BRPI0920029B1 - Processo para a redução direta de minério de ferro - Google Patents
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(54) Título: PROCESSO PARA A REDUÇÃO DIRETA DE MINÉRIO DE FERRO (51) lnt.CI.: C21B 13/00; C21B 13/02 (30) Prioridade Unionista: 06/10/2008 SE 0802100-8 (73) Titular(es): LUOSSAVAARA-KIIRUNAVAARA AB (72) Inventor(es): KLAUS KNOP; STEN ANGSTRÕM
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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA A REDUÇÃO DIRETA DE MINÉRIO DE FERRO”. CAMPODAINVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se, geraimente, a um processo para produção de ferro diretamente reduzido. Mais especificamente, a presente invenção refere-se a um processo para limpeza e remoção de dióxido de carbono e vapor do gás de redução consumido em um processo para redução direta do ferro.
ANTECEDENTES DA invenção [002] Processos de redução direta para produzir ferro metal izado a partir de péletes de óxido de ferro, torrões de minério, ou materiais similares que incluem óxido de ferro, são amplamente conhecidos e usados na indústria do aço. Os processos de redução direta (DR) produzem metais a partir de seus minérios pela remoção do oxigênio associado a partir dos minérios a temperaturas abaixo da temperatura de fusão de qualquer dos materiais envolvidos no processo. O produto obtido como resultado de um processo de redução direta é conhecido como DRI ou ferro de redução direta. O processo de redução direta converte minério de ferro em um produto ferro altamente metal izado. A redução real do minério de ferro no reator de redução direta é executada na presença de um gás de redução, por exemplo, gás natural, que compreende os agentes de redução hidrogênio (H2) e monóxido de carbono (CO) que durante o contato reduzem o minério de ferro a ferro metálico. Altemativamente, um gás de redução na forma de monóxido de carbono pode ser produzido por um gaseifícador pelo processo de combustão que ocorre quando o carbono reage com o oxigênio cuja reação tem também a vantagem de fornecer calor para as subsequentes reações de gaseificação na fornalha.
[003] Quando as reações de redução direta são executadas em fornos abaixo de 1000X2, os agentes de redução geraimente são res2/14 tritos a CO e H2. No processo DRI, o ferro é reduzido e o dióxido de carbono, produzido na reação de redução, é removido com o gás de redução consumido conhecido comumente como o gás de exaustão do reator. O gás de exaustão do reator inclui hidrogênio não reagido H2, monóxido de carbono não reagido CO, dióxido de carbono CO2 e água H2O na forma de vapor. Após o resfriamento, o gás de exaustão do reator é reprocessado para remover o dióxido de carbono e enriquecer os teores de hidrogênio e monóxido de carbono antes de retornar o gás de exaustão enriquecido para o reator de redução direta como um gás de redução efetivo. O produto refinado conhecido como Syngás (de gás de síntese) é uma mistura gasosa contendo quantidades variadas de monóxido de carbono e de hidrogênio pela gaseificação do gás de exaustão do reator até um produto gasoso com um valor térmico. O Syngas é, por definição, é um produto contendo principalmente monóxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio. O gás de exaustão do reator contém níveis significativos de dióxido de carbono e de água que se formam durante a reação. Alguns métodos usam uma etapa de reforma para fornecer mais hidrogênio e monóxido de carbono e alguns métodos usam uma etapa de troca de reação gás água para aumentar o gás reciclado para fornecer o gás de redução refinado de alta resistência conhecido como Syngas. Todos os métodos devem remover o dióxido de carbono do gás de exaustão do reator para manter o processo de redução.
[004] A redução direta de minério de ferro, isto é, óxidos de ferro principalmente hematita Fe3O3, é executada pela redução do minério de ferro pela reação com o monóxido de carbono, hidrogênio e/ou carbono sólido através de sucessivos estados de oxidação até ferro metálico. Tipicamente, óxidos de ferro e material carbonáceo, por exemplo, carvão, são carregados em um forno. É fornecido calor ao forno pela combustão de combustível com o ar para gerar, inter alia, monóxido de
3/14 carbono. Como o material sólido se move no reator, ele alcança uma corrente de gás de redução que flui na direção oposta e o material é reduzido para ferro metálico e recuperado do forno. Os gases de exaustão e do forno são removidos do forno através de uma linha ou duto de gás de exaustão. Usinas de redução direta para produzir ferro diretamente reduzido, conhecido como DRI (ferro esponja) ou ferro briquetado a quente (materiais pré-reduzidos úteis como matéria-prima para a produção de ferro e aço), produzem atualmente tais produtos pelo contato com um gás de redução, composto principalmente de hidrogênio e monóxido de carbono, a temperaturas efetivas de redução na faixa de 750Ό a 1050Ό, sob um leito de materiais particulados contendo ferro na forma de torrões ou péletes; As correntes de gás usadas na redução direta são frequentemente quantificadas na base da razão entre os agentes de redução e os agentes de oxidação definidos como a razão molar (H2+CO/H2O+CO2) de uma mistura gasosa. Esse valor é comumente referido pelo termo razão de redução ou valor R. A razão de redução é a medida da eficiência de uma mistura gasosa quando usada como agente de redução; quanto maior a razão de redução, maior a eficiência.
