ES3042581T3

ES3042581T3 - Method for operating a coke oven plant

Info

Publication number: ES3042581T3
Application number: ES22809014T
Authority: ES
Inventors: Alessio Ferraris; Riccardo Calcagno
Original assignee: Paul Wurth SA
Current assignee: Paul Wurth SA
Priority date: 2021-10-25
Filing date: 2022-10-20
Publication date: 2025-11-21
Anticipated expiration: 2042-10-20
Also published as: EP4423218A1; LU500783B1; US20240417623A1; WO2023072742A1; CN118139950A; CA3232116A1; EP4423218B1; JP2024539249A; KR20240090237A; TW202317742A; AR127449A1; PL4423218T3; AU2022378412A1

Abstract

Un método para operar una planta de hornos de coque, que comprende los siguientes pasos: (a) suministrar una corriente de gas de alto horno (B) y una corriente de gas de horno de coque (C); (b) tratar una parte (B1) de la corriente de gas de alto horno (B) en una unidad convertidora de CO (30) para obtener una corriente de gas de alto horno tratada; (c) someter la corriente de gas de alto horno tratada en una unidad de agotamiento de CO2 (40) para obtener una corriente primaria de gas de alto horno agotada de CO2 (D); (d) mezclar la corriente primaria de gas de alto horno agotada de CO2 (D) con una proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) en una primera unidad de mezcla (60) para obtener una corriente secundaria de gas de alto horno agotada de CO2 (E); (e) mezclar la corriente secundaria de gas de alto horno agotada de CO2 (E) con una proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) en una segunda unidad de mezcla (70) para obtener una corriente terciaria de gas agotada de CO2 (F). (e) alimentar dicha corriente de gas terciario empobrecido en CO2 (F) a un sistema de combustión inferior de un horno de coque (80) desde la planta de hornos de coque para convertir el carbón en coque, produciendo así un gas de horno de coque (H) y un gas de escape (G); donde las propiedades de la corriente de gas de alto horno secundario empobrecido en CO2 (E) se determinan mediante un primer analizador (65) aguas abajo de la primera unidad de mezcla (60) y se determinan mediante las propiedades de la corriente de gas terciario empobrecido en CO2 (F) en un segundo analizador (75) aguas abajo de la segunda unidad de mezcla (70); en donde la proporción (B2) de la corriente de gas del alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas del horno de coque (C) se controlan en función de dichas propiedades determinadas por dichos analizadores primero (65) y segundo (75) para ajustar al menos uno de los siguientes: contenido de CO2, contenido de CO, contenido de H2, índice de Wobbe, demanda de aire de combustión estequiométrica y poder calorífico inferior en dicha corriente de gas terciaria empobrecida en CO2 (F), controlando así el funcionamiento del sistema de combustión inferior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Método para operar una planta de horno de coque

[0005] Campo técnico.

[0007] La presente invención se refiere en general a un método para operar una planta de horno de coque, así como a una planta de horno de coque correspondiente.

[0009] Técnica anterior.

[0011] Como es bien sabido, las plantas modernas de fabricación de coque o plantas de hornos de coque se construyen en baterías que pueden contener desde tan solo diez hasta más de 100 cámaras de horno de coque. Debido a las dimensiones físicas de las cámaras de coquización (estrechas, largas y altas), a veces se las denomina hornos de ranura. Los hornos son diseñados y operados para permitir la recolección de los productos volátiles que se desprenden del carbón durante el proceso de coquización. El proceso de coquización se opera típicamente de una manera cíclica, repitiendo los siguientes pasos principales: carga; coquización; y empuje (vaciado).

[0013] El calor necesario para operar el proceso de coquización es generalmente proporcionado por la combustión de gases combustibles. Si bien estos gases pueden ser de cualquier naturaleza apropiada, por razones económicas se puede usar gas de alto horno si está disponible dentro de la planta de horno de coque.

[0015] Aún más, dado que la operación de un alto horno es compleja y requiere constantemente tener en cuenta muchos parámetros y modificar variables de entrada para producir arrabio de buena calidad y rendimiento, la composición del gas de alto horno resultante fluctúa de manera más o menos fuerte en el tiempo.

[0017] Por lo tanto, la operación de los sistemas de calentamiento/caldeo de hornos de coque con gas de alto horno está lejos de ser ideal, no solo debido a su bajo poder calorífico, sino también debido a su composición fuertemente fluctuante.

[0019] El documento JP 2006 348063 A divulga un método y un sistema para ajustar la relación de mezcla de gas de alto horno y gas de coquería, en el que el gas mezclado se utiliza para calentar la coquería. El documento JP 2017 189750 A divulga la conversión de CO en CO2 en un convertidor de CO, seguida de la eliminación de CO2.

[0021] Problema técnico.

[0023] Es un objeto de la presente invención proporcionar un método para operar una planta de horno de coque, que puede caldearse con gas de alto horno y, al mismo tiempo, proporcionar un mejor y más confiable calentamiento en el sistema de caldeo mediante la provisión de un control del gas de caldeo más flexible y mejorado en gran medida, con el objetivo particular de mantener los mejores parámetros de combustión y eficiencia de los hornos de coque en cualquier momento. Preferentemente, el método no solo debería ser aplicable a las nuevas plantas de hornos de coque, sino también a las plantas existentes.

[0025] Descripción general de la invención.

[0027] Para lograr este objeto, la presente invención propone, en un primer aspecto, un método para operar una planta de horno de coque, donde el método comprende los pasos de:

[0029] a) proporcionar una corriente de gas de alto horno que comprende monóxido de carbono (CO), dióxido de carbono (CO2) e hidrógeno (H2), y una corriente de gas de horno de coque que comprende hidrógeno, monóxido de carbono y metano (CH4) (y otros hidrocarburos);

[0030] b) tratar una parte de la corriente de gas de alto horno mediante la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono en una unidad convertidora de CO para obtener una corriente de gas de alto horno tratada;

[0031] c) someter la corriente de gas de alto horno tratada del paso b) a una eliminación de dióxido de carbono en una unidad de agotamiento de CO2 para obtener una corriente de gas de alto horno primaria empobrecida en CO2;

[0032] d) mezclar la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 primaria del paso c) con una proporción de la corriente de gas de alto horno en una primera unidad de mezcla para obtener una corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria;

[0033] e) mezclar la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria del paso d) con una proporción de la corriente de gas de horno de coque en una segunda unidad de mezcla para obtener una corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria;

[0034] f) alimentar dicha corriente de gas empobrecido en CO2 terciaria a un sistema de caldeo de un horno de coque de la planta de horno de coque para convertir carbón en coque, de modo de producir así un gas de horno de coque y un gas de escape.

