(57)【要約】  本発明は、液状銑鉄（１）を生産するためのプロセスに関し、このプロセスでは、酸化鉄を含有する装入材料（２）が、第１の還元プラント（４）において、還元ガス（５）によって還元され、それによって部分的に還元された第１の鉄生成物（３）を形成し、この第１の鉄生成物（３）は溶融ガス化炉（１１）において溶融されて液状銑鉄を形成し、使用された還元ガス（５）は送出ガスとして第２の還元プラント（７）中に導入され、硫黄含有ガス（１３）が酸素含有ガス（９）とともに、及び／又はダスト（１６）とともに、溶融ガス化炉（１１）及び／又は還元ガスライン（１２）に導入される。本発明はさらに、このプロセスを行うための装置に関する。したがって、硫黄含有ガス（１３）が、同時の生産性の向上をともなって、環境の破壊を生じず、液状銑鉄（１）又はＤＲＩの品質への悪影響無しに、液状銑鉄（１）又はＤＲＩの生産のために使用することができる。
2016526606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状銑鉄（１）を生産するためのプロセスであって、該プロセスが、
‐部分的に還元された第１の鉄生成物（３）を与えるために、第１の還元ユニット（４）において、還元ガス（５）によって、鉄酸化物含有装入材料（２）を還元するステップ、及び還元中に使用された前記還元ガス（５）を送出ガス（６）として引き抜くステップと、
‐前記送出ガス（６）からＣＯ２を除去するステップ、及び前記送出ガス（６）を、部分的に還元された鉄生成物（８）を生産するために少なくとも第２の還元ユニット（７）中に導入するステップと、
‐前記部分的に還元された第１の鉄生成物（２）、酸素含有ガス（９）、及び炭素担持体（１０）を、溶融ガス化炉（１１）中に導入するステップと、
‐前記炭素担持体（１０）を前記酸素含有ガス（９）でガス化するステップ、及び前記溶融ガス化炉中で、前記還元ガス（５）の形成を伴って前記液状銑鉄（１）を与えるために、前記部分的に還元された第１の鉄生成物（３）を溶融するステップと、
‐前記還元ガス（５）の少なくとも一部分を、還元ガスライン（１２）によって前記第１の生産ユニット中に導入するステップと、
を備え、
前記プロセスが、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと前記硫黄含有コークス炉ガスとの混合ガスを、
‐酸素ノズル（１５）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、前記酸素含有ガス（９）及び任意に微細石炭（１４）とともに、及び／又は
‐ダストバーナ（１７）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、ダスト（１６）及び前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐酸素バーナ（１８）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐前記還元ガスライン（１２）中に、
噴出するか、又は導入するステップをさらに備えることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記第１の還元ユニット（４）は、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、
前記流動床反応炉は、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉の中に導入し、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、
前記２つの流動床反応炉を貫流した後の前記還元ガス（５）は、送出ガスとして引き抜かれ、
前記プロセスが、前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有コークス炉ガスと、前記硫黄含有天然ガスと、の混合ガスを、
‐酸素バーナによって、前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐前記接続ラインの少なくとも１つの中に直接
噴出するか、又は導入するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロセスを実施するための装置であって、該装置が、
‐送出ライン（１９）と、鉄酸化物含有装入材料（２）を供給するための供給ライン（２０）と、を有する第１の還元ユニット（４）と、