[005] Durante os anos, vários métodos de processamento foram desenvolvidos para a geração de um Syngas de alta resistência a partir do gás de redução consumido ou do gás de exaustão do reator, contendo uma alta concentração de H2 e CO2, para o processo de redução direta do ferro (DRI) e outros processos. Em anos recentes, a necessidade de tornar o processo de produção do aço mais eficiente, mais produtivo e menos desperdiçador, tornou-se crescentemente urgente, devido ao aumento dos custos de produção (particularmente custos de energia) e também devido às crescentes restrições impostas às usinas de produção de aço por razões ecológicas. O propósito da presente invenção é, portanto, alcançar um processo para produção
4/14 de ferro diretamente reduzido que melhore de maneira mais simples a reforma do gás de exaustão do reator para produzir um Syngas efluente alto no hidrogênio e no monóxido de carbono. Um outro propósito ê alcançar uma redução significativa redução do consumo específico de combustíveis fósseis, isto é, diminuir o consumo específico da energia primária fóssil e reduzir significativamente as emissões de CO2 específicas por tonelada de DRI produzida, [006] É, portanto, um objetivo da invenção fornecer um processo para produção de ferro diretamente reduzido pelo qual a capacidade de produção de DRI pode ser aumentada e cujo processo permita ao mesmo tempo reduzir o consumo de combustíveis fósseis.
[007] É também um objetivo da presente invenção alcançar um gás de reciclagem através da limpeza e remoção de dióxido de carbono e vapor do gás de redução consumido em um processo para a redução direta onde o gás reciclado é essencial mente hidrogênio puro para também melhorar as propriedades de redução no reator.
[008] É um outro objetivo da presente invenção fornecer um processo que reduza os problemas com o pó metálico da usina, partículas e outros componentes indesejáveis no gás de exaustão do reator sem aumentar o uso de água.
[009] É outro objetivo da presente invenção fornecer um processo que reduza o uso de água, em particular como meio de resfriamento, durante a reforma do gás de exaustão do reator para Syngas. O resfriamento e o reaquecimento requerem equipamentos de troca de calor onerosos e os grandes tubos de alta temperatura associados tornam o processo menos atrativo. É também bem conhecido usar água nos depuradores de gás para remoção do pó.
[0010] Outros objetivos da invenção serão apontados nesta especificação ou serão evidentes para os peritos na técnica,
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
5/14 [0011] A presente invenção refere-se a um processo para a produção de ferro diretamente reduzido DRI no qual o dióxido de carbono CO2 e o vapor de H2O do gás de redução consumido no processo é removido para produzir um reformador ou Syngas efluente alto em hidrogênio e monóxido de carbono.
[0012] Em maiores detalhes, o método compreende a reforma de monóxido de carbono CO não reagido presente no gás de exaustão do reator para dióxido de carbono e hidrogênio como primeira etapa da reforma após a reação de troca de vapor d’água CO+H2O = CO2+H2 onde o vapor presente no gás de exaustão funciona como água reativa. A mencionada primeira etapa de reforma precede uma etapa de reforma secundária na qual o gás de exaustão do reator é também processado para remover o dióxido de carbono e enriquecer os teores de hidrogênio e de monóxido de carbono antes de retornar o gás de exaustão enriquecido para o reator de redução direta. Entre o número de metais de transição e óxidos metálicos de transição bem conhecidos a magnetita Fe3O4 é preferivelmente usada como catalisador para a reação de troca de vapor d’água. Como a reação de troca é exotérmica, isto é, uma reação que libera calor, o gás de exaustão sai a uma temperatura de 480-6200, que é 1200 maior que a t emperatura do gás de topo como tal. O calor sensível ou a energia potencial ganha é usada em etapas posteriores de refino de gás. Uma terceira etapa de reforma é reduzir o gás de exaustão do reator também pela remoção do óxido de carbono e do nitrogênio para alcançar um gás reciclado consistindo essencialmente de hidrogênio puro.
[0013] Na etapa de reforma secundária o gás de exaustão do reator compreendendo principalmente dióxido de carbono e hidrogênio é processado para remover o dióxido de carbono, produzindo assim uma corrente de reciclagem de fornalha essencialmente livre de dióxido de carbono. Essa corrente de reciclagem essencialmente livre de dióxido
6/14 de carbono é aquecida e reciclada para a fornalha como parte do gás de reciclagem total.
[0014] É bem conhecido que para se obter um gás de redução de alta resistência a partir de um refinador onde o gás de exaustão do reator é refinado para Syngas contendo uma alta concentração de H2 e CO, é desejável manter um baixo nível de vapor na corrente de entrada para o reformador. A razão básica para o teor reduzido de vapor do gás de redução é o efeito diluente do vapor na operação de reforma. No entanto, a remoção do vapor do reformador produziría um gás de redução de alta resistência, tal etapa é considerada como antieconômica porque seria necessário resfriar o efluente reformador para condensação da água e remoção após o que teria que ser reaquecido para introdução no equipamento de redução de minério de ferro. Resfriamento e reaquecimento requer um equipamento caro de troca de calor e associada uma grande tubulação de alta temperatura que tornaria o processo desestimulante. Em adição, a etapa de condensação de água aumenta a queda de pressão e, assim, requer que a operação do reformador seja executada a uma pressão muito mais alta necessitando um aumento ou na temperatura da operação ou na razão vaporcarbono, ou em ambos, para atingir os requisitos de metano residual. Os métodos atuais para produção de gás de redução de alta resistência precisam ser melhorados quanto à eficiência de energia e custo reduzido do produto. Para melhorar isso, a presente invenção emprega uma etapa de processamento catalítico arranjada após a fornalha na qual o vapor no gás de exaustão do reator é mudado para hidrogênio pelo monóxido de carbono não reagido pela reação de troca de água em gás CO2+H2O = CO+H2. Na configuração atualmente descrita é usado um catalisador tal como magnetita ou limonita. A reação de troca de água em gás é sensível à temperatura onde a tendência para trocar por reatância aumenta a temperaturas mais altas. Portanto, as
7/14 temperaturas reiativamente altas no gás de exaustão do reator, o que até aqui foi considerado um problema, pode ser usada como uma vantagem. Também o fato de que o gás de exaustão do reator de DRI é produzido a baixa pressão, o que normal mente é considerado como uma desvantagem, pode ser usado como uma vantagem.
