JPH10505387A - 酸化鉄含有材料の直接還元における金属ダストの回避法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 酸化鉄含有材料の直接還元法が開示される。合成ガスが、酸化鉄含有材料の直接還元の間に生成されるトップガスと混合され、酸化鉄含有材料の直接還元用の還元ガスとして用いられる。還元ガス中のＣＯ含有量によって生ずる金属ダストを、簡単な技術及び装置で低減または排除するために、還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比を１から３の予め決められた値にセットする。

Description

【発明の詳細な説明】 酸化鉄含有材料の直接還元法 本発明は、合成ガス(Synthesegas)を、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガス(Topgas)と混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するためのＣｏ−及び Ｈ₂含有還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元法、並びに、この方 法を実施するためのプラントに関する。 このタイプの方法は、米国特許第２７５２２２３４号公報米国特許第５０８２ ２５１号公報、及び欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって知られてい る。 欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって、微細鉱石の還元は、下式に 従うＨ₂との排他的ではない強い吸熱反応を介して起こるが、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３Ｈ₂ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ₂Ｏ − ΔＨ 発熱反応である下式に従うＣＯとの反応も起こることが知られている。 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｃ₂Ｏ ＋ ΔＨ しかしながら、ＣＯ含有還元ガスと接触させられる金属プラント部材は、腐食 による高ストレスを受け、その結果、技術文献において「金属ダスト(metal dus ting)」と呼ばれる金属分解を生ずる。金属ダストは、高温において多量に発生 しがちであり、プラント部材が高温の還元ガスに接触するので、特に危険である 。最初に述べた方法を実施するプラントでは、これらの部材は、まず最初に、直 接還元に用いられるリアクターであり、還元ガスを還元温度まで加熱するヒータ ーである。 金属ダストを低減または無くすために、還元ガスに所定量のイオウを添加する ことが知られており、これは、羽口を通してＨ₂Ｓを吹き込むことによって達成 される。このようなＨ₂Ｓガスの混合は、技術的に複雑であるばかりでなく非常 に高価であり、さらに、還元ガス中のＨ₂Ｓ含有量を、還元ガスの化学組成の関 数として、均一かつ所定の値に調整するといった手続上の困難性を含んでいる。 本発明は、これらの欠点及び困難性を無くすことを目的とし、最初に定義した 種類の方法及びそれを実施するためのプラントを提供するという目的を有する。 それにより、還元ガス中のＣＯ含有量が増加しても、簡単な方法で金属ダストの 発生を最小又は皆無にし、特に、手法上及び構造上単純で低コストの方法で、金 属プラント部材の寿命を極めて長くすることができる。 本発明では、この目的は、還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比の所定の値を１から３に 、好ましくは１．５から２．０に調整することにより達成される。 それにより、還元ガスに含まれるＣＯの金属、特にスチールに対する反応活性 を決定的に低下させることができ、従って、方法的に有利なＦｅ₂Ｏ₃との発熱反 応を可能にするＣＯ含有量を断念することなく、直接還元プラントの修理作業の 必要性も低減することができる。 好ましくは、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、天然ガス(Erdgas)から合成ガスを製造 するためのリフォーマーの操作特性を、リフォーマーに供給するときの蒸気／天 然ガス比を変えることによって、即ち、好ましくはその値を３から４．５、特に その値を約３．５に調整することにより行われる。 