[0035] De acuerdo con la invención, una o más propiedades de la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria se determinan mediante un primer analizador aguas abajo de la primera unidad de mezcla, y una o más propiedades de la corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria se determinan mediante un segundo analizador aguas abajo de la segunda unidad de mezcla. La proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque se controlan en función de dichas propiedades determinadas por dicho primer y segundo analizadores, para ajustar por lo menos una de dichas una o más propiedades seleccionadas del contenido de CO2 (o la concentración de CO2), el contenido de CO (o la concentración de CO), el contenido de H2 (o la concentración de H2), el índice de Wobbe, la demanda estequiométrica de aire de combustión/oxígeno y el poder calorífico inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria, de modo de controlar así la operación del sistema de caldeo.

[0037] En un segundo aspecto, la invención propone una planta de horno de coque, preferentemente configurada para implementar el método para operar una planta de horno de coque aquí descripto, donde dicha planta de horno de coque comprende:

[0039] a) una fuente de gas de alto horno, en particular una red de gas de alto horno, configurada para proporcionar una corriente de gas de alto horno que comprende monóxido de carbono CO, dióxido de carbono CO2 e hidrógeno H2, y una fuente de gas de horno de coque, en particular, una red de gas de horno de coque o el gas de horno de coque producido en la propia planta de horno de coque, configurada para proporcionar una corriente de gas de horno de coque que comprende hidrógeno H2, monóxido de carbono CO y metano CH4 (y otros hidrocarburos);

[0040] b) una unidad convertidora de CO conectada de forma fluida a dicha fuente de gas de alto horno y configurada para tratar (por lo menos) una parte de la corriente de gas de alto horno mediante la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono para obtener una corriente de gas de alto horno tratada; c) una unidad de agotamiento de CO2 conectada de forma fluida a dicha unidad convertidora de CO y configurada para eliminar dióxido de carbono de dicha corriente de gas de alto horno tratada para obtener una corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 primaria;

[0041] d) una primera unidad de mezcla conectada de forma fluida a dicha unidad de agotamiento de CO2 y conectada de forma controlablemente fluida a dicha fuente de gas de alto horno, donde dicha primera unidad de mezcla está configurada para mezclar la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 procedente de la unidad de agotamiento de CO2, con una proporción de la corriente de gas de alto horno para obtener una corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria, donde dicha conexión fluida controlable a dicha fuente de gas de alto horno comprende un regulador controlable de la corriente de derivación de alto horno, tal como una primera válvula controlable;

[0042] e) una segunda unidad de mezcla conectada de forma fluida a dicha primera unidad de mezcla y conectada de forma controlablemente fluida a dicha fuente de gas de horno de coque, donde dicha segunda unidad de mezcla está configurada para mezclar la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria procedente de la primera unidad de mezcla, con una proporción de la corriente de gas de horno de coque para obtener una corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria, donde dicha conexión fluida controlable a dicha fuente de gas de horno de coque comprende un regulador de corriente de gas de horno de coque controlable, tal como una segunda válvula controlable; y

[0043] f) un horno de coque de la planta de horno de coque que comprende un sistema de caldeo conectado de forma fluida a dicha segunda unidad de mezcla y configurado para quemar dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria para convertir carbón en coque de modo de producir así un gas de horno de coque y un gas de escape.

[0045] La planta de horno de coque de acuerdo con la invención comprende además

[0047] - un primer analizador aguas abajo de la primera unidad de mezcla (y aguas arriba de la segunda unidad de mezcla) configurado para determinar una o más propiedades de la corriente secundaria de gas de alto horno empobrecida en CO2;

[0049] - un segundo analizador aguas abajo de la segunda unidad de mezcla (y aguas arriba del sistema de caldeo) configurado para determinar una o más propiedades de la corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria; y

[0050] - una unidad de control configurada para controlar la operación del sistema de caldeo mediante la determinación de la proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque en función de dichas propiedades proporcionadas por dichos analizadores primero y segundo, y mediante el control del regulador de la corriente de derivación de alto horno controlable y el regulador de corriente de gas de horno de coque controlable para ajustar por lo menos una de dichas una o más propiedades seleccionadas del contenido de CO2 (o la concentración de CO2), el contenido de CO (o la concentración de CO), el contenido de H2 (o la concentración de H2), el índice de Wobbe, la demanda estequiométrica de aire de combustión/oxígeno y el poder calorífico inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria.

[0051] El gas de alto horno (BFG, conforme a sus siglas en inglés), también denominado gas superior, es un subproducto de la operación de alto horno que se genera cuando la mena de hierro se reduce con coque a hierro metálico. El gas de alto horno se compone principalmente de nitrógeno, dióxido de carbono y monóxido de carbono y algo de hidrógeno. En los procesos convencionales, el gas de alto horno típicamente contiene alrededor de 45-55 % de N2, alrededor del 15-25 % de CO, alrededor del 15-25 % de CO2 y alrededor del 1 10 % de H2. De acuerdo con la operación o el proceso de alto horno, la fracción volumétrica de monóxido de carbono puede llegar a ser superior al 25 %, mientras que la fracción volumétrica de hidrógeno puede llegar a ser superior al 10 %, alcanzando el 15 % de H2, por ejemplo, en un alto horno con inyección de gas natural.

[0052] Aunque el gas de alto horno generalmente tiene un poder calorífico relativamente bajo y aunque no es un gas ideal, puede usarse en un sistema de caldeo de un horno de coque (batería). Un inconveniente importante, aparte de su poder calorífico generalmente bajo, es que es un residuo o subproducto inevitable de un proceso metalúrgico, cuyo proceso se opera para producir mejor arrabio, cualquiera que sea la composición de este residuo. En consecuencia, esta composición puede variar mucho en el tiempo en función de las condiciones operativas reales del alto horno. Por lo tanto, la operación del horno de coque no solo requiere grandes cantidades de gas de alto horno, sino que, lo que es más importante aún: es muy difícil una operación estable y controlada.