[0015] A invenção também compreende uma terceira etapa de reforma de separação física de ambos, nitrogênio e óxido de carbono CO da redução de Syngas das acima mencionadas etapas um e dois. O propósito da terceira reforma é trazer os níveis de CO e quaisquer outros gases existentes no gás reciclado para um nível tão baixo quanto possível de forma que o gás de redução reciclado esteja tão próximo do hidrogênio puro H2 quanto possível.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0016] Características, objetivos e vantagens da presente invenção se tomarão aparentes da descrição a seguir das configurações preferidas em relação aos desenhos nos quais caracteres designados como referência ou correspondendo a partes através de várias vistas, e nos quais:
[0017] A figura 1 mostra esquematicamente uma primeira configuração da presente invenção, ilustrando um diagrama do processo e o equipamento para produzir DRI de acordo com a presente invenção. [0018] Afigura 2 mostra esquematicamente uma segunda configuração da presente invenção.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0019] Dois métodos de processamento alternativos são descritos abaixo, um com e um sem o aquecedor complementar para aquecer o efluente reformador primário com alto teor de hidrogênio H2. Esses métodos estão mostrados nas figuras 1 e 2 respectivamente.
[0020] Em relação à figura 1, é ilustrado um primeiro layout de uma usina de redução designada pelo numeral de referência 1 ade8/14 quada para executar o processamento conforme a presente invenção. O layout com o numeral 2 representa geralmente uma cuba de forno de redução direta para produção de DRI, 3 representa um gerador de gás que fornece gás de síntese, normalmente conhecido como Syngas, em que é usado gás recuperado do reator e refinado para ser usado como gás de redução na cuba de redução, 4 representa um sistema de limpeza de partículas para separar pó metálico do gás de exaustão do reator retirado do reator, 5, 6, e 7 representam um sistema de reforma compreendendo três etapas de reforma onde 5 representa uma primeira etapa de reforma para reformar o vapor de monóxido de carbono presente no gás de exaustão do reator dióxido de carbono e hidrogênio e 6 uma segunda etapa de reforma para remoção do dióxido de carbono do gás de exaustão do reator reformado e 7 representa uma terceira etapa de reforma ara remoção do nitrogênio e do óxido de carbono do gás de exaustão do reator.
[0021] A cuba de redução direta 2 compreende do topo para o fundo uma zona de alimentação, uma zona do reator 8 para a redução direta dos minerais, uma zona de carburação 9 e um recipiente de resfriamento 10. O reator ou cuba 8 produz ferro metálico quente ou DRI, a partir de óxidos na forma de péletes e/ou torrões que descem devido ao efeito da gravidade na zona de carburação 9. O recipiente de resfriamento 10 está, por sua vez, conectado diretamente a um equipamento de descarga. Há, portanto, um único fluxo de material do topo para o fundo ou base da cuba ou coluna. Como o material sólido flui para baixo através do reator 8 ele encontra uma corrente de gás de redução que flui na direção oposta que é alimentado na zona de reação do mencionado reator, a mencionada zona sendo substancialmente de forma cilíndrica em cuja zona uma corrente do gás de redução é alimentada a partir do gerador de gás 3 pelos dutos 12, 13.
[0022] O gás de exaustão é extraído da parte superior do reator
9/14 após ter reagido com os óxidos de ferro e flui ao longo da linha ou duto de gás de exaustão 14 até o sistema de limpeza das partículas 4. A temperatura do gás de exaustão depende do minério de ferro sendo carregado no reator, mas geralmente deixa o reator a 340 a 380X3. Como há pó no gás de exaustão extraído do reator 8 o gás de exaustão enviado ao sistema de limpeza de partículas passa através de um multiciclone 15 no qual a parte principal do pó no gás de exaustão é separada e posteriormente um filtro um filtro 16 onde uma grande quantidade de resto de pó e partículas finas são separadas do gás de exaustão. Com isto, a maioria do pó e das partículas no gás de exaustão do reator podem ser removidas. Após um processamento adequado compreendendo a compactação do pó metálico a partir do sistema de limpeza de partícula 4 para briquetes ou torrões de tamanho e forma adequados o material pode ser carregado na fornalha.