本発明の変形例によると、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、リフォーマー中の水蒸気 と天然ガスから製造され、次いでＣＯ変換されてＨ₂含有量を増加させる再生ガ スの一部を、トッブガスと直接、即ちＣＯ変換無しで混合し、直接混合された再 生ガスの量を変化させることによって行われる。 他の好ましい変形法は、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、還元ガスと して用いる前にＣＯ₂スクラビング(Wasche)を施すことを含み、ＣＯ／ＣＯ₂比の 調整は、再生ガスの少なくとも一部を、ＣＯ₂スクラビングを避けて、還元ガス と直接混合することによって行われることを特徴とする。 さらに、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、適当にＣＯ₂スクラビング を施してもよいが、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、トップガスの少なくとも一部を、 ＣＯ₂スクラビングを避けて、還元ガスと直接混合することによって行われる。 他の好ましい変形法では、再生ガス及びトップガスの両方に、還元ガスとして 用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、スクラビングさ れたガスにＣＯ₂の一部を残すという観点から、ＣＯ₂スクラビングのスクラビン グの程度を変化させることによって行われることを特徴とする。 金属ダストをさらに低減させるには、還元ガスに、トップガスとともに、還元 ガスに含まれるイオウの少なくとも一部をＨ₂Ｓの形態で添加し、加熱及び直接 還元を起こすのが有利である。Ｈ₂Ｓの含有量は、２０から４０ｐｐｍの範囲、 好ましくは、トップガスを用いて還元ガス中に約２５ｐｐｍの量に調整するのが 有利である。 酸化鉄含有材料が十分なイオウを含まない場合、黄鉄鉱などの亜硫酸材料を添 加するのが好ましい。 この方法を実施するためのプラントは、酸化鉄含有材料を還元する少なくとも １つの直接還元リアクター、この直接還元リアクターに導入する還元ガス供給ダ クト、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアクターから 奪うトップガス排出ダクト、リフォーマー、リフォーマーから分岐し、トップガ ス排出ダクトに連通した再生ガスダクトを具備し、再生ガス及びトップガスから 形成された還元ガスが還元ガス供給ダクトを通って直接還元リアクターに導入さ れ、再生ガスダクト及びトップガス排出ダクトの両方がＣＯ₂スクラバーに延設 され、この還元ガス供給ダクトがＣＯ₂スクラバーから直接還元リアクターまで 延設されており、前記再生ガスダクトが、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダ クトによって還元ガス供給ダクトと連通していることを特徴とする。 好ましくは、トップガス排出ダクトは、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダ クトによって、還元ガス供給ダクトに連通している。 好適には、バイパスダクトは、ＣＯ₂、必要ならＨ₂Ｓ測定手段を介して作動す る制御バルブを具備している。 好ましい実施態様では、リフォーマーに続いて再生ガス用のＣＯ変換器を設け るが、再生ガスの一部の量のためのバイパスダクトによってバイパスされてもよ い。 以下に、本発明を、好ましい実施態様に従う工程図を示す図面によってさらに 詳細に説明する。 本発明のプラントは、順次接続された４つの流動床リアクター１〜４を具備し 、微細鉱石のような酸化鉄含有材料が、鉱石供給ダクト５を通して第１の流動床 リ アクター１に供給され、そこで還元温度への加熱（または前還元）が行われ、続 いて、輸送ダクト６を介して一の流動床リアクターから他の流動床リアクターへ 順次送られる。完全に還元された材料（海綿鉄）が、ブリケッティング装置７に おいて熱ブリケットされる。必要ならば、還元された鉄は、図示しない不活性ガ ス系によってブリケット中の再酸化から保護してもよい。 第１の流動床リアクター１に微細鉱石を導入する前に、詳細には述べないが、 乾燥及び篩にかけるといった鉱石調製をおこなう。 還元ガスは、一方の流動床リアクター４から、他方の流動床リアクター３〜１ へ向けて、鉱石の流れと反対に流し、最後の流動床リアクター１から排出される 。ガスの流動方向から見ると、トップガスとしてトップガス排出ダクト８を通っ て排出され、冷却され、ウェットスクラバー９でスクラビングされる。 再生ガスの生成は、リフォーマー１０においてダクト１１から与えられた天然 ガスを再生し、脱亜硫酸プラント１２で脱亜硫酸することによって行われる。