[0054] Si bien se sabe que el problema del bajo poder calorífico del gas de alto horno se reduce añadiendo una cierta proporción de gas de horno de coque, es decir, el gas producido durante la propia operación de coquización, debido a que este gas tiene un poder calorífico superior, esto no permite aliviar significativamente la variabilidad de la composición del gas de alto horno y, por lo tanto, de algunas de sus propiedades relevantes para su uso en un sistema de caldeo de un horno de coque. Por el contrario, el gas de horno de coque es en sí mismo un subproducto cuya composición puede variar por separado con el tiempo, lo que podría exacerbar aún más la operación inestable del sistema de caldeo.

[0056] Los inventores llegaron a la conclusión de que incluso un uso combinado y controlado de gas de alto horno y gas de horno de coque no puede proporcionar de forma confiable un gas cuyas propiedades sean tanto apropiadas como suficientemente constantes para una operación óptima de un sistema de caldeo. Sin embargo, los inventores hallaron que ambos problemas pueden reducirse en gran medida eliminando una gran proporción de CO2 de una porción del gas de alto horno, reduciendo el rendimiento total, pero dejando una mayor proporción de gases caloríficos en la corriente resultante. Además, los inventores identificaron que al proceder de esa manera, en realidad podrían beneficiarse de un grado real y adicional de libertad en el control de las propiedades del gas de caldeo, lo que permitiría un control independiente y, por lo tanto, más confiable de diferentes propiedades del gas resultante. De hecho, los inventores no solo reconocieron que un factor principal de las fluctuaciones de la composición del gas de alto horno es su contenido variable de CO2, sino también que su eliminación (por lo menos parcial) produciría un gas con propiedades deseables y significativamente diferentes. De hecho, al agotar el gas de alto horno de preferentemente (esencialmente) todo su CO2, no solo se puede aumentar el poder calorífico del gas resultante, sino que se mejoran propiedades particularmente importantes del gas de alto horno empobrecido en CO2 en comparación con el gas de alto horno original, p. ej., su índice de Wobbe se incrementa. El índice de Wobbe es una propiedad importante de un gas combustible, ya que los quemadores como los que se usan en el sistema de caldeo generalmente funcionan mejor cuando esta propiedad se mantiene dentro de un rango razonable.

[0058] El hecho de tener ahora dos gases con propiedades muy diferentes, pero que se originan a partir del mismo gas de alto horno económico, proporciona un amplio y flexible espectro de combinaciones mediante las cuales se pueden lograr mejores parámetros de combustión y eficiencia del horno de coque. Por último, pero no menos importante, es una ventaja significativa adicional de la presente invención, que estos beneficios pueden obtenerse concomitantemente con una reducción significativa de emisiones de CO2 en la chimenea de escape del horno de coque.

[0060] Además, dado que el gas de alto horno también contiene cantidades muy variables de CO, sería ventajoso sustraer también este gas del gas de alto horno. Sin embargo, a diferencia del CO2, el CO es, por un lado, más problemático, ya que es altamente tóxico, y su eliminación requeriría medidas de seguridad significativamente más estrictas. Por lo tanto, la invención proporciona la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono mediante cualquier proceso apropiado. El CO2 original y el CO2 recientemente formado se pueden eliminar en una sola operación mediante métodos conocidos, como se detalla más adelante. Por otro lado, y de nuevo contrariamente al CO2, el CO todavía ofrece un cierto poder calorífico, que podría utilizarse de forma valiosa aguas abajo en el sistema de caldeo. Como se explicará con más detalle a continuación, la conversión de CO a CO2 utilizada preferentemente en formas de realización beneficiosas es la así denominada reacción de desplazamiento del gas de agua. Como comprenderá el experto en la técnica, esto reducirá aún más las emisiones de CO2 en la chimenea de escape del horno de coque.

[0062] En consecuencia, la presente invención permite una mayor flexibilidad y confiabilidad en la operación del horno de coque a través de un mejor control de las fluctuaciones caloríficas y de otras propiedades, tales como el índice de Wobbe, al proporcionar un gas de alto horno empobrecido en CO2 secundario, que se obtiene añadiendo cantidades adecuadas y controladas de gas de alto horno original sin tratar mediante la determinación de las propiedades adecuadas del gas aguas abajo de la primera unidad de mezcla, y desviando cantidades adecuadas de gas de alto horno sin tratar, a la primera unidad de mezcla. Preferentemente, las propiedades correspondientes del gas de alto horno ya pueden estar disponibles, tal como a través de un monitoreo en la red de gas de alto horno, o pueden determinarse por separado con un tercer analizador y enviarse a la unidad de control para reducir con mayor precisión las fluctuaciones de la propiedades de la corriente empobrecida en CO2 terciaria.

[0064] Aún más, por lo menos el valor calorífico del gas alimentado al sistema de caldeo se mejora al prever la introducción de una proporción de gas de horno de coque en la corriente de gas de alto horno ahora combinada por lo menos parcialmente empobrecida en CO2 (es decir, la corriente de gas de alto horno empobrecido en CO2 secundaria). De hecho, el gas de horno de coque se forma generalmente calentando carbón a 1100°C en ausencia de aire/oxígeno. Una composición típica del gas de horno de coque comprende, p. ej., hidrógeno (H2 - 55 %), metano (CH4 - 24 %), monóxido de carbono (CO - 8 %), otros hidrocarburos (CnHm - 1,5-3 %). Preferentemente, las propiedades correspondientes del gas del horno de coque pueden estar ya disponibles, tal como a través de un monitoreo en la red de gas del horno de coque, o pueden determinarse por separado con un cuarto analizador, y enviarse a la unidad de control para reducir aún con mayor precisión las fluctuaciones de las propiedades de la corriente empobrecida en CO2 terciaria.

[0066] El monitoreo y el control generales del método se realizan mediante la determinación o el monitoreo continuos de una o más propiedades de la corriente secundaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (es decir, el gas de alto horno empobrecido en CO2 mezclado, cuando es necesario, con gas de alto horno no tratado) y las de la corriente de gas empobrecido en CO2 terciaria (es decir, el gas de alto horno empobrecido en CO2 mezclado cuando sea necesario con gas de alto horno sin tratar y gas de horno de coque) y controlando o comandando reguladores de corriente, tales como las válvulas controlables, colocados dentro de la derivación del gas de alto horno y la alimentación de gas de horno de coque. Naturalmente, se pueden proporcionar más puntos de monitoreo y/o puntos de control, si se considera necesario o útil.

[0068] Ventajosamente, la proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque se controlan sobre la base de dichas propiedades determinadas por dichos analizadores primero y segundo para ajustar por lo menos uno del Índice de Wobbe y el Poder Calorífico Inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria.