[0023] A primeira etapa de reforma 5 compreende um deslocador 17 para reforma do vapor de hidrocarbonetos e no qual o gás de exaustão do reator assim particularmente limpo pode ser aguado para reforma para dióxido de carbono e hidrogênio. Em maiores detalhes, o deslocador 17 é projetado para converter monóxido de carbono não reagido CO presente no gás de exaustão do reator para dióxido de carbono após a bem conhecida reação de troca de água para gás CO+H2O = CO2+H2 onde o vapor presente no gás de exaustão funciona como água reativa. O deslocador 17 pode compreender qualquer catalisador conhecido na técnica como sendo adequado para a reação de troca de água para gás como magnetita ou quaisquer metais de transição ou quaisquer óxidos de metais de transição. Na presente configuração, limonita na forma de pedras é usado como catalisador. A reação de troca de água por gás é muito sensível à temperatura com tendência para trocar na direção de reagentes com temperatura crescente onde a alta temperatura do gás de exaustão é usada como uma
10/14 vantagem. Uma vez que a reação na primeira etapa de reforma 5 é exotérmica , o gás de exaustão desidratado sai a uma temperatura mais alta do que a que tinha quando entrou na etapa do sistema. Portanto, a temperatura do gás desidratado que sai do deslocador 17 ao longo de um duto ou de uma linha designada por 16 normalmente é 480 - 520X3. Em um trocador da calor 18, instalado após o deslocador 17 o gás de exaustão desidratado, compreendido principalmente de dióxido de carbono e hidrogênio, é resfriado para 300-340X3 por troca de calor com uma parte do gás reciclado passando ao longo da linha 19. Em mais detalhes, o calor do deslocador da primeira etapa de reforma 5 é utilizado para aquecer o gás reciclado contendo uma alta concentração de CO e H2 vindo da segunda etapa de reforma 6 antes do gás reciclado na linha 20 ser misturado com a corrente de Syngas fornecida por uma fonte externa, nesse caso o gerador de gás 3, e tendo uma temperatura de 1200X3. A preparação do gás reciclado bem como do Syngas do gerador de gás 3 serão discutidas em detalhes abaixo.
[0024] A segunda etapa do sistema de reforma 6 para remoção do dióxido de carbono CO2 do gás de exaustão desidratado compreende um absorvedor de CO2 e um extrator de CO2 22 que como tal são bem conhecidos na técnica. Do trocador de calor 18 o gás desidratado é passado ao longo da linha 23 até uma caldeira de recozer 24 para a qual é emitido o calor sensível do gás. O vapor produzido por um lado pela caldeira de recozer 24 pela influência do calor sensível recebido do gás desidratado passou através da caldeira de recozer, e o calor sensível recebido do gerador de vapor 25 através do trocador de calor 26 por outro lado é utilizado no extrator de CO2 para remover o dióxido de carbono do gás desidratado de uma maneira bem conhecida na técnica. Dióxido de carbono de alta pureza CO2 removido do extrator pode preferivelmente ser coletado e vendido para outros usuários. An11/14 tes de alcançar um meio de compressão ou bombeamento 27, que também formam parte do segundo sistema de reforma 6, o gás desidratado que flui ao longo da linha 28 é resfriado passando por um resfriador a água 29. A água aquecida do resfriador a água é direcionada através da linha 29 até uma torre de resfriamento 30 para resfriamento. O gás desidratado enviado na linha 28 para o meio de compressão ou de bombeamento 27 passa através do absorvedor CO2 21 aumentando assim seu potencial de redução. Após ter sido tratado no absorvedor de CO2 21 o gás na linha 31 tem uma composição compreendida principalmente de óxido de carbono, dióxido de carbono e hidrogênio.
[0025] A corrente de gás reciclado 14 na linha 31 é dividido em dois caminhos de fluxo 32 e 33 dos quais o caminho 32 por um lado é usado como gás combustível residual no gerador de vapor 25 e por outro lado também pode ser coletado e distribuído para outros usuários. Como a quantidade de gás residual deve ser baixa para ser capaz de ser usada como meio de redução, o N2 compreendido no gás tem que ser removido. Então o gás que flui no segundo caminho de fluxo 33 é trazido para passar através do separador de nitrogênio N2 compreendido de meios de separação física tal como uma peneira molecular 34 ou uma peneira de mol curto projetada para absorver o nitrogênio no gás. Os meios de separação física podem ser compreendidos de quaisquer meios de separação para tal propósito tais como membranas, peneiras moleculares ou sistemas de absorção química. A peneira molecular 34 é preferivelmente projetada para absorver na apenas o nitrogênio, mas também o óxido de carbono CO presente no gás que é removido, queimado e misturado com o CO2 do extrator de CO2 22. A peneira molecular 34 compreende qualquer material adequado que tenha uma estrutura aberta com características moleculares absorvíveis como um exemplo não limitador tais como qualquer
12/14 silicato de alumínio, argila de carbono ativo, ou carbono sintético etc. A corrente 35 indica a liberação do N2 removido do gás residual e a corrente 36 a remoção de dióxido de carbono. A corrente 33 da peneira molecular 34 é dividida em dois caminhos de fluxo 19 e 37 dos quais um caminho 19 conforme já mencionado aqui é direcionado para passar através do trocador de calor 18 para receber o calor liberado do primeiro sistema de reforma 5 compreendendo o deslocador 17 enquanto o outro caminho 37 é enviado para o recipiente de resfriamento de DRI 10 da cuba do forno de redução 2. Deve ser notado que o objetivo da etapa de processamento na peneira molecular 34 é baixar os níveis de CO e quaisquer outros gases que existam no gás reciclado de modo a diminuir o nível quanto possível de forma que o gás reciclado nas duas linhas 19 e 37 esteja tão próximo do hidrogênio puro H2 quanto possível. Refinando-se o nível de hidrogênio no gás reciclado não apenas para alcançar um Syngas com maior razão de redução ou R e eficiência mas também condições de processamento que também garantam uma boa redução com minérios de ferro de má qualidade.