リ フォーマー１０から放出される天然ガス及び蒸気から形成されたガスは、Ｈ₂、 ＣＯ、ＣＨ₄、Ｈ₂Ｏ及びＣＯ₂から実質的になる。この再生天然ガスは、再生ガ スダクト１３を通って数個の熱交換器１４に供給され、８０から１５℃に冷却さ れて、ガスから水分が凝結除去される。 再生ガスダクト１３は、トップガス排出ダクト８の、トッブガスがコンプレッ サ１５で圧縮された後方に接続されている。このように形成された混合ガスは、 ＣＯ₂スクラバー１６を通ってＣＯ₂及びＨ₂Ｓを取り除かれる。即ち、還元ガス が得られる。この還元ガスは、還元ガス供給ダクト１７を介して、ガスヒーター １８において約８００℃の還元ガス温度まで加熱される。このヒーター１８は、 ガス流動の方向から見ると、ＣＯ₂スクラバー１６の次に配置され、還元ガスを 第１の流動床リアクター４に与え、そこで還元ガスが微細鉱石と反応して直接還 元された鉄を生成する。流動床リアクター４から１は連続して配設され、還元ガ スは一の流動床リアクターから他の流動床リアクターへ接続ダクト１９を介して 移動する。 トップガスの一部は、Ｎ₂等の不活性ガスが豊富化することを避けるために、 ガス循環系８、１７、１９から流出する。流出したトップガスは、分岐ダスト２ ０ ２０を介して還元ガス加熱用ヒーター１８に与えられ、そこで燃焼する。供給ダ クト２１を介して供給される天然ガスを追加することによって、エネルギー節約 が可能である。 リフォーマー１０から放出される再生天然ガス及びリフォーマースモークガス のかなりの熱が、回収熱交換器２２において、脱亜硫酸プラント１２を通過した 後の天然ガスの前加熱、再生に必要な蒸気の生成、及びダクト２３を介してガス ヒーター１８に供給される爆発性空気、並びに、もし必要なら、還元ガスの前加 熱に利用される。ダクト２４を介してリフォーマー１０に供給される爆発性空気 も、同様に前加熱される。 金属ダストを回避又は実質的に低減するために、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３好 ましくは１．５から２．０の範囲に調整するために、本発明の第１の変形例では 、リフォーマーに供給する蒸気／天然ガス比を変化させるが、蒸気／天然ガス比 は、好ましくは３から４．５の範囲、特に約３．５に調整され、この目的のため に、各々符号２５及び２６で表される調整又は制御バルブは、還元ガスのＣＯ／ ＣＯ₂比を測定する測定部基地２７から調整又は制御が可能である。 図から明らかなように、再生ガスは、少なくともその一部が、ＣＯ₂スクラバ ーに供給される前に、ＣＯ変換器２８に供給されて、Ｈ₂含有量が増加される。 再生ガスの残りの部分は、ＣＯ変換器をバイパスするバイパスダクト２９を介し て、トップガスと直接混合される。それによって、ＣＯ含有量を所定の値に調整 することができ、金属ダストを回避するこの方法によっても所定のＣＯ／ＣＯ₂ 比に調整することができる。 さらに、ＣＯ／ＣＯ₂比の所定値への調整は、トップガスの一部を、ＣＯ₂スク ラバー１６を避けたバイパスダクト３０を介して還元ガス供給ダクト１７に直接 注入することによって行ってもよい。さらに、再生ガスの一部も、ＣＯ₂スクラ バー１６をバイパスしたバイパスダクト３１を介して還元ガス供給ダクト１７に 直接供給してもよく、この場合のバイパスダクト３１は、再生ガスダクト１３か ら分岐している。 全てのバイパスダクト２９、３０、３１は、調整又は制御バルブ３２、３３、 ３４を備え、測定基地２７によってなされる還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比の測定に 基 づいて調整または制御される。 還元ガス中の所定のＣＯ／ＣＯ₂比は、全てのトップガス及び全ての再生ガス をＣＯ₂スクラバー１６に通し、ＣＯ₂スクラバーの洗浄除去レベルを、ＣＯ₂の 一部（従ってＨ₂Ｓの一部）がＣＯ₂スクラバー１６から放出されるガス中に残る ように調整することによって調整してもよい。これは、バルブ３２、３３、３４ を備えたバイパスダクト２９、３０、３１等の付加的な手段が無く、全てのガス 量、即ち全てのトップガスと全ての再生ガスとをＣＯ₂スクラバーに通すだけで 、そのような量に配分できるので有利である。 流動床リアクター１から放出されるトップガスは、鉱石のイオウ含有量に依存 して、４０から１４０ｐｐｍＶの範囲のＨ₂Ｓガ含有量を持つ。Ｈ₂Ｓガスは、微 細鉱石を還元温度まで加熱している間、または微細鉱石の前還元の間に、各々生 成される。 還元ガスの増加したＨ₂Ｓ含有量は、金属ダストの発生も低下させるので、も はやＣＯ₂スクラバーによってトップガスから完全に洗浄除去されず、還元ガス に設定されたＨ₂Ｓの比率を考慮されてトッブガスから還元ガスに供給される。 