[0070] El índice de Wobbe, generalmente denominado lw, se define de la siguiente manera (en MJ/Nm3):

[0071] 1<r>\V — —Vc. si Vc es el poder calorífico superior (o valor calorífico superior) y Gs es la gravedad v/GJ

[0072] específica y

[0074]

[0077] donde pstp es la densidad del gas en condiciones estándares (0°C, 101,325 kPa), paire, stp es la densidad del aire en condiciones estándares, M es la masa molar del gas y Maire es la masa molar del aire, que es alrededor de 28,96 kg/kmol.

[0079] El Poder Calorífico Inferior (LHV; poder calorífico neto; NCV, o poder calorífico inferior; LCV) es una medida de la energía térmica disponible producida por la combustión de un combustible, medida como una unidad de energía por unidad de masa o volumen de sustancia, tal como en kJ/Nm3, asumiendo que el componente de agua de un proceso de combustión permanece en estado de vapor al final de la combustión. Por lo tanto, el LHV generalmente se define como la cantidad de calor liberado por la combustión cuando los productos se enfrían a 150°C, lo que significa que el calor latente de la vaporización del agua (y posiblemente otros productos de reacción) no se recupera.

[0081] En pocas palabras, la invención permite un control confiable y significativamente mejorado de la operación de un sistema de caldeo de horno de coque, al permitir ajustar de manera flexible dentro de rangos significativamente más grandes propiedades importantes del gas de caldeo, tales como el índice Wobbe, mediante la provisión y la combinación controlada de dos gases diferentes del mismo gas de alto horno, y ajustar aún más otras propiedades del gas de caldeo, tales como su Poder Calorífico Inferior, agregando gas de horno de coque según sea necesario o deseable. Además, estos beneficios se logran junto con una reducción significativa de la huella de carbono del proceso de coquización general.

[0083] Preferentemente, la proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque se controlan específica o principalmente para reducir las fluctuaciones en la operación del sistema de caldeo.

[0085] En formas de realización ventajosas, las fluctuaciones en una o más propiedades, seleccionadas del contenido de CO2, el contenido de CO, el contenido de H2, la demanda estequiométrica de aire de combustión/oxígeno, el índice de Wobbe y el poder calorífico inferior, de la corriente empobrecida en CO2 terciaria se reducen por por lo menos el 5 %, preferentemente por lo menos el 10 %, más preferentemente por lo menos el 20 % en comparación con las fluctuaciones de la misma una o más propiedades del gas de alto horno de la fuente o red de gas de alto horno.

[0087] De manera alternativa o adicional, la proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque se controlan específica o principalmente para mantener el Índice de Wobbe cerca de un valor objetivo y/o para elevar el poder calorífico inferior del gas de alto horno.

[0089] En formas de realización ventajosas, el índice de Wobbe de la corriente empobrecida en CO2 terciaria se controla para estar dentro de un rango de /- 20 %, preferentemente /- 15 %, más preferentemente /- 10 % de un valor preestablecido/objetivo del índice de Wobbe (específico del sistema de caldeo).

[0091] En formas de realización ventajosas adicionales, el poder calorífico inferior de la corriente empobrecida en CO2 terciario aumenta por lo menos en 10 %, preferentemente por lo menos en 20 %, más preferentemente por lo menos en 30 % en comparación con el LHV del gas de alto horno de la fuente o red de gas de alto horno. Por lo tanto, típicamente el LHV de la corriente empobrecida en CO2 terciaria es regulado para estar dentro de un rango de 3700 a 5300 kJ/Nm3, preferentemente dentro de un rango de 4100 a 5000 kj/Nm3

[0092] Alternativamente o adicionalmente, la proporción de la corriente de gas de alto horno y la proporción de la corriente de gas de horno de coque se controlan específica o principalmente para reducir el contenido de CO2 en el gas de escape, es decir, para reducir la huella de carbono del proceso de coquización.

[0094] En aún formas de realización ventajosas adicionales, la huella de CO2 del gas de escape del horno de coque se reduce en por lo menos 30 %, preferentemente en por lo menos 60 %, más preferentemente en por lo menos 90 % en comparación con la huella de CO2 del mismo gas de escape cuando se opera sin agotamiento de CO2 (es decir, solo gas de alto horno desde la fuente de gas de alto horno a través de la derivación y el gas del horno de coque); todas las demás condiciones son iguales.

[0096] Como ya se mencionó brevemente con anterioridad, en formas de realización preferidas, el método comprende, en el paso b), el tratamiento de (por lo menos) parte de la corriente de gas de alto horno en la unidad convertidora de CO que implementa una reacción de desplazamiento del gas de agua, donde CO se convierte en presencia de agua (vapor) en CO2 e hidrógeno. Por lo tanto, en la planta de horno de coque, la unidad convertidora de CO preferentemente comprende un reactor de cambio de agua y gas. En tales casos, la generación de más hidrógeno se suma al poder calorífico del gas resultante, al mismo tiempo que permite la eliminación del CO, ahora convertido en CO2.

[0098] La eliminación de dióxido de carbono en la unidad de empobrecimiento de CO2 se puede realizar usando cualquier método conocido y apropiado, tal como uno o más pasos de absorción química y/o adsorción física. Preferentemente, el paso de agotamiento de CO2 comprende uno o más de adsorción física y/o absorción química, tal como adsorción por oscilación de presión (PSA, conforme a sus siglas en inglés), adsorción por oscilación de presión al vacío (VPSA, conforme a sus siglas en inglés), captura con líquido(s) de lavado, etc.

[0099] La unidad de agotamiento de CO2 puede comprender, p. ej., una unidad de absorción y una unidad de depuración. En el absorbedor, un líquido de lavado (tal como, por ejemplo, una solución acuosa de amina) absorbe CO2 (y posiblemente otros gases ácidos, tales como H2S) del gas de alto horno. El líquido de lavado enriquecido en CO2 absorbido se puede conducir a continuación a un depurador, donde se calienta. De ese modo, el líquido de lavado libera el CO2 absorbido, y el líquido de lavado puede reutilizarse en el absorbedor. El CO2 liberado se recupera, se almacena y puede utilizarse para otros fines.

[0101] El líquido de lavado puede ser cualquier líquido de lavado adecuado para la eliminación de CO2 del gas. Por ejemplo, el lavado puede comprender una solución de monoetanolamina (MEA), dietanolamina (DEA), metildietanolamina (MDEA), diisopropilamina (DIPA) y/o diglicolamina (DGA).