[0026] O Syngas usado como meio de redução no presente processo de redução direta é uma mistura preaquecida de hidrogênio H2 essencialmente limpo vindo da linha 37 e gás natural, por exemplo CH4. A usina é vantajosamente provida de meios de ajuste, não ilustrados no desenho, para controlar a quantidade de gás natural que é alimentada para ser misturada com o gás reciclado da linha 37 de modo a otimizar as reações de redução e reforma. O gás natural frio fornecido ao processo pela linha 38 e misturado com gás reciclado que vem da linha 36 onde o gás misto é levado ao recipiente de resfriamento 10 pela mistura com a linha 39 e posteriormente passou através do DRI quente no recipiente de resfriamento 10. Consequentemente o DRI no recipiente de resfriamento é resfriado enquanto ao mesmo
13/14 tempo a mistura de gás reciclado e gás natural é aquecida antes de ser fornecida ao gerador Ed gás 3 do presente sistema de processamento. O preaquecimento do gás misto até 520Ό pode ria preferivelmente ser feito pela troca de calor com o DRI quente no recipiente de resfriamento 10. Controlando-se o teor de gás natural no gás de redução que entra no reator 2 é possível controlar diretamente o processo de redução na zona de reação 8, preferivelmente entre 800 e 900Ό e a cinética da reação. A mistura gasosa é extraída do recipiente de resfriamento de DRI 10 pelos meios de extração e fluxos ao longo de uma linha de exaustão 40 para o gerador de gás 3 e é parcialmente oxidado com oxigênio ou ar que entra no gerador de gás através da linha 41. Um processo complementar de aquecimento do gás de redução é fornecido no ponto no qual a mistura gasosa entra no gerador de gás 3 através da linha 40, injetando-se uma quantidade predeterminada de oxigênio puro ou de ar enriquecido com oxigênio no duto 40 pela injeção de uma quantidade predeterminada de oxigênio puro ou de ar enriquecido com oxigênio no mencionado duto 40 de modo a produzir uma combustão parcial de CO e H2 e aquecer o gás de redução a ser introduzido até uma temperatura entre 850 a 1200Ό. Após sofrer o processo de aquecimento adicional, a corrente de gás de redução é alimentada na primeira linha 12 para redução e reforma através da segunda linha 13. Antes de entrar no reator, o gás quente resultante do gerador de gás 3 é misturado com uma baixa corrente de gás préaquecido de 400Ό conduzida pelo duto 20 contendo p rincipalmente hidrogênio H2. Essa mistura que pode ser controlada em temperaturas entre 800 e 950Ό com meios de ajuste, não ilustrad os no desenho, é alimentado ao reator de DR 1 no qual ocorre a redução. Deve ser notado que o principal componente de redução no gás será o hidrogênio. [0027] Em relação à figura 2, é descrito um método de processo alternativo tendo um aquecedor complementar para aquecer o efluente
14/14 reformador primário com alto teor de hidrogênio H2. Os numerais de referência na figura 2 correspondem aos da figura 1 para demonstrar o fato de que elas se referem aos mesmos meios ou a meios similares. O gás residual na linha 32 é dividido em dois caminhos de fluxo 32 e dos quais o caminho 32, como mencionado mais acima, é usado como gás residual no gerador de vapor 25, e a outra parte 42 é usada como gás residual em um aquecedor complementar de gás reciclado para aquecer o gás reciclado na linha 37 antes de ele ser misturado com gás natural e passar através do resfriador DR110. O gás reciclado aquecido no aquecedor de gás reciclado 43 é conduzido pela linha 44. O gás natural frio fornecido ao processo pela linha 38 e misturado com gás reciclado que vem da linha 44 onde o gás misto é levado ao recipiente de resfriamento 10 pela linha de mistura 39 e é passado através do DRI quente no recipiente de resfriamento 10. Consequentemente o DRI no recipiente de resfriamento é resfriado enquanto ao mesmo tempo a mistura de gás reciclado e de gás natural é aquecida antes de ser fornecida ao gerador de gás 3 do sistema de processamento.
[0028] O gás de redução alimentado ao reator 8 é aquecido até uma temperatura acima de 910Ό antes de entrar no reator 8 através da linha 13. A mencionada temperatura é um bom valor médio para não ganhar aderência no reator. Por um lado a alta quantidade de hidrogênio H2 no gás e por outro lado o baixo peso molecular permitem que o reator tenha um tamanho pequeno.
[0029] A presente invenção não é limitada à descrição acima e conforme ilustrada nas figuras, mas pode ser mudada e modificada em um número de diferentes formas dentro da estrutura da ideia da invenção.