‐還元ガスライン（１２）を介して前記第１の還元ユニット（４）に接続された溶融ガス化炉（１１）と、
‐前記送出ライン（１９）によって前記第１の還元ユニット（４）に接続された少なくとも１つの第２の還元ユニット（７）と、
‐前記送出ガスライン（１９）に配置され、ＣＯ２を除去するためを意図されたＣＯ２除去ユニット（２１）と、
‐前記溶融ガス化炉（１１）中に開口する少なくとも１つの鉄生成物供給ライン（２２）と、炭素担持体供給ライン（２３）と、
‐前記溶融ガス化炉（１１）中に開口し、酸素ノズル（１５）又はダストバーナ（１７）又は酸素バーナ（１８）の設計を有する１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合に、ガス及び／又は固体を前記溶融ガス化炉（１１）中に導入するための媒体供給ライン（２４）を有する１つ以上の導入要素と、
を備え、
硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスライン（２５）が、
‐前記媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記還元ガスラインの中に、
開口していることを特徴とする装置。
【請求項４】
前記第１の還元ユニット（４）は、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、前記流動床反応炉は、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉の中に導入し、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、
前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に開口し、酸素ノズル（１８）として設計された１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合において、ガスを前記接続ライン中に導入するための媒体供給ライン（２４）を有する１つ以上の導入要素が存在し、
前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスライン（２５）があり、前記プロセスガスライン（２５）は、
‐前記媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、
開口していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセスガスライン（２５）は、前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスとの混合ガスを生産するプラントから、より具体的には、コークスを生産するためのプラント、及び／又は石炭ガス化プラント、及び／又は硫黄含有天然ガス源から来ていることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銑鉄を生産するためのプロセスに関し、このプロセスは、第１の還元ユニットにおいて、還元ガスによって酸化鉄を含有する装入材料を還元するステップであって、それによって部分的に還元された第１の鉄生成物を与えるステップ、及びこの還元中に使用された還元ガスを送出ガスとして引き抜くステップと、この送出ガスからＣＯ２を取り除くステップ及び送出ガスを、部分的に還元された第２の鉄生成物を生産するための少なくとも１つの第２の還元ユニット中に導入するステップと、部分的に還元された第１の鉄生成物、酸素含有ガス、及び炭素担持体を溶融ガス化炉の中に導入するステップと、炭素担持体を酸素含有ガスでガス化するステップ及び部分的に還元された第１の鉄生成物を溶融するステップであって、溶融ガス化炉内で還元ガスの形成とともに液状銑鉄を与える、溶融するステップと、還元ガスの少なくとも一部を第２の還元ユニットの中に還元ガスラインによって導入するステップと、を備える。
【背景技術】
【０００２】
コークス工場におけるコークスの生産又は酸素による石炭のガス化においてガスが生産され、その一例はコークス工場からのコーカガス（ｃｏｋｅｒ  ｇａｓ）であり、これらガスは高い割合の水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）だけではなく、硫化水素（Ｈ２Ｓ）及びメタン（ＣＨ４）をも備える。コークス炉ガスは、ブラスト炉の炉頂ガスがブラスト炉加熱器に使用される前に、ブラスト炉の炉頂ガスの発熱量を支援するように使用されることが多い。コークス炉ガスを使用する別の既知の方法は、スラブの再加熱炉又は圧延炉床炉における燃料ガスとしてのコークスガスの配備、発電所における発電のための配備、還元剤の消費を低下させるためのブラスト炉の空気ブラストの羽口を介した吹込みである。さらに、コークス炉ガスは、直接還元ユニットにおいて、還元ガスとしてさらなるガスとともに使用されることが多い。直接還元ユニットにおいて、酸化鉄含有装入材料は還元されて例えば海綿鉄のような直接還元鉄（ＤＲＩ）を与える。