[0103] La adsorción por oscilación de presión (PSA) es una técnica utilizada para separar algunas especies de gases de una mezcla de gases bajo presión de acuerdo con las características moleculares de las especies y la afinidad por un material adsorbente. Funciona a temperatura cercana a la ambiente. Los materiales adsorbentes selectivos (p. ej., zeolitas, carbón activado, etc.) se utilizan como material de captura, adsorbiendo preferentemente las especies de gas objetivo a alta presión. Luego, el proceso cambia a baja presión para desorber el gas adsorbido. La adsorción por oscilación de presión al vacío (VPSA) segrega gases de una mezcla gaseosa a una presión cercana a la ambiente; el proceso luego cambia a vacío para regenerar el material adsorbente.

[0105] En ciertas formas de realización, una reacción de desplazamiento del gas de agua (paso b)) puede combinarse con la adsorción por oscilación de presión (paso c)) en un así denominado reactor de desplazamiento del gas de agua mejorado por sorción (SEWGS, conforme a sus siglas en inglés), p. ej., una unidad de adsorción por oscilación de presión (PSA) de lecho múltiple en la que los recipientes se llenan con el catalizador de desplazamiento del gas de agua y el material adsorbente de CO2. Los reactores SEWGS combinan la reacción de desplazamiento del gas de agua catalizada y la separación de CO2 sobre la base de sorbentes sólidos, p. ej., adsorbente de hidrotalcita promovido por K, para efectuar tanto la conversión de CO como la captura de CO2 en una sola unidad.

[0106] En el contexto de la invención, los pasos b) y/o c) no solo pueden combinarse en una sola etapa o aparato, sino que cada paso puede comprender alternativamente más de un tratamiento, en serie o en paralelo, del mismo tipo o de un tipo diferente, si es necesario o deseado.

[0107] En formas de realización ventajosas adicionales, la demanda o el requisito de aire de combustión estequiométrica o la demanda de oxígeno de combustión estequiométrica (es decir, la cantidad de aire u oxígeno requerida para lograr la máxima eficiencia de combustión) son determinados por lo menos por dicho segundo analizador para permitir el control de la cantidad de oxígeno o aire alimentada al sistema de caldeo. En el contexto de la presente invención, los términos "empobrecido en CO2" o "agotamiento de CO2" en el contexto de un gas de alto horno se utilizan para designar dicho gas cuya concentración de CO2 se ha reducido (o la acción de reducir dicha concentración) en comparación con el gas de alto horno original proporcionado por la fuente de gas de alto horno, tal como la red de gas de alto horno o el alto horno directamente desde la parte superior de un alto horno. Después de eliminar el CO2, el gas del alto horno aún puede contener una concentración residual de CO2. En consecuencia, “gas de alto horno empobrecido en CO2” generalmente significa “gas de alto horno con baja concentración de CO2”. En particular, la eliminación de dióxido de carbono en la unidad de agotamiento de CO2 es tal que el contenido o la concentración de CO2 en la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 es como máximo 10 % en volumen, generalmente como máximo 7,5 % en volumen, preferentemente como máximo 5 % en volumen, más preferentemente como máximo 2,5 % en volumen.

[0108] Por lo tanto, en otro aspecto más, la invención propone el uso de un método para operar una planta de horno de coque como se describe en este documento, o el uso de dicha planta de horno de coque para reducir las fluctuaciones en la operación del sistema de caldeo calentado con gas de horno de coque.

[0109] Alternativa o adicionalmente, la invención propone el uso de un método para operar una planta de horno de coque como se describe en este documento, o el uso de dicha planta de horno de coque para mantener el índice de Wobbe cerca de un valor preestablecido u objetivo y para elevar el poder calorífico inferior del gas de alto horno.

[0110] Alternativa o adicionalmente, la invención propone el uso de un método para operar una planta de horno de coque como se describe aquí, o el uso de dicha planta de horno de coque para reducir el contenido de CO2 (no renovable) en el gas de escape, es decir, para reducir la huella de CO2 del gas de escape o del proceso de coquización en general.

[0111] El método y la planta de horno de coque de acuerdo con una o más de las formas de realización descriptas en el presente documento obtienen por lo menos algunos de los siguientes resultados y beneficios:

[0112] Reducciones de la huella de CO2 del 30 % al 90 % y más en la chimenea de la planta de horno de coque. La emisión final de CO2 se puede ajustar de acuerdo con la regulación térmica de una batería de horno de coque nueva o existente, manteniendo las mejores condiciones de combustión en los conductos de calefacción, regulando el LHV del gas de entrada al gas de horno de coque y/o el índice de Wobbe, a través de la derivación y las regulaciones que se describen en este documento.

[0113] Una unidad de control/automatización dedicada (integrada en la automatización existente o como módulo independiente) puede gestionar los puntos de consigna o valores objetivo, con el fin de adaptarse a las mejores condiciones de combustión y/o las mínimas emisiones de CO2.

[0114] La instrumentación estándar es en su mayoría suficiente para analizar y proporcionar los datos necesarios para calcular en línea las características de las corrientes necesarias para evaluar el punto de ajuste óptimo de los circuitos de regulación.

[0115] Se puede proporcionar un módulo de automatización dedicado para registrar la entrada de gas térmico de forma continua, y que ajustará los puntos de ajuste de las válvulas reguladoras a fin de mantener la entrada térmica necesaria a la batería, ajustando el LHV del gas del horno de coque al gas de entrada y el Índice de Wobbe según resultados de la combustión. El caudal de la corriente de gas de alto horno empobrecido en CO2 se puede ajustar tanto para obtener emisiones mínimas de CO2 en la chimenea como para una combustión eficiente manteniendo bajo control el índice Wobbe y el LHV mínimo en el sistema de calefacción regenerativo. La corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 se puede usar como tal como una alternativa al calentamiento convencional solo de gas de alto horno, y tiene en cualquier caso un LHV más alto y un índice de Wobbe ajustado en comparación con el gas de alto horno aguas arriba, y produce emisiones de CO2 más bajas que en los casos de gas puro de alto horno y gas mixto.

[0116] Más aún, en el caso de indisponibilidad temporal de la unidad de agotamiento de CO2, no es necesario detener la batería del horno de coque, sino que se puede alimentar a través de la derivación de gas de alto horno, junto con el enriquecimiento del gas del horno de coque.

[0118] El método de la invención se puede implementar tanto en una nueva planta de horno de coque como en las existentes, de modo de ofrecer así una forma rentable de actualizar las plantas existentes y permitir una nueva flexibilidad en la operación, mejor control y eficiencia del sistema de caldeo y/o emisiones reducidas de CO2.