1/4
Claims (15)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para a redução direta de minério de ferro executado por meio de uma usina compreendendo um forno gravitacional (2) tendo pelo menos uma zona de redução de minero de ferro (8) na sua parte superior, e pelo menos uma zona de deposição de carbono (9) e uma zona de resfriamento do produto metálico reduzido (10) na sua parte inferior, e meios para alimentar uma mistura de gás de redução no reator em correspondência com a zona de redução, meios para reciclar o gás de exaustão do reator para Syngas e misturar o gás reciclado com gás natural para formar uma mistura de gás de redução, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas,a) extração do gás de exaustão do reator (8) para reciclagem;b) limpeza do gás de exaustão do reator de partículas e pós em um sistema de limpeza (4);c) obtenção de um gás de exaustão desidratado pela troca do óxido de carbono CO e do vapor de H2O presentes no gás de exaustão do reator para CO2 e H2 em uma primeira etapa de reforma (5) usando reações de mudança de água para gás;d) processamento do gás de exaustão em um meio de compressão ou de bombeamento (27);e) remoção do CO2 do gás de exaustão do reator em uma segunda etapa de reforma (6) usando um meio de absorção de dióxido de carbono CO2 (21) e um meio de extração (22) para formar um Syngas compreendido essencialmente de hidrogênio CO e H2;f) remoção do nitrogênio N2 e do óxido de carbono CO do gás de exaustão do reator em uma terceira etapa de reforma (7) usando um meio de absorção de N2 e CO para formar um Syngas puro compreendido essencialmente de hidrogênio H2;g) divisão da corrente de Syngas nos primeiro (27) e se2/4 gundo (19) caminhos de fluxo;h) misturar o Syngas na primeira corrente (37) com o gás natural fornecido por uma fonte externa (38);i) aquecer o Syngas no segundo caminho de fluxo (19) da etapa f) na segunda corrente (19) pela troca do calor sensível ganho no processo de desidratação da etapa c);j) aquecer a mistura de Syngas do primeiro caminho de fluxo (37) da etapa f) e o gás natural da etapa h) pela troca do calor sensível dos produtos metálicos reduzidos na zona de resfriamento (10);k) extração da mistura de Syngas e gás natural da etapa j) da zona de resfriamento do produto metálico (10) para um gerador de gás (3);l) aquecer a mistura gasosa da etapa k) pela injeção de oxigênio O2 em um a linha (41) para a mistura de Syngas e de gás natural e levar a mistura para o gerador de gás (3);m) processar o oxigênio O2 injetado na mistura gasosa na etapa i) no gerador de gás para obter uma mistura de gás de redução e levar a mistura gasosa do gerador de gás (3) para o reator (8);n) misturar o Syngas da etapa i) da segunda corrente (19) com a corrente de mistura de gás redutível da etapa m) para reduzir a mistura gasosa;o) alimentar a mistura de gás de redução formada na etapa n) para a zona de redução (8) do reator.
- 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um meio de troca de calor (24) é usado para trocar o calor sensível do gás de exaustão desidratado formado na etapa c) para o meio de extração de CO2 (22) da segunda etapa de reforma (6).
- 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de redução sai do gerador de gás aquecido até3/4 uma temperatura entre 800 e 1400Ό, preferivelmente a 1200Ό.
- 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de redução entra na zona de redução (8) do reator tendo uma temperatura de 910Ό ou acima.
- 5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a corrente de gás da segunda etapa de reforma (6) é dividida nos primeiro (32) e segundo (33) caminhos de fluxo dos quais o gás no caminho um (32) é usado como gás residual combustível em um gerador de vapor (25) que gera calor para a segunda etapa de reforma (6) e o gás na outra parte (33) é alimentado para a terceira etapa de reforma (7).
- 6. Processo de acordo com a reivindicação 1 , caracterizado pelo fato de que o resultado das subsequentes primeira, segunda e terceira etapas (5, 6, 7) é uma corrente de hidrogênio H2 essencialmente puro.
- 7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o aquecimento na etapa m) é alcançado injetando-se uma quantidade predeterminada de oxigênio O2 e/ou ar na mistura de Syngas e gás natural que vem da zona de resfriamento (10).
- 8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o nitrogênio N2 e o óxido de carbono CO removidos pela terceira etapa de reforma (7) são queimados juntamente com o dióxido de carbono removido pela segunda etapa de reforma (6).
- 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de limpeza do pó (4) é compreendido de um multiciclone (15) e um filtro subsequente (16) através do qual passa o gás de exaustão do reator.
- 10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a primeira etapa de refino (5) usa qualquer catalisador conhecido na técnica para ser adequado para a reação de troca4/4 de água por gás tal como magnetita, quaisquer metais de transição ou óxidos de metais de transição, preferivelmente usado é limonita na forma de pedras.
- 11. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o terceiro sistema de reforma (7) usa qualquer meio de separação física, tais como membranas ou peneiras moleculares, ou qualquer sistema de absorção química adequado.
- 12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o terceiro sistema de reforma (7) é compreendido de uma peneira molecular (34) que compreende qualquer material adequado que tenha uma estrutura aberta tal como qualquer silicato de alumínio, argila, carbono ativo ou carbono sintético.
- 13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o gás de exaustão desidratado da etapa c) é resfriado por um meio de resfriamento (29) antes de entrar no meio de compressão ou bombeamento (27).
- 14. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um aquecedor complementar (43) é arranjado para aquecer o Syngas obtido após a terceira etapa de refino (7) e antes do ponto na etapa h) em que o Syngas é misturado com o gás natural.