【０００３】
コークス炉ガスが直接還元ユニットにおいて使用される場合には、以下の関連する欠点がある：
‐コークス炉ガスは主に硫化水素（Ｈ２Ｓ）の形で硫黄を含有する。コークス炉ガスの標準立方メートルあたり３００ｍｇ〜５００ｍｇのＨ２Ｓのレベルが通常である。コークス炉ガスが直接還元ユニットの中に導入される場合には、コークス炉ガスに存在する硫化水素の大部分が、反応式Ｆｅ（鉄、ＤＲＩ）＋Ｈ２Ｓ（硫化水素）→ＦｅＳ（鉄（ＩＩ）の硫化物）＋Ｈ２に従ってＤＲＩの中、又は海綿鉄の中に蓄積され、したがってＤＲＩの硫黄含有量を増加させる。ＤＲＩは主に、電気アーク炉（ＥＡＦ）中、又は酸素転炉（ＢＯＦ）中で液体鋼へとさらに処理される。ＤＲＩの硫黄含有量の増加は、ＥＡＦ又はＢＯＦにおける直接的な脱硫か、或いはＥＡＦ又はＢＯＦにおいて生産された液体鋼の脱硫か、のいずれかを余儀なくさせる。
【０００４】
‐コークス炉ガスは、メタン及び硫黄を含有する。コークス炉中の２０〜２５体積％のメタンのレベルが通例である。コークス炉ガスを備える還元ガスが直接還元アセンブリ中に導入されると、メタンは吸熱反応で分解し、還元ガスの温度を低下させる。特に還元ガス中の８体積％を超えるメタン含有量の場合には、還元ガスの温度は鉄鉱石を含有する装入材料の還元に必要な最小温度より低い温度まで下がり、したがって、直接還元アセンブリの生産性及び個別性能は実質的に低下してしまう。したがって、量的制限が直接還元ユニットにおけるコークス炉の配置に課せられる。
【０００５】
これら欠点を回避するために、ＤＲＩを生産するために使用される前に、コークス炉ガスは、従来技術から知られた方法によって、例えば脱硫及び／又は、コークス炉ガスに含まれるメタンを一酸化炭素（ＣＯ）と水素とに転換するためのサーマルリアクタシステムと称される処理にかけられる。しかし、これを達成することは、不便で費用のかかる技術とユニットを必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、液状銑鉄の生産におけるガスの脱硫のためのプロセス及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、液状銑鉄を生産するためのプロセスによって解決され、このプロセスは、部分的に還元された第１の鉄生成物を与えるために、第１の還元ユニットにおいて、還元ガスによって、鉄酸化物含有装入材料を還元するステップと、還元中に使用された還元ガスを送出ガスとして引き抜くステップと、送出ガスからＣＯ２を除去するステップと、部分的に還元された鉄生成物を生産するために、送出ガスを少なくとも第２の還元ユニット中に導入するステップと、部分的に還元された第１の鉄生成物、酸素含有ガス（９）、及び炭素担持体を、溶融ガス化炉中に導入するステップと、炭素担持体を酸素含有ガスでガス化するステップと、溶融ガス化炉中で、還元ガス（５）の形成を伴って液状銑鉄を与えるために、部分的に還元された第１の鉄生成物を溶融するステップと、還元ガスの少なくとも一部分を、還元ガスラインによって前記第１の生産ユニット中に導入するステップと、を備え、このプロセスは、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと前記硫黄含有コークス炉ガスとの混合ガスを、
‐酸素ノズルによって、前記溶融ガス化炉中に、酸素含有ガス及び任意に微細石炭とともに、及び／又は
‐ダストバーナによって、溶融ガス化炉中に、ダスト及び酸素含有ガスとともに、及び／又は
‐酸素バーナによって、前記溶融ガス化炉中に、酸素含有ガスとともに、及び／又は
‐前記還元ガスライン中に、
噴出するか、又は導入するステップをさらに備える。
【０００８】
「硫黄含有ガス」との表現は、この明細書の記載において、
・硫黄含有コークス炉ガス
・硫黄含有天然ガス、又は
・硫黄含有天然ガスとコークス炉ガスとの混合ガス
を示す。
【０００９】