[0119] El método de operación de una planta de coque descripto en este documento permite la gestión flexible de las diferentes corrientes mediante algoritmos que apuntan a optimizar por lo menos uno de las emisiones de CO2 (de modo de favorecer la corriente primaria de BFG empobrecida en CO2 en la primera unidad de mezcla), los parámetros de combustión del horno de coque (al estabilizar el índice de Wobbe o al ajustar el LHV en la corriente terciaria empobrecida en CO2) y/o la estabilización de la entrada térmica (al reducir las fluctuaciones de las una o más propiedades, tales como el índice de Wobbe y/o el LHV, en la corriente empobrecida en CO2 terciaria).

[0121] Finalmente, es una ventaja particular de la invención el hecho de que pueda implementarse tanto en una planta de horno de coque nueva como en una existente.

[0123] Breve descripción de los dibujos.

[0125] Ahora se describirá una forma de realización preferida, a modo de ejemplo, con referencia al dibujo adjunto en el que:

[0127] La Figura 1 es una vista esquemática de una forma de realización de una (parte de una) planta de horno de coque.

[0129] Los detalles y las ventajas adicionales de la presente invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de varias formas de realización no limitativas con referencia al dibujo adjunto.

[0131] Descripción de las formas de realización preferidas.

[0133] En la Figura 1 se representa esquemáticamente una forma de realización del método de operación de una planta de horno de coque, o de una forma de realización de dicha planta de horno de coque en sí misma.

[0134] Un horno de coque o una batería de horno de coque 80 se alimenta con una corriente de alimentación del horno de coque que es la denominada corriente terciaria empobrecida en CO2 F, que se produce principalmente a partir de una corriente B de gas de alto horno (BFG) (inicial) de una fuente de BFG, tal como una red de BFG 10, y una proporción de la corriente de gas de horno de coque (COG) C de una fuente de COG, tal como una red de COG, o usando la corriente H de gas de horno de coque directamente desde el horno de coque.

[0135] Como se puede ver en la Figura 1, la parte B1, es decir, una primera parte, de la corriente B de BFG se alimenta primero a una unidad convertidora de CO 30 para convertir por lo menos una parte, preferentemente esencialmente la totalidad, tal como > 90 % en moles, preferentemente > 95 % en moles, más preferentemente > 99 % en moles, del monóxido de carbono CO contenido en el BFG, a dióxido de carbono. Ventajosamente, la unidad convertidora de CO comprende un reactor de desplazamiento del gas de agua para convertir el CO en presencia de vapor de agua en CO2 y H2. La conversión de CO no solo reduce significativamente el contenido de CO tóxico y no solo permite su eliminación junto con el CO2 original en el siguiente paso, sino que también permite recuperar la energía aún contenida en el CO mediante la generación de hidrógeno adicional.

[0136] El BFG tratado resultante entra después en una unidad de agotamiento de CO240 para capturar y eliminar la mayor parte del CO2 (original y producido por la unidad convertidora de CO 30). La captura y la eliminación se pueden realizar mediante cualquier técnica adecuada, tal como uno o más procesos de adsorción física y/o absorción química, p. ej., Adsorción por oscilación de presión (PSA), adsorción por oscilación de presión al vacío (VPSA) y captura con líquido(s) de lavado. La reducción global de CO2 depende de los contenidos iniciales de CO y CO2, y de los procesos utilizados tanto en la unidad convertidora de CO como en la unidad de agotamiento de CO2. Generalmente, sin embargo, se pueden lograr reducciones de más del 85 %, más preferentemente más del 90 %, o incluso por encima del 95 %, en la huella de CO2 dentro de la corriente primaria de BFG empobrecida en CO2 que sale de la unidad de agotamiento de CO2, en comparación con el BFG B inicial (o B1 o B2).

[0138] La corriente D de BFG primaria empobrecida en CO2 resultante se alimenta después a una primera unidad de mezcla 60, donde se mezcla o se puede mezclar con una proporción de B2, es decir, una segunda parte, de BFG inicial, si es necesario, para ajustar una o más de sus propiedades, tales como el contenido de CO2, el contenido de CO, el contenido de H2, el índice de Wobbe y el poder calorífico inferior. El ajuste de estas una o más propiedades está controlado por una unidad de control (no mostrada) sobre la base de la medición de estas propiedades realizada por un primer analizador 65 ubicado aguas abajo de la primera unidad de mezcla 60, y controlando la cantidad de<b>F<g>B2 añadida a la primera unidad de mezcla 60 a través de la línea de derivación de BFG actuando sobre el regulador de la corriente de derivación de BFG 15, que puede ser, p. ej., una válvula controlable. La corriente de tratamiento de BFG, es decir, la parte B1, y la corriente de derivación de BFG, es decir, la proporción B2, suman la cantidad total de la corriente B de BFG.

[0140] El control del regulador de la corriente de derivación de BFG 15 se puede hacer para utilizar predominantemente BFG empobrecido en CO2, de modo de favorecer el uso de la corriente primaria D de BFG empobrecida en CO2, a fin de reducir así significativamente el contenido total de CO2 en el escape G en la chimenea 90 del horno de coque 80. Alternativamente, el control del regulador de corriente de derivación 15 de BFG se puede hacer para reducir predominantemente las fluctuaciones de una o más de las propiedades anteriormente mencionadas, ajustando el flujo a través de la línea de derivación para enderezar lo mejor posible dichas una o más propiedades, por lo menos siempre que esto sea posible dentro de las tasas de las corrientes de mezcla B2 y D. Naturalmente, el control del regulador de la corriente de derivación de BFG 15 también se puede hacer para el mejor logro entre la reducción del contenido total de CO2 en el escape G y la reducción de las fluctuaciones.

[0142] Incluso con la reducción en la fluctuación de dichas una o más propiedades, que se puede lograr usando por lo menos parte de la corriente principal D de BFG empobrecida en CO2 en lugar de solo la corriente inicial de BFG B2, generalmente será necesario o deseable añadir de forma controlada una proporción de gas de horno de coque por estas mismas razones, es decir, reducir la fluctuación y/o aumentar el poder calorífico de la corriente de gas D.