- 15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que uma corrente de gás residual da segunda etapa de reforma (6) é usada como gás combustível no aquecedor complementar (43).1/2 ra2/2
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|---|---|---|---|---|
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| AT510177B1 (de) * | 2010-07-20 | 2012-05-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zur reinigung eines mit stäuben beladenen gasstroms |
| AT510618B1 (de) * | 2010-11-04 | 2013-02-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zur entfernung von co2 aus abgasen |
| FR2968575A1 (fr) * | 2010-12-08 | 2012-06-15 | Air Liquide | Procede et appareil de production d'un fluide enrichi en dioxyde de carbone a partir d'un gaz residuaire d'une unite siderurgique |
| DE102011002615A1 (de) | 2011-01-13 | 2012-07-19 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren zur Behandlung eines kohlendioxidhaltigen Abgases aus einem Elektroschmelzprozess |
| AT511243B1 (de) * | 2011-03-17 | 2013-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Hüttentechnische anlage mit effizienter abwärmenutzung |
| US9273368B2 (en) | 2011-07-26 | 2016-03-01 | Hatch Ltd. | Process for direct reduction of iron oxide |
| AT511892B1 (de) * | 2011-08-31 | 2013-07-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zur aufbereitung von abgasen aus anlagen zur roheisenherstellung und/oder von synthesegas |
| AT511992B1 (de) * | 2011-09-29 | 2013-12-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren und vorrichtung zur herstellung von wasserstoff aus bei der roheisenerzeugung anfallenden gasen |
| EP2574683A1 (en) * | 2011-09-29 | 2013-04-03 | L'Air Liquide Société Anonyme pour l'Etude et l'Exploitation des Procédés Georges Claude | Ironmaking process and installation |
| JP2013108108A (ja) | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 直接還元鉄製造システム |
| JP2013108109A (ja) * | 2011-11-17 | 2013-06-06 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 直接還元鉄製造システム |
| EP2626124A1 (de) * | 2012-02-13 | 2013-08-14 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von eisenoxidhaltigen Einsatzstoffen |
| EP2628805A1 (de) | 2012-02-14 | 2013-08-21 | Siemens VAI Metals Technologies GmbH | Verfahren und Vorrichtung zur Reduktion von eisenoxidhältigen Einsatzstoffen in einem Hochdruckreduktionsaggregat |
| WO2013122583A1 (en) * | 2012-02-15 | 2013-08-22 | Midrex Technologies, Inc. | Method and system for the production of direct reduced iron using a synthesis gas with a high carbon monoxide content |
| US8709131B2 (en) | 2012-02-15 | 2014-04-29 | Midrex Technologies, Inc. | Method and system for the production of direct reduced iron using a synthesis gas with a high carbon monoxide content |
| CN102620569B (zh) * | 2012-03-09 | 2013-03-13 | 唐山京兆科技开发有限公司 | 一种工业炉窑资源循环利用系统 |
| KR101321930B1 (ko) * | 2012-06-07 | 2013-10-28 | 주식회사 포스코 | 환원철 제조장치 및 이를 이용한 환원철 제조방법 |
| GB2507246A (en) * | 2012-07-31 | 2014-04-30 | David Andrew Johnston | Direct reduction of iron using a carbon monoxide-hydrogen mixture derived from carbon dioxide and water |
| CN102864265B (zh) * | 2012-09-24 | 2014-05-28 | 中南大学 | 一种气基直接还原尾气回收利用的方法 |
| KR101376138B1 (ko) * | 2012-12-27 | 2014-03-19 | 주식회사 포스코 | 용철제조장치 및 용철제조방법 |
| US10065857B2 (en) | 2013-03-12 | 2018-09-04 | Midrex Technologies, Inc. | Systems and methods for generating carbon dioxide for use as a reforming oxidant in making syngas or reformed gas |
| CN113249536A (zh) * | 2013-07-22 | 2021-08-13 | 沙特基础工业公司 | 炉顶气在直接还原工艺中的使用 |
| KR101550893B1 (ko) * | 2013-12-10 | 2015-09-18 | 주식회사 포스코 | 용철제조방법 및 용철제조장치 |
| WO2016010999A1 (en) * | 2014-07-15 | 2016-01-21 | Midrex Technologies, Inc. | Methods for producing direct reduced iron utilizing petroleum bottoms or coke gasifier and hot gas cleaner |
| CN104477909B (zh) * | 2014-11-24 | 2016-06-01 | 西南化工研究设计院有限公司 | 一种用于甲醇脱氢合成甲酸甲酯装置脱氢尾气中一氧化碳和氢气回收的工艺 |
| US9534265B2 (en) | 2014-12-15 | 2017-01-03 | Midrex Technologies, Inc. | Methods and systems for producing direct reduced iron incorporating a carbon dioxide and steam reformer fed by recovered carbon dioxide |
| AT516273B1 (de) | 2015-01-19 | 2016-04-15 | Bilfinger Bohr Und Rohrtechnik Gmbh | Verfahren und Anlage zur Behandlung von Verbrennungsabgas |