第１の還元ユニットにおいて、還元ガスによって、鉄酸化物含有装入材料が部分的に還元された第１の鉄生成物を与えるために還元される。第１の還元ユニットは、例えば従来技術のＣＯＲＥＸ（登録商標）還元シャフト又はＦＩＮＥＸ（登録商標）還元カスケードの流動床反応炉として設計することができる。鉄酸化物含有装入材料は、鉄鉱石製品を意味する。還元中に使用された還元ガスは送出ガスとして第１の還元ユニットから引き抜かれる。この送出ガスは、通常「炉頂ガス」としても参照される。しかし、本明細書では、送出ガスは、第１の還元ユニットとは別の第２の還元ユニット中へ、任意にさらなるガスの混合ガスとして、導入されるか送出される。送出ガスから、又は混合ガスから、ＣＯ２が従来技術から既知の設備、例えばＰＳＡユニットによって除去され、送出ガス又は混合ガスは、加熱された後に第２の還元ユニット中に導入される。第２の還元ユニットは、好ましくは直接還元シャフトとして設計される。既知の直接還元シャフトはＭＩＤＲＥＸ（登録商標）高圧シャフト又はＭＩＤＲＥＸ（登録商標）低圧シャフトである。第１の還元ユニットと同様に、第２の還元ユニットを還元カスケードの流動床反応炉として設計することができる。第２の還元ユニットでは、さらなる鉄酸化物含有装入材料が還元されて、第２の部分的に還元された鉄生成物を与える、より具体的には直接還元鉄（ＤＲＩ）又は海綿鉄を与える。海綿鉄は続いて電気アーク炉（ＥＡＦ）において、又は酸素転炉（ＢＯＦ）において、液状鋼へとさらに処理される。溶融ガス化炉において、炭素担持体及び酸素含有ガスの添加を伴って、第１の還元アセンブリにおいて生産された第１の部分的に還元された鉄生成物が液状銑鉄を与えるために精錬される。酸素含有ガスによる炭素担持体のガス化は還元ガスを生産し、この還元ガスは還元ガスラインによって第１の還元ユニット中に導入される。
【００１０】
本発明によれば、硫黄含有ガスは酸素含有ガス及び任意に微細石炭とともに、酸素ノズルによって溶融ガス化炉中に噴出される。硫黄含有ガスは、例えばコークス工場におけるコークスの生産中又は酸素による石炭のガス化中に生産される。より具体的には、硫黄含有ガスは、コークス工場からのコークス炉ガスを示す。そのようなガスは、高い比率の水素（Ｈ２）及び一酸化炭素（ＣＯ）に加えて、硫黄（Ｓ）及びメタン（ＣＨ４）をもまた含む。
【００１１】
コークス炉ガスの典型的な組成は以下のとおりである。
‐６０〜６５体積％の水素（Ｈ２）
‐２〜３体積％の窒素（Ｎ２）
‐６〜６．５体積％の一酸化炭素（ＣＯ）
‐２０〜２５体積％のメタン（ＣＨ４）
‐２．５〜３．５体積％の他の炭化水素（ＣｎＨｍ）
‐１．５〜１．５体積％の窒素（ＣＯ２）
‐コークス炉ガス１立法メータ当たり３５０〜５００ｍｇの硫化水素（Ｈ２Ｓ）
‐コークス炉ガス１立法メータ当たり５００〜５５０ｍｇのタール
‐コークス炉ガス１立法メータ当たり５００〜５５０ｍｇのダスト
【００１２】
微細石炭の噴射導入は、微粉炭噴射（Ｐｕｌｖｅｒｉｚｅｄ  Ｃｏａｌ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ：ＰＣＩ）として既知である。この場合に推進剤ガスとして標準的に働くのは窒素であり、その結果として溶融ガス化炉において形成される還元ガスもまた窒素の分率を含み、この窒素の分率は鉄酸化物含有装入材料の還元には何ら効果を有さない。本発明によれば、窒素の分率は、硫黄含有ガスによって減少するか、又は置き換えられ、第１及び第２の還元ユニットの両方におけるより効率的な還元の進行をもたらす。硫黄含有ガスが硫黄含有天然ガスである場合には、窒素分率の置換に加えて、硫黄含有天然ガスに存在するＣＨ４が酸素含有ガス中に含まれる酸素とともに反応して、ＣＯ及びＨ２を形成する。ＣＯ及びＨ２の両方が、還元の進行の効率の上昇に寄与する。
【００１３】
本発明のさらなる変型体において、硫黄含有ガスはダストバーナによって、溶融ガス化炉中に、ダスト及び酸素含有ガス、好ましくは工業用純度の酸素とともに噴射される。ダストは、例えば第１の還元ユニットにおける乾式脱塵設備に由来する。酸素含有ガスにおける酸素のさらなるエネルギーインプットの結果として、ダストバーナによる低炭素含有量のダストを累積することができ、したがってダストは還元ガスとともに溶融ガス化炉から外へ運び出されることはない。
【００１４】
また、硫黄含有ガスは、酸素バーナによって、溶融ガス化炉中に、酸素含有ガスとともに、又は還元ガスライン中に直接、導入することができる。還元ガスラインに好ましく配置されているのは脱塵設備、より具体的には高温ガスサイクロンであり、その中で溶融ガス化炉に由来する還元ガスが、第１の還元ユニット中に導入される前に脱塵される。硫黄含有ガスの温度が溶融ガス化炉から引き抜かれた還元ガスの温度より低いので、脱塵設備の前（還元ガスの流れ方向において見て）での還元ガスライン中への硫黄含有ガスの導入は、還元ガスの冷却を達成する。この場合、硫黄含有ガスは、さらに冷却ガスとして作用して、第１の還元ユニットにおける最適な還元温度を設定し、同時に必要とされる冷却ガスの量が減少する。還元ガスライン中に導入される前に、硫黄含有ガスは予熱設備、より具体的には熱交換器において任意に予熱される。予熱設備では、例えば、精錬工場ガスの顕熱が利用される。結果として、特に硫黄含有ガスの温度が還元ガスの温度より非常に低い場合には、供給することができる硫黄含有ガスの量は最大化される。