[0144] Por lo tanto, la corriente primaria E de BFG empobrecida en CO2 que sale de la primera unidad de mezcla 60 se alimenta a una segunda unidad de mezcla 70 junto con una proporción de la corriente C de GOG de gas de horno de coque, donde dicha proporción es controlable a través del regulador 25 de corriente de COG. Nuevamente, el control de dicho regulador se realiza ventajosamente sobre la base de una o más de las propiedades anteriormente mencionadas determinadas por el segundo analizador 75 aguas abajo de la segunda unidad de mezcla 70.

[0146] Asimismo, el control del regulador de corriente de COG 25 puede hacerse para usar predominantemente BFG E empobrecido en CO2 secundario, de modo de "mantener" así la reducción en el contenido total de CO2 en el escape G en la chimenea 90 del horno de coque 80. Alternativamente, el control del regulador de corriente de COG 25 se puede hacer para reducir predominantemente las fluctuaciones de una o más de las propiedades anteriormente mencionadas dentro de la corriente terciaria empobrecida en CO2, ajustando el flujo de la corriente de COG C para enderezar lo mejor posible dichas una o más propiedades, por lo menos siempre que esto sea posible dentro de las tasas de las corrientes de mezcla C y E. Nuevamente, el control del regulador de la corriente COG 25, naturalmente, también se puede efectuar para el mejor logro entre la reducción del contenido total de CO2 en el escape G y la reducción de dichas fluctuaciones.

[0148] Si es necesario o deseable, se pueden proporcionar analizadores adicionales, tales como un tercer analizador 10.5 que determina las una o más propiedades de la corriente B de BFG inicial, y/o un cuarto analizador 20.5 que determina las una o más propiedades de la corriente C de COG. Los valores de las propiedades determinadas se pueden alimentar a la unidad de control para mejorar aún más el control de la composición, y por lo tanto, de las propiedades, de la corriente empobrecida en CO2 terciaria que se alimentará al sistema de caldeo del horno de coque 80.

[0150] En el horno de coque (batería), el carbón se convierte en coque con el calor producido por el sistema de caldeo que quema la corriente terciaria empobrecida en CO2 F. La combustión produce una corriente de escape G, y la operación de coquización produce un gas de horno de coque H, que, como se mencionó anteriormente, se puede usar como fuente de COG en la corriente C de COG.

[0152] Como ejemplo de lo que se puede lograr con la presente invención, se hace referencia a la siguiente tabla, que muestra algunas mejoras cuando se opera de acuerdo con la invención (gas empobrecido en CO2 terciario) en comparación con la operación con BFG y COG mezclados, sin agotamiento de CO2 (gas de alto horno convencional mezclado y gas de horno de coque): mientras que el LHV puede elevarse razonablemente, las emisiones de CO2 en la chimenea pueden reducirse significativamente.

[0153]

[0155] Leyenda:

[0156] 10 Red de gas de alto horno (BFG)

[0157] 10.5 Tercer analizador

[0158] 15 Regulador de corriente de derivación de BFG

[0159] B Corriente de BFG inicial

[0160] B1 Corriente de tratamiento de BFG, así denominada parte de corriente de BFG inicial B2 Corriente de derivación de BFG, así denominada proporción de corriente de BFG inicial 20 Red de gas de horno de coque (COG)

[0161] 20.5 Cuarto analizador

[0162] 25 Regulador de corriente de COG

[0163] C Corriente de COG

[0164] 30 Unidad convertidora de CO

[0165] 40 Unidad de agotamiento de CO2

[0166] D Corriente de BFG empobrecida en CO2 primaria

[0167] 60 Primera unidad de mezcla

[0168] 65 Primer analizador

[0169] E Corriente de BFG empobrecida en CO2 secundaria

[0170] 70 Segunda unidad de mezcla

[0171] 75 Segundo analizador

[0172] F Corriente empobrecida en CO2 terciaria

[0173] 80 Horno de coque, batería de horno de coque

[0174] G Corriente de escape de horno de coque, corriente de escape

[0175] 90 Chimenea de escape

[0176] H Gas de horno de coque producido en el horno de coque

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un método para operar una planta de horno de coque, donde el método comprende los pasos de:

a) proporcionar una corriente de gas de alto horno (B) que comprende monóxido de carbono CO, dióxido de carbono CO2 e hidrógeno H2, y una corriente de gas de horno de coque (C) que comprende hidrógeno H2, monóxido de carbono CO y metano CH4;

b) tratar una parte (B1) de la corriente de gas de alto horno (B) mediante la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono en una unidad convertidora de CO (30) para obtener una corriente de gas de alto horno tratada;

c) someter la corriente de gas de alto horno tratada del paso b) a una eliminación de dióxido de carbono en una unidad de agotamiento de CO2 (40) para obtener una corriente de gas de alto horno primaria empobrecida en CO2 (D);

d) mezclar la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2(D) del paso c) con una proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) en una primera unidad de mezcla (60) para obtener una corriente secundaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (E);

e) mezclar la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria (E) del paso d) con una proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) en una segunda unidad de mezcla (70) para obtener una corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F );

f) alimentar dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F) a un sistema de caldeo de un horno de coque (80) de la planta de horno de coque para convertir carbón en coque de modo de producir así un gas de horno de coque (H) y un gas de escape (G);

donde las propiedades de la corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria (E) se determinan mediante un primer analizador (65) aguas abajo de la primera unidad de mezcla (60), y las propiedades de la corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F) se determinan mediante un segundo analizador (75) aguas abajo de la segunda unidad de mezcla (70); donde la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) se controlan en función de dichas propiedades determinadas por dichos analizadores primero (65) y segundo (75) para ajustar por lo menos uno del contenido de CO2, el contenido de CO, el contenido de H2, el índice de Wobbe, la demanda de aire de combustión estequiométrica y el poder calorífico inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F), de modo de controlar así la operación del sistema de caldeo.

2. El método como se reivindica en la reivindicación 1, en el que la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) se controlan sobre la base de dichas propiedades determinadas por dicho primero (65) y segundo (75) analizadores para ajustar por lo menos uno del índice de Wobbe y el poder calorífico inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F).

3. El método como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) se controlan para reducir las fluctuaciones en la operación del sistema de caldeo.

4. El método como se reivindica en la reivindicación 1 o 2, en el que la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) se controlan para reducir el contenido de CO2 en el gas de escape (G) y/o huella de CO2 del gas de escape (G).

5. El método como se reivindica en las reivindicaciones anteriores, en el que la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) se controlan para lograr un valor objetivo de Índice de Wobbe y/o para aumentar el Valor Calorífico Inferior de la corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F).