この場合、これは、ＣＯ₂スクラバー１６をバイパスしたバイパスダクト３０に よって実現され、このバイパスダクト３０は、トッブガス排出ダクト８から分岐 し、調整または制御バルブ３３を介して還元ガス供給ダクト１７に連通する。こ の調整または制御バルブ３３は、Ｈ₂Ｓ含有量を、２０から４０ｐｐｍＶの範囲 に、好ましくは、還元ガス中に存在するＨ₂Ｓの量を約２５ｐｐｍＶになるよう に調整可能である。このとき、制御バルブは、Ｈ₂Ｓ測定手段３５を介して作動 するのが好ましい。 還元ガス中の設定したＣＯ／ＣＯ₂比の調整のための上述の手段は、個々に行 ってもよいし、複数または全てを共通させて行ってもよいが、対応する操作条件 及び鉱石の化学組成などの関数として選択された最良の方法で行う。 ＣＯ／ＣＯ₂比の約０．７への調整、及び、Ｈ₂Ｓ含有量の２５ｐｐｍＶへの調 整を、以下の実施例によって説明する。 １００ｔ／ｈの微細鉱石を、図面に従って配置され、７０ｔ／ｈの海綿鉄を生 産するように設計された微細鉱石の直接還元用プラントに導入した。微細鉱石は 、 以下の化学組成を有していた。 赤鉄鉱 ９４．２％ 母岩 ２．２％ イオウ ０．０２％ 直接還元で生成されたトップガスから、７８，０００Ｎｍ³／ｈを、４８，０ ００Ｎｍ³／ｈの再生天然ガスと混合し、ＣＯ₂スクラバー１６を通して、混合ガ スからＣＯ₂と大部分のイオウを取り除いた。 再生天然ガス及びトップガスは、下表に示すような化学組成を有していた。 ＣＯ₂スクラバー１６から放出されたガス混合物は以下の組成を有していた。 このガス混合物を、ＣＯ₂スクラバー１６を通さず、バイパスダクト３０を介 して還元ガス供給ダクト１７に注入された７８，０００Ｎｍ³／ｈのトップガス と混合した。このガス混合物が還元ガスを形成し、ガスヒーター１８、続いて流 動床リアクター１から４に供給されるが、次の化学組成を有していた。 海綿鉄の金属化率は９２％であった。 本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、他の直接還元方法にも応 用できる。例えば、流動床リアクター１から４は、塊状鉱石用の直立炉に置換し ても良い。再生天然ガスは、ＣＯ及びＨ₂を主に含む以下のような他の還元ガス と置換してもよい。 ・ＬＤオフガス(offgas) ・ＥＡＦオフガス ・高炉プラントからの高炉ガス ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス ・石炭ガス ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス ・化学的ガス(chemical gas)

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年９月３日 【補正内容】 明細書 酸化鉄含有材料の直接還元における金属ダストの回避法 本発明は、合成ガス(Synthesegas)を、酸化鉄含有材料の直接還元で形成する トップガス(Topgas)と混合し、酸化鉄含有材料を直接還元するためのＣＯ−及び Ｈ₂含有還元ガスとして使用する酸化鉄含有材料の直接還元において金属ダスト を回避する方法、並びに、この方法を実施するためのプラントに関する。 このタイプの方法は、米国特許第２７５２２２３４号公報米国特許第５０８２ ２５１号公報、及び欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって知られてい る。 欧州特許出願公開第０５７１３５８号公報よって、微細鉱石の還元は、下式に 従うＨ₂との排他的ではない強い吸熱反応を介しで起こるが、 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３Ｈ₂ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｈ₂Ｏ − ΔＨ 発熱反応である下式に従うＣＯとの反応も起こることが知られている。 Ｆｅ₂Ｏ₃ ＋ ３ＣＯ ＝ ２Ｆｅ ＋ ３Ｃ₂Ｏ ＋ ΔＨ しかしながら、ＣＯ含有還元ガスと接触させられる金属プラント部材は、腐食 による高ストレスを受け、その結果、技術文献において「金属ダスト(metal dus ting)」と呼ばれる金属分解を生ずる。金属ダストは、高温において多量に発生 しがちであり、プラント部材が高温の還元ガスに接触するので、特に危険である 。最初に述べた方法を実施するプラントでは、これらの部材は、まず最初に、直 接還元に用いられるリアクターであり、還元ガスを還元温度まで加熱するヒータ ーである。 