【００１５】
主に硫化水素（Ｈ２Ｓ）の形で硫黄を含む硫黄含有ガスが、第１の部分的に還元された鉄生成物の鉄（Ｆｅ）と接触すると、反応式Ｆｅ＋Ｈ２Ｓ→ＦｅＳ（鉄（ＩＩ）硫化物）＋Ｈ２に従う反応が生じる。この反応は、溶融ガス化炉と第１の還元ユニットとのどちらにおいても生じる。液状銑鉄の生産の場合には、鉄酸化物含有装入材料だけでなく、ＣａＯ（酸化カルシウム）及び／又はＭｇＯ（酸化マグネシウム）のような補助物質（ａｄｊｕｖａｎｔｓ）もまた使用される。その場合には、これら補助物質の硫黄含有ガスとの接触で、次の反応：ＣａＯ（酸化カルシウム）＋Ｈ２Ｓ→ＣａＳ（硫化カルシウム）＋Ｈ２Ｏ（水）又はＭｇＯ（酸化マグネシウム）＋Ｈ２Ｓ→ＭｇＳ＋Ｈ２Ｏ、が生じる。鉄（ＩＩ）硫化物、硫化マグネシウム、及び硫化カルシウムは、スラグの方法によって排出され、スラグは溶融ガス化炉内では液状銑鉄上で浮遊する。
【００１６】
したがって、硫黄は優先的にスラグ中に固定され、大気には入らないので、硫黄含有ガスの非常に環境に優しい脱硫が存在することとなる。さらに、本発明のプロセス中への硫黄含有ガスの噴射又は導入によって、還元ガスの水素含有量が増加する。反応速度論における増加を通じて、これは第１の還元ユニットにおける還元の手順における改良をもたらす。本発明のプロセス中の硫黄含有ガスの直接的な使用を通じて、液状銑鉄の、その硫黄含有量に関する品質への不利な効果無しに、脱硫のための高価かつ不便な設備に対する必要性がなくなる。第２の還元ユニット中に導入される送出ガスは、既に脱硫された形でユニットに入るので、第２の還元ユニットにおけるＤＲＩでも同様に、第１の還元ユニット又は溶融ガス化炉中に導入される硫黄含有ガスの結果としてのその硫黄含有量に関する不利な影響はない。したがって、ＤＲＩの液状鋼へのさらなる処理に先立って、又はその処理中に、さらなる脱硫手順が必要とされることはない。
【００１７】
コークス炉ガスは、硫黄だけでなく、ＣＨ４（メタン）、Ｃ２Ｈ４（エタン）、Ｃ６Ｈ６（ベンゼン）、Ｃ７Ｈ８（トルエン）、及びＣ１０Ｈ８（ナフタレン）をも含み、それらは毒性を有する場合があり、本発明のプロセスでは厄介物である。溶融ガス化炉又は第１の還元ユニットにおいて、これらコークス炉ガスに存在する炭化水素は、その一般的な高温の結果として、少なくとも部分的にＣＯ（一酸化炭素）、ＣＯ２（二酸化炭素）、Ｈ２Ｏ（水）、及びＣ（炭素）に転換される。本発明のプロセスによって、コークス炉ガスに存在する炭化水素は、元素及び本発明のプロセスにとって比較的有害ではない化合物であって、かつ環境に対して比較的問題を生じさせることのない化合物及び元素に転換される。
【００１８】
本発明のプロセスによって、硫黄含有ガスを、液状銑鉄又はＤＲＩの生産において、環境への負荷又は液状銑鉄若しくはＤＲＩの品質に不利な影響を与えることなく、同時の生産性の向上を伴って使用することができる。
【００１９】
本発明のプロセスの好ましい一実施形態は、第１の還元ユニットが、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、これら流動床反応炉は、還元ガスを流動床反応炉の中に導入し、還元ガスを流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、これら２つの流動床反応炉を貫流した後の還元ガスが、送出ガスとして引き抜かれ、このプロセスでは、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は硫黄含有天然ガスと及び硫黄含有コークス炉ガスの混合ガスを、
‐酸素バーナによって、前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐前記接続ラインの少なくとも１つの中に直接
噴射するか又は導入するステップをさらに備えることを特徴としている。
【００２０】
