut fourneau recyclé avant lavage aux solvants (diminution de l'investissement sur le lavage), avant de faire une seconde étape de compression pour la séparation azote sur un débit réduit (on introduit un nouveau compresseur entre 51 et 54, en réduisant la taille du compresseur 50, ou en le supprimant éventuellement). L'optimum entre compresseurs) et le lavage par solvants est à faire au coup par coup en fonction des paramètres économiques (coût de l'énergie...), ce qui est a la portée de l'homme de métier.
Sur la figure 11 est représenté un exemple de séparation cryogénique de l'azote et du CO.
Le but de cette séparation est d'éliminer l'azote d'un mélange essentiellement composé de CO, d'azote et d'un peu d'hydrogène. Le mélange humide N2 CO H2 à traiter (B sur la figure 11) est issu de l'unité MDEA décrite sur la figure 10 dans laquelle le C02 contenu initialement dans le gaz a été éliminé.
Le gaz à traiter est d'abord envoyé via la canalisation 25 sur une épuration dite «en tête » classique afin d'éliminer l'humidité du gaz et les traces de C02. Pour cela on dispose de deux bouteilles 106, 107 contenant les absorbants habituels utilisés pour éliminer H20 et C02, ces deux bouteilles épurant alternativement le gaz issu de 25 qui est envoyé via 108 dans l'échangeur 116 où il est refroidi. Lorsqu'une bouteille 106 ou 107 n'est pas utilisée, elle est régénérée par de l'azote résiduaire issu de la colonne 121 via la canalisation 125 et le gaz de purge est relâché à l'air libre en 150. Les traits en pointillés 151, 152, 153, 154 représentent l'alternative d'utilisation de la bouteille 107 en épuration et de la régénération de la bouteille 106. Une fois séché, le gaz à séparer est envoyé via 108 sur l'échangeur principal 116 où il est refroidi jusqu'à des températures cryogéniques par échange de chaleur avec le gaz froid de CO pur dans la canalisation 130, le gaz froid d'azote résiduaire dans la canalisation 125 et l'azote froid du cycle via 115 passant en sens inverse dans l'échangeur 116.
Le gaz à séparer rentre en 125 dans la colonne de distillation cryogénique 121 en milieu de colonne. Dans la colonne, le gaz montant s'appauvrit progressivement en CO. Au sommet de la colonne, le gaz ne contient plus que l'azote (azote résiduaire) et l'hydrogène. Le gaz résiduaire via 125 traverse l'échangeur principal 116 et se réchauffe jusqu'à une température proche de la température du gaz entrant via 108 dans l'unité de séparation. Tout ou partie du gaz résiduaire est utilisé via 109 pour la régénération des bouteilles 106 et 107 de l'épuration en tête. Selon une variante de l'invention, on peut récupérer l'hydrogène du gaz résiduaire, le traitement du gaz résiduaire peut éventuellement se faire en sortie de l'échangeur principal (C sur la figure) en installant par exemple une unité à base de membranes, dans laquelle l'hydrogène va en général traverser la membrane (perméat) tandis que l'azote ne traversera pas celle-ci (non perméat).
Au sommet de la colonne de séparation 121, une partie du gaz résiduaire est recondensée dans le condenseur 123 pour assurer le reflux de la colonne de distillation 121. Cette condensation se fait par échange avec de l'azote liquide provenant du cycle azote en 124 via 141. Les deux vannes 138 et 139 connectées en 140 permettant la détente du gaz et sa liquéfaction
En cuve 129 de la colonne de distillation 121, le liquide contient essentiellement du CO. Une partie de ce liquide est réchauffée dans l'échangeur 142 par de l'azote de cycle passant dans 117. Le CO ainsi vaporisé retourne via 143 dans la cuve 129 et permet la distillation fractionnée dans le bas de la colonne. La teneur en azote dans le bain de CO est typiquement comprise entre 0 et 10 % vol. Une partie du CO liquide, correspondant à la production demandée par le client dans son usine, est envoyée vers l'échangeur principal via 130 pour vaporisation et sort à une température proche de la température du gaz N2/CO/H2 entrant via 108 (à noter que l'Argon est également mélangé avec le CO sous forme liquide dans la partie basse de la colonne).
Un cycle azote est utilisé pour tenir en froid l'unité cryogénique et assurer le liquide nécessaire à la condensation en 123 du gaz de tête de colonne de distillation 121. L'azote de cycle est comprimé dans un compresseur 111 et refroidi via 113 dans l'échangeur principal. Une première partie via 114 est envoyée vers la turbine 117 de détente afin d'assurer la production frigorifique, réchauffée via 118 dans l'échangeur principal et renvoyée via 112 à l'aspiration du compresseur de cycle. Une deuxième partie via 115 est détendue isenthalpiquement, se liquéfie et assure via 115 la fourniture d'azote liquide nécessaire à la condensation en tête de colonne de distillation 121. Une troisième partie via 117 assure l'apport en énergie nécessaire dans 142 au rebouillage du CO de cuve avant d'être aussi détendue via 138 et liquéfiée. L'azote liquide utilisé en tête de colonne pour la condensation du gaz résiduaire se vaporise par échange thermique. L'azote gazeux via 122, 120 est envoyé sur l'échangeur principal pour être réchauffé avant de revenir à l'aspiration du compresseur de cycle 111.