金属ダストを低減または無くすために、還元ガスに所定量のイオウを添加する ことが知られており、これは、羽口を通してＨ₂Ｓを吹き込むことによって達成 される。このようなＨ₂Ｓガスの混合は、技術的に複雑であるばかりでなく非常 に高価であり、さらに、還元ガス中のＨ₂Ｓ含有量を、還元ガスの化学組成の関 数として、均一かつ所定の値に調整するといった手続上の困難性を含んでいる。 本発明は、これらの欠点及び困難性を無くすことを目的とし、最初に定義した 種類の方法及びそれを実施するためのプラントを提供するという目的を有する。 それにより、還元ガス中のＣＯ含有量が増加しても、簡単な方法で金属ダストの 発生を最小又は皆無にし、特に、手法上及び構造上単純で低コストの方法で、金 属プラント部材の寿命を極めて長くすることができる。 最初に定義した種類の方法では、この目的は、還元ガスを、ＣＯ／ＣＯ₂比と して知られる所定の値を１から３に調整することにより、即ち、天然ガス(Erdga s)から合成ガスを製造するためのリフォーマーの操作特性を、リフォーマーに供 給するときの蒸気／天然ガス比を変えることによって調整することにより達成さ れる。 ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３に調整することにより、還元ガスに含まれるＣＯの 金属、特にスチールに対する反応活性を決定的に低下させることができ、従って 、方法的に有利なＦｅ₂Ｏ₃との発熱反応を可能にするＣＯ含有量を断念すること なく、直接還元プラントの修理作業の必要性も低減することができる。 独国特許出願公開２１０３７３１号公報から、高圧において水素含有還元ガス により、直立炉において塊状または集合した鉄鉱石含有材料を直接還元すること が知られており、そこでは、最大５容量％ＣＯ、５容量％ＣＯ₂、５容量％ＣＨ₂ 、及び２容量％水蒸気を不純物として含む還元ガスとしてＨ₂を採用することに よって還元が行われる。 本発明の変形例によると、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、リフォーマー中の水蒸気 と天然ガスから製造され、次いでＣＯ変換されてＨ₂含有量を増加させる再生ガ スの一部を、トップガスと直接、即ちＣＯ変換無しで混合し、直接混合された再 生ガスの量を変化させることによって行われる。 他の好ましい変形法は、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、還元ガスと して用いる前にＣＯ₂スクラビングを施すことを含み、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、 再生ガスの少なくとも一部を、ＣＯ₂スクラビングを避けて、還元ガスと直接混 合することによって行われる。 さらに、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、適当にＣＯ₂スクラビング を施してもよいが、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、トップガスの少なくとも一部を、 ＣＯ₂スクラビングを避けて、還元ガスと直接混合することによって行われる。 他の好ましい変形法では、再生ガスに、及び任意にトッブガスにも、還元ガス として用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整は、スクラビ ングされたガスにＣＯ₂の一部を残すという観点から、ＣＯ₂スクラビングのスク ラビングの程度を変化させることによって行われる。 金属ダストをさらに低減させるには、還元ガスに、トップガスとともに、還元 ガスに含まれるイオウの少なくとも一部をＨ₂Ｓの形態で添加し、加熱及び直接 還元を起こすのが有利である。Ｈ₂Ｓの含有量は、２０から４０ｐｐｍの範囲、 好ましくは、トップガスを用いて還元ガス中に約２５ｐｐｍの量に調整するのが 有利である。 酸化鉄含有材料が十分なイオウを含まない場合、黄鉄鉱などの亜硫酸材料を添 加するのが好ましい。 好ましくは、合成ガスとして再生天然ガスが用いられる。 好ましくは、ＣＯ／ＣＯ₂比は、１．５から２．０の間に調整される。 