| US10316376B2 (en) | 2015-06-24 | 2019-06-11 | Midrex Technologies, Inc. | Methods and systems for increasing the carbon content of sponge iron in a reduction furnace |
| US10434576B2 (en) * | 2016-08-03 | 2019-10-08 | Reid Reactors Llc | Method and apparatus for producing metallic iron from iron oxide fines |
| US10661340B2 (en) * | 2016-08-03 | 2020-05-26 | Reid Reactors Llc | Method and apparatus for producing metallic iron from iron oxide fines |
| US20190323098A1 (en) * | 2016-12-22 | 2019-10-24 | Sabic Global Technologies B.V. | Direct reduction process for the production of direct-reduced iron with high purity methane |
| CN106521074B (zh) * | 2017-01-13 | 2018-03-30 | 刘冬冬 | 一种利用甲醇裂解生产直接还原铁的设备及工艺 |
| CN106995864A (zh) * | 2017-03-23 | 2017-08-01 | 江苏省冶金设计院有限公司 | 转炉煤气利用系统和利用转炉煤气的方法 |
| KR102105427B1 (ko) | 2018-01-09 | 2020-04-28 | (주)케이텍 | 스크류형의 직접환원철법 냉각장치 |
| KR102112017B1 (ko) | 2018-10-29 | 2020-05-18 | (주)케이텍 | 직접환원철의 고효율 건조를 위한 열풍 타입 고속 건조장치 |
| IT201900002081A1 (it) * | 2019-02-13 | 2020-08-13 | Danieli Off Mecc | Impianto di riduzione diretta e relativo processo |
| IT201900002089A1 (it) * | 2019-02-13 | 2020-08-13 | Danieli Off Mecc | Impianto di riduzione diretta e relativo processo |
| CN109913606A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-21 | 东北大学 | 一种基于感应加热的煤制氢气竖炉炼铁系统及工艺 |
| SE543341C2 (en) * | 2019-04-01 | 2020-12-08 | Greeniron H2 Ab | Method and device for producing direct reduced metal |
| IT202000015472A1 (it) | 2020-06-26 | 2021-12-26 | Danieli Off Mecc | Impianto di riduzione diretta e relativo processo |
| SE544421C2 (en) * | 2020-06-26 | 2022-05-17 | Greeniron H2 Ab | Method and device for producing direct reduced metal |
| CN111961784B (zh) * | 2020-08-31 | 2021-09-07 | 山东大学 | 一种铁矿粉鼓泡床还原反应的方法与系统 |
| CN116888281A (zh) * | 2020-12-18 | 2023-10-13 | 保尔沃特股份公司 | 用于dri制造的智能氢气生产 |
| DE102021112208A1 (de) * | 2021-05-11 | 2022-11-17 | Thyssenkrupp Steel Europe Ag | Verfahren zur Direktreduktion von Eisenerz |
| WO2022251059A1 (en) * | 2021-05-24 | 2022-12-01 | Nucor Corporation | Direct reduced iron system and method using synthetic combustion air |
| CN115491446B (zh) * | 2022-09-21 | 2024-06-21 | 中冶南方工程技术有限公司 | 一种高效利用高炉渣余热的低碳冶炼方法及系统 |
| KR102889683B1 (ko) * | 2022-12-06 | 2025-11-20 | 엠씨씨 캐피탈 엔지니어링 앤드 리서치 인코포레이션 리미티드 | 분위기 조절 가능한 가스 기반 직접 환원 제철 시스템 및 방법 |
| SE546870C2 (en) * | 2023-03-17 | 2025-03-04 | Hybrit Development Ab | A method for the production of carburized sponge iron |
| WO2026078644A1 (en) * | 2024-10-11 | 2026-04-16 | Hyl Technologies, S.A. De C.V. | Methods and systems for direct reduction of iron oxides utilizing ammonia as source of reducing gas |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2821471A (en) * | 1956-12-19 | 1958-01-28 | Texaco Development Corp | Process for reduction of iron ore |
| US3864465A (en) * | 1972-12-15 | 1975-02-04 | Hydrocarbon Research Inc | Production Of High Purity Hydrogen |
| US4363654A (en) * | 1980-04-08 | 1982-12-14 | Geoffrey Frederick | Production of reducing gas for furnace injection |
| US5110350A (en) * | 1983-05-16 | 1992-05-05 | Hylsa S.A. De C.V. | Method of reducing iron ore |
| US4756750A (en) | 1987-04-27 | 1988-07-12 | Air Products And Chemicals, Inc. | Process for the direct reduction of iron ore |
| CN1093883C (zh) * | 1997-10-10 | 2002-11-06 | 伊尔萨有限公司 | 控制直接还原铁渗碳的方法和设备 |
| US6027545A (en) * | 1998-02-20 | 2000-02-22 | Hylsa, S.A. De C.V. | Method and apparatus for producing direct reduced iron with improved reducing gas utilization |
| US6152984A (en) * | 1998-09-10 | 2000-11-28 | Praxair Technology, Inc. | Integrated direct reduction iron system |
| IT1310535B1 (it) * | 1999-02-18 | 2002-02-18 | Danieli Off Mecc | Procedimento di riduzione diretta di materiale metallicoe relativo impianto |
| US6562103B2 (en) * | 2001-07-27 | 2003-05-13 | Uop Llc | Process for removal of carbon dioxide for use in producing direct reduced iron |
| CN1791686A (zh) * | 2003-05-15 | 2006-06-21 | 海尔萨可变资产股份有限公司 | 改善钢铁联合工厂一次能源利用率的方法及设备 |
| ITMI20060158A1 (it) * | 2006-01-31 | 2007-08-01 | Danieli Off Mecc | Processo ed impianto di riduzione |
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