Il est également possible afin d'améliorer la séparation des composants N2 et CO (plus argon) l'un de l'autre de manière à réduire la présence d'azote dans le CO (et vice-versa) en utilisant une distillation à double colonne, bien connue de l'homme de métier.
La figure 12 représente une variante de réalisation de la figure 11 (les mêmes éléments portent les mêmes références et toute la partie gauche de la figure qui ne porte pas de références numériques est en tous points semblable à la figure 11) dans laquelle on sépare l'argon du CO dans une colonne 176 de séparation Ar/CO. Le mélange riche en argon et CO est prélevé par la ligne 168 dans la partie basse de la colonne 121 de séparation azote/CO (en dessous du point d'introduction 128 du mélange dans 121). La colonne 121 comportera dans sa partie basse deux ensembles de plateaux ou de garnissages 127 et 167 (au lieu de l'ensemble unique 127), entre lesquels on vient prélever le mélange en phase liquide Ar/CO à l'aide de la ligne 168 qui envoie le mélange en 170 dans la colonne 176 Ar/CO. Le mélange Ar/CO peut aussi être pris directement dans le fond de la colonne principale 121 au point 129, en conservant un unique ensemble de plateau 127. Le mélange gazeux riche en CO retourne via les plateaux ou gamisages 173 dans la ligne 169 via l'ouverture 171.
L'argon quasiment pur sous forme liquide ou gazeuse est récupéré en bas de colonne 176. Le liquide en cuve de colonne 176 est vaporisé en faisant passer de l'azote gazeux froid issu du cycle dans le rebouilleur 175. Cet azote se condense. L'azote ainsi liquéfié est alors renvoyé dans le condenseur de tête de la colonne principale. L'argon est aujourd'hui récupéré essentiellement sur des unités de séparation d'air. L'air contenant environ 1% d'argon, les unités de séparation d'air doivent être très importantes lorsque l'on souhaite récupérer des quantités importantes d'argon. Si l'oxygène ou l'azote de l'air dans ces unités ne sont pas valorisés, le coût économique de l'argon devient prohibitif. Une application telle que la fabrication d'acier nécessite des quantités d'argon très importantes et des quantités d'oxygène relativement faibles ce qui rend l'argon produit à partir d'une unité de séparation d'air dédiée peu intéressant économiquement.
Le haut fourneau étant alimenté en très grandes quantités d'air, l'argon se retrouve dans le gaz de haut fourneau, mélangé au CO, C02 et N2. Le recyclage du gaz impliquant une séparation cryogénique CO/N2 (dans laquelle le mélange de CO et argon est séparé de l'azote), une séparation complémentaire de l'argon est aisément réalisable. L'argon va se retrouver concentré dans le fluide contenant majoritairement le CO dans la partie basse de la colonne CO/N2. L'argon est alors séparé dans la colonne 176 comme expliqué ci-dessus. De très grandes quantités d'argon peuvent ainsi être récupérées sans devoir construire une unité de séparation d'air.
Bien entendu, on pourrait procéder directement à la séparation de l'argon issu du mélange N2/CO sans nécessairement prévoir une séparation de l'azote du CO si cela s'avère inutile.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de récupération de gaz de haut-fourneau, dans lequel les gaz issus du haut-foumeau sont récupérés, le dioxyde de carbone présent dans le gaz est au moins partiellement retiré au cours d'une première étape d'épuration de C02, de manière à créer un gaz de haut-foumeau pauvre en dioxyde de carbone, ledit gaz étant soit réinjecté dans le haut-foumeau, soit récupéré et envoyé vers un autre point d'utilisation, après épuration, caractérisé en ce que après la première étape d'épuration du dioxyde de carbone, il est prévu une deuxième étape d'épuration d'une quantité substantielle de l'azote contenu dans ledit gaz, de manière à récupérer un gaz riche, avant réinjection ou récupération vers un autre point d'utilisation, dont la concentration en azote est inférieure à 10 % vol. de préférence inférieure à 5 % vol.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que l'épuration en azote du gaz s'effectue à l'aide d'une colonne cryogénique de distillation, une étape additionnelle d'épuration du C02 étant prévue pour amener la concentration en C02 du gaz à une valeur inférieure ou égale à 50 ppm, de préférence 10 ppm.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'étape additionnelle est une étape dite d'épuration en tête du gaz, dans laquelle le C02 résiduaire et/ou la vapeur d'eau présents dans le gaz sont substantiellement éliminés avant tout refroidissement dudit gaz.
4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on comprime le gaz de haut-foumeau avant épuration du C02 et/ou après épuration du C02.
5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'une partie au moins du gaz à haut-fourneau après épuration du C02 est envoyée dans une unité de séparation dans laquelle on sépare le CO de l'azote.
6. Procédé selon les revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'on réalise une séparation du CO et de l'argon après épuration du C02-
7. Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 6, pour la fabrication de la fonte en recyclant tout ou partie du gaz épuré en C02 et/ou azote dans le haut-foumeau.
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