この方法を実施するためのプラントは、酸化鉄含有材料を還元する少なくとも １つの直接還元リアクター、この直接還元リアクターに導入する還元ガス供給ダ クト、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアクターから 奪うトップガス排出ダクト、リフォーマー、リフォーマーから分岐し、トップガ ス排出ダクトに連通した再生ガスダクトを具備し、再生ガス及びトップガスから 形成された還元ガスが還元ガス供給ダクトを通って直接還元リアクターに導入さ れ、再生ガスダクト及びトップガス排出ダクトの両方がＣＯ₂スクラバーに延設 され、この還元ガス供給ダクトがＣＯ₂スクラバーから直接還元リアクターまで 延設されており、前記再生ガスダクトが、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダ クトによって還元ガス供給ダクトと連通していることを特徴とする。 好ましくは、トップガス排出ダクトは、ＣＯ₂スクラバーを避けたバイパスダ クトによって、還元ガス供給ダクトに連通している。 好適には、バイパスダクトは、ＣＯ₂、必要ならＨ₂Ｓ測定手段を介して作動す る制御バルブを具備している。 請求の範囲 １．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ２−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比として知ら れた比を１から３に予め設定することにより、即ち、再生によって天然ガスから 合成ガスを製造するために設けられたリフォーマー（１０）の操作特性を、リフ ォーマーへの供与の間、蒸気／天然ガス比を変化させることによって調整するこ とにより前記還元ガスが調整されることを特徴とする酸化鉄含有材料の直接還元 における金属ダストの回避法。 ２．蒸気／天然ガス比が、３から４．５の範囲、特に約３．５の値に調整される ことを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ₂−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３に 予め設定することにより、即ち、リフォーマー（１０）内で蒸気と天然ガスとか ら製造され、次いでＣＯ変換に供されてそのＨ₂含有量を増加した再生ガスの一 部を、トップガスに、直接、即ち、ＣＯ変換を施さずに混合し、この直接混合さ れる再生ガスの量を変えることにより前記還元ガスが調整されることを特徴とす る酸化鉄含有材料の直接還元における金属ダストの回避法。 ４．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ２−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３ に予め設定することにより、即ち、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、還 元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、再生ガスの少なくとも一部 を、ＣＯ₂スクラビングを施さずに直接還元ガスに混合することにより前記還元 ガスが調整されることを特徴とする酸化鉄含有材料の直接還元における金属ダス トの回避法。 ５．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ２−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３ に予め設定することにより、即ち、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、還 元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、トップガスの少なくとも一 部を、ＣＯ₂スクラビングを施さずに直接還元ガスに混合することにより前記還 元ガスが調整されることを特徴とする酸化鉄含有材料の直接還元における金属ダ ストの回避法。 ６．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ２−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３ に予め設定することにより、即ち、再生ガスに、及び任意にトップガスにも、還 元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラビングを施し、ＣＯ₂スクラビングのスクラ ビングの程度を、スクラビングされたガスにＣＯ₂の一部を残すという観点から 変化させることにより前記還元ガスが調整されることを特徴とする酸化鉄含有材 料の直接還元における金属ダストの回避法。 ７．合成ガスを酸化鉄含有材料の直接還元で生成されるトップガスと混合し、Ｃ Ｏ−及びＨ２−含有還元ガスとして直接還元に用い、ＣＯ／ＣＯ₂比を１から３ に予め設定することにより、即ち、酸化鉄含有材料に含まれるイオウの少なくと も一部を、加熱または直接還元で各々生じたＨ₂Ｓの形態とトップガスとともに 還元ガスに供給することにより前記還元ガスが調整されることを特徴とする酸化 鉄含有材料の直接還元における金属ダストの回避法。 ８．Ｈ₂Ｓの含有量が、２０から４０ｐｐｍＶの範囲であり、好ましくは、トッ プガスを用いて還元ガス中に約２５ｐｐｍＶの量に調整されることを特徴とする 請求項７記載の方法。 ９．酸化鉄含有材料に、黄鉄鉱等の亜硫酸材料を添加することを特徴とする請求 項１から８のいずれかに記載の方法。 １０．合成ガスとして、 ・ＬＤオフガス(offgas)、 ・ＥＡＦオフガス、 ・高炉プラントからの高炉ガス、 ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス、 ・石炭ガス、 ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス、または ・化学的ガス(chemical gas)、 の１または複数のガスを用いることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記 載の方法。 １１．合成がスとして再生天然ガスが用いられることを特徴とする請求項１から １０のいずれかに記載の方法。 １２．ＣＯ／ＣＯ₂比が、１．５から２．０に調整されることを特徴とする請求 項１から１１のいずれかに記載の方法。 １３．酸化鉄含有材料を還元する少なくとも１つの直接還元リアクター（１から ４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダクト（１ ７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リアクター（１ ）から排出するトッブカス排出ダクト（８）、リフォーマーから分岐してトップ ガス排出ダクト（８）に結合するガ再生スダクト（１３）を具備し、 合成ガス及びトップガスから形成された還元ガスが、還元ガス供給ダクト（１７ ）を通って直接還元リアクター（１から４）に導入され、再生ガスダクト（１３ ）及びトップガス排出ダクト（１７）の両方がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通 され、還元ガス供給ダクト（１７）がＣＯ₂スクラバーから直接還元リアクター （１から４）まで延設されたプラントにおいて、 合成ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けたバイパスダクト （３１）によって還元ガスダクト（１７）と流通することを特徴とする請求項１ から１２のいずれかに記載の方法を実施するためのプラント。 １４．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けたバイ パスダクト（３０）によって還元ガス供給ダクト（１７）に流通していることを 特徴とする請求項１３記載のプラント。 １５．バイパスダクト（３０、３１）が、調整バルブ、ＣＯ₂、好ましくは、Ｈ₂ Ｓ測定手段を介して作動する制御バルブを具備することを特徴とする請求項１３ または１４記載のプラント。 １６．リフォーマー（１０）の次に、ＣＯ変換器（２８）を具備し、再生ガスが バイパスダクト（２９）を介して再生ガスの一部がバイパスされることを特徴と する請求項１３から１５のいずれかに記載のプラント。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ケルン，ゲラルト オーストリア国 Ａ−1160 ヴィエン ア ルネスガッセ 111／８ (72)発明者 ケプリンゲル，ヴェルネル レオポルト オーストリア国 Ａ−4060 レオンディン ク ラーホルドストラッセ ７ (72)発明者 シェンク，ジョハネス オーストリア国 Ａ−4040 リンツ クナ ベンセミナルストラッセ ８ (72)発明者 フィップ，ロイ フバート ジュニア アメリカ合衆国 フロリダ 33176 マイ アミ エス ダヴリュ 138ス ストリー ト 10340