6. El método como se reivindica en la reivindicación 5, en el que el Índice de Wobbe de la corriente empobrecida en CO2 terciaria se controla para estar dentro de un rango de /- 20 %, preferentemente /- 15 %, más preferentemente /- 10 % de un valor objetivo preestablecido del índice de Wobbe; y/o en el que el índice de Wobbe de la corriente empobrecida en CO2 terciaria es regulado para estar dentro de un rango de 3,5 a 7 MJ/Nm3, preferentemente dentro de un rango de 5 a 6 MJ/Nm3.

7. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en el que el Poder Calorífico Inferior de la corriente empobrecida en CO2 terciaria se eleva por lo menos en 10 %, preferentemente por lo menos en 20 %, más preferentemente por lo menos en 30 % en comparación con el Poder Calorífico Inferior del gas de alto horno de la fuente de gas de alto horno; y/o en el que el poder calorífico inferior de la corriente empobrecida en CO2 terciaria se controla para estar dentro de un rango de 3700 a 5300 kJ/Nm3, preferentemente, dentro de un rango de 4100 a 5000 kj/Nm3.

8. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde, en el paso b), el tratamiento de la parte (B1) de la corriente de gas de alto horno (B) en la unidad convertidora de CO (30) comprende una reacción de desplazamiento del gas de agua.

9. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en el paso c), la eliminación de dióxido de carbono en la unidad de agotamiento de CO2 (40) comprende uno o más de adsorción física y/o absorción química, tal como la Adsorción por Oscilación de Presión (PSA), la Adsorción por Oscilación de Presión al Vacío (VPSA) y la captura con líquido(s) de lavado.

10. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que ambos pasos b) y c) se efectúan en un reactor de desplazamiento del gas de agua mejorado por sorción.

11. El método como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que, en el paso c), la eliminación de dióxido de carbono en la unidad de agotamiento de CO2 (40) es tal que el contenido de CO2 de la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (D) es como máximo 7,5 % en volumen, preferentemente como máximo 5 % en volumen, más preferentemente como máximo 2,5 % en volumen.

12. Una planta de horno de coque que comprende:

a) una fuente de gas de alto horno, en particular una red de gas de alto horno (10), configurada para proporcionar una corriente de gas de alto horno (B) que comprende monóxido de carbono CO, dióxido de carbono CO2 e hidrógeno H2, y una fuente de gas de horno de coque, en particular una red de gas de horno de coque (20), configurada para proporcionar una corriente de gas de horno de coque (C) que comprende hidrógeno H2, monóxido de carbono CO y metano CH4;

b) una unidad convertidora de CO (30) conectada a dicha fuente de gas de alto horno y configurada para tratar una parte (B1) de la corriente de gas de alto horno (B) mediante la conversión de monóxido de carbono en dióxido de carbono para obtener una corriente de gas de alto horno tratada;

c) una unidad de agotamiento de CO2 (40) conectada a dicha unidad convertidora de CO (30) y configurada para eliminar dióxido de carbono de dicha corriente de gas de alto horno tratada para obtener una corriente de gas de alto horno primaria empobrecida en CO2 (D);

d) una primera unidad de mezcla (60) conectada a dicha unidad de agotamiento de CO2 (40) y conectada de manera controlable a dicha fuente de gas de alto horno, donde dicha primera unidad de mezcla (60) está configurada para mezclar la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (D) de la unidad de agotamiento de CO2 (40) con una proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) para obtener una corriente de gas de alto horno empobrecida en CO2 secundaria (E), donde dicha conexión controlable a dicha fuente de gas de alto horno comprende un regulador de corriente de derivación de alto horno controlable (15);

e) una segunda unidad de mezcla (70) conectada a dicha primera unidad de mezcla (60) y conectada de manera controlable a dicha fuente de gas de horno de coque, donde dicha segunda unidad de mezcla (70) está configurada para mezclar la corriente secundaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (E) de la primera unidad de mezcla (60) con una proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) para obtener una corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F), donde dicha conexión controlable a dicha fuente de gas de horno de coque comprende un regulador de corriente de gas de horno de coque controlable (25);

f) un horno de coque (80) de la planta de horno de coque que comprende un sistema de caldeo conectado a dicha segunda unidad de mezcla (70) y configurado para quemar dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F) para convertir el carbón en coque, de modo de producir así un gas de horno de coque (H) y un gas de escape (G);

donde la planta de horno de coque comprende además un primer analizador (65) aguas abajo de la primera unidad de mezcla (60), configurado para determinar las propiedades de la corriente secundaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (E), y un segundo analizador (75) aguas abajo de la segunda unidad de mezcla (70) configurado para determinar las propiedades de la corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F); una unidad de control configurada para controlar la operación del sistema de caldeo mediante la determinación de la proporción (B2) de la corriente de gas de alto horno (B) y la proporción de la corriente de gas de horno de coque (C) sobre la base de dichas propiedades proporcionadas por dicho primer (65) y segundo (75) analizadores, y mediante el control del regulador de corriente de derivación de alto horno controlable (15) y el regulador de corriente de gas de horno de coque controlable (25), a fin de ajustar por lo menos uno del contenido de CO2, el contenido de CO, el contenido de H2, el Índice de Wobbe, la demanda estequiométrica de aire de combustión y el Poder Calorífico Inferior en dicha corriente de gas empobrecida en CO2 terciaria (F).

13. La planta de horno de coque como se reivindica en la reivindicación 12, en la que la unidad convertidora de CO (30) comprende un reactor de cambio de agua y gas.

14. La planta de horno de coque como se reivindica en las reivindicaciones 12 o 13, en la que la unidad de agotamiento de CO2 (40) comprende uno o más de un dispositivo de adsorción física y/o dispositivo de absorción química, tal como un dispositivo de Adsorción por Oscilación de Presión (PSA), un dispositivo de Adsorción por Oscilación de Presión al Vacío (VPSA) y un dispositivo de captura de líquidos de lavado.

15. La planta de horno de coque como se reivindica en la reivindicación 12, en la que tanto la unidad convertidora de CO (30) como la unidad de agotamiento de CO2 (40) están formadas por un reactor de cambio de agua y gas mejorado por sorción.

16. La planta de horno de coque como se reivindica en cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, en la que la unidad de agotamiento de CO2 (40) se opera de manera que el contenido de CO2 de la corriente primaria de gas de alto horno empobrecida en CO2 (D) es como máximo 7,5 % en volumen, preferentemente como máximo 5 % en volumen, más preferentemente como máximo 2,5 % en volumen.