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．合成ガス、好ましくは天然ガスを、酸化鉄含有材料の直接還元で生成される トップガスと混合し、還元ガスとして直接還元に用いる酸化鉄含有材料の直接還 元法において、還元ガスのＣＯ／ＣＯ₂比を１から３、好ましくは１．５から２ ．０に予め設定することを特徴とする方法。 ２．ＣＯ／ＣＯ₂比の調整が、天然ガスから合成ガスを製造するために設けられ たリフォーマー（１０）の操作特性を、リフォーマーへの供与の間、蒸気／天然 ガス比を変化させることによって調整することにより行われることを特徴とする 請求項１記載の方法。 ３．蒸気／天然ガス比が、３から４．５の範囲、特に約３．５の値に調整される ことを特徴とする請求項２記載の方法。 ４．ＣＯ／ＣＯ₂比の調整が、リフォーマー（１０）内で蒸気と天然ガスとから 製造され、次いでＣＯ変換に供されてそのＨ₂含有量を増加した再生ガスの一部 を、トップガスに、直接、即ち、ＣＯ変換を施さずに混合し、この直接混合され た再生ガスの量を変えることによって行われることを特徴とする請求項１から３ のいずれかに記載の方法。 ５．再生ガス及びトップガスの両方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラ ビングを施し、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整が、再生ガスの少なくとも一部を、ＣＯ₂ス クラビングを施さずに直接還元ガスに混合することにより行われることを特徴と する請求項１から４のいずれかに記載の方法。 ６．再生ガス及びトップガスの両方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラ ビングを施し、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整が、トップガスの少なくとも一部を、ＣＯ₂ スクラビングを施さずに直接還元ガスに混合することにより行われることを特徴 と する請求項１から５のいずれかに記載の方法。 ７．再生ガス及びトップガスの両方に、還元ガスとして用いる前にＣＯ₂スクラ ビングを施し、ＣＯ／ＣＯ₂比の調整が、ＣＯ₂スクラビングのスクラビングの程 度を、スクラビングされたガスにＣＯ₂の一部を残すという観点から変化させる ことにより行われることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の方法。 ８．酸化鉄含有材料に含まれるイオウの少なくとも一部を、加熱又は直接還元で 各々生じたＨ₂Ｓの形態でトップガスとともに還元ガスに供給することを特徴と する請求項１から７のいずれかに記載の方法。 ９．Ｈ₂Ｓの含有量が、２０から４０ｐｐｍＶの範囲であり、好ましくは、トッ プガスを用いて還元ガス中に約２５ｐｐｍＶの量に調整されることを特徴とする 請求項８記載の方法。 １０．酸化鉄有材料に、黄鉄鉱等の亜硫酸材料を添加することを特徴とする請求 項１から９のいずれかに記載の方法。 １１．合成ガスとして、 ・ＬＤオフガス(offgas)、 ・ＥＡＦオフガス、 ・高炉プラントからの高炉ガス、 ・Ｃｏｒｅｘプラントからの高炉ガス、 ・石炭ガス、 ・ＣｏｒｅｘプラントからのＣｏｒｅｘガス、または ・化学的ガス(chemical gas)、 の１または複数のガスを用いることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに 記載の方法。 １２．酸化鉄含有材料を還元する少なくとも１つの直接還元リアクター（１から ４）、この直接還元リアクター（１から４）に導入する還元ガス供給ダクト（１ ７）、及び、直接還元において生成されたトップガスを直接還元リァクター（１ ）から排出するトップガス排出ダクト（８）、リフォーマーから分岐してトップ ガス排出ダクト（８）に結合するガ再生スダクト（１３）を具備し、 合成ガス及びトップガスから形成された還元ガスが、還元ガス供給ダクト（１７ ）を通って直接還元リアクター（１から４）に導入され、再生ガスダクト（１３ ）及びトップガス排出ダクト（１７）の両方がＣＯ₂スクラバー（１６）に連通 され、還元ガス供給ダクト（１７）がＣＯ₂スクラバーから直接還元リアクター （１から４）まで延設されたプラントにおいて、 合成ガスダクト（１３）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けたバイパスダクト （３１）によって還元ガスダクト（１７）と連通することを特徴とする請求項１ から１１のいずれかに記載の方法を実施するためのプラント。 １３．トップガス排出ダクト（８）が、ＣＯ₂スクラバー（１６）を避けたバイ パスダクト（３０）によって還元ガス供給ダクト（１７）に連通していることを 特徴とする請求項１２記載のプラント。 １４．バイパスダクト（３０、３１）が、調整バルブ、ＣＯ₂、好ましくは、Ｈ₂ Ｓ測定手段を介して作動する制御バルブを具備することを特徴とする請求項１２ または１３記載のプラント。 １５．リフォーマー（１０）の次に、ＣＯ変換器（２８）を具備し、再生ガスが バイパスダクト（２９）を介して再生ガスの一部がバイパスされることを特徴と する請求項１２から１４のいずれかに記載のプラント。