この実施形態は、典型的にはＦＩＮＥＸ（登録商標）の流動床反応炉‐還元カスケード‐を含み、これは従来技術から既知である。これら個々の流動床反応炉は、接続ラインによって接続されており、還元ガスは最初に第１の流動床反応炉中に出る。第１の流動床反応炉における鉄酸化物含有装入材料の還元に引き続き、還元ガスはこの反応炉から接続ラインによって引き抜かれ、別の流動床反応炉の中に出て、その中に配置された鉄酸化物含有装入材料の還元を行う。２つ以上の流動床反応炉が存在する場合には、この操作が対応してより頻繁に行われる。最後の使用可能な流動床反応炉の貫流の通過に引き続いて、使用された還元ガスがこの反応炉から送出ガスとして引き抜かれる。本発明のプロセスのこの実施形態では、硫黄含有ガスの、酸素含有ガスと一緒の噴射が、酸素バーナによって、接続ラインのうちの少なくとも１つの中へ行われるか、及び／又は硫黄含有ガスの導入が接続ラインのうちの１つ以上に直接行われる。この明細書において、「直接」は硫黄含有ガスの接続ライン中への自発的導入を示す。これは、硫黄含有ガスが接続ラインの中に、酸素バーナにおける前以ての燃焼無しに導入されることを意味する。
【００２１】
本発明のプロセスに対して既に述べられた利点に加えて、硫黄含有ガス、より具体的にはコークス炉ガスに存在する還元電位が、さらなる有利な効果を生成する。コークス炉ガスは典型的には６０〜６５体積％の水素（Ｈ２）と、６〜６．５体積％の一酸化炭素（ＣＯ）を含んでいる。このことは、コークス炉ガスには還元電位‐鉄酸化物の鉄への還元に対する能力を意味する‐があるということを意味する。本発明の硫黄含有ガスの溶融ガス化炉中へ、及び／又は還元ライン中への本発明による導入の場合には、この還元電位が使用され、それによって還元剤、より具体的には溶融ガス化炉内の石炭又は石炭のブリケットの消費によって還元が達成される。
【００２２】
本発明のさらなる主題は、本発明のプロセスを実施するための装置であり、この装置は、送出ガスラインと、鉄酸化物含有装入材料を供給するための供給ラインと、を有する第１の還元ユニットと、還元ガスラインを介して第１の還元ユニットに接続された溶融ガス化炉と、前記送出ガスラインによって第１の還元ユニットに接続された少なくとも１つの第２の還元ユニットと、送出ガスラインに配置され、ＣＯ２を除去するためを意図されたＣＯ２除去ユニットと、溶融ガス化炉中に開口する少なくとも１つの鉄生成物供給ラインと、炭素担持体供給ラインと、溶融ガス化炉中に開口し、酸素ノズル又はダストバーナ又は酸素バーナの設計を有する１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合に、ガス及び／又は固体を溶融ガス化炉中に導入するための媒体供給ラインを有する導入要素と、を備え、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は硫黄含有天然ガスと、硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスラインが、
‐前記媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記還元ガスラインの中に、
開口している。
【００２３】
ブラスト炉とは対照的に、溶融ガス化炉は、塊炭又は、石炭ブリケットのような欠片形態の還元剤、例えば少なくとも予備的な還元を受けた鉄担持体、及び工業用純度の酸素で主に操業され、酸素の分率は９０体積％より大きい。さらに、ブラスト炉とは対照的に、溶融ガス化炉は沈静空間を有するドームを有している。
【００２４】
第１の還元ユニットは、還元ガスラインを介して溶融ガス化炉に接続されている。第１の還元ユニットは、例えば、従来技術から既知のＣＯＲＥＸ（登録商標）還元シャフト又はＦＩＮＥＸ（登録商標）還元カスケードの流動床反応炉として設計することができる。鉄酸化物含有装入材料は、鉄鉱石製品を意味する。第１の還元ユニットで鉄酸化物含有装入材料の還元中に使用された還元ガスは送出ガスとして送出ガスラインによって第１の還元ユニットから引き抜かれる。この送出ガスラインは第２の還元ユニット内に開口し、この第２の還元ユニットは、第１の還元ユニットとは異なる。
【００２５】
第２の還元ユニットは、好ましくは直接還元シャフトとして設計される。既知の直接還元シャフトの例は、ＭＩＤＲＥＸ（登録商標）高圧シャフト又はＭＩＤＲＥＸ（登録商標）低圧シャフトである。第１の還元ユニットと同様に、第２の還元ユニットを還元カスケードの流動床反応炉として設計することもできる。第２の還元ユニットでは、ＤＲＩが生産される。送出ガスライン内に配置されるのは、送出ガスからのＣＯ２の除去のためのＣＯ２除去ユニット、好ましくは圧力スイング吸収ユニット（ＰＳＡユニット）又は真空圧力スイング吸収ユニット（ＶＰＳＡ）である。
【００２６】
任意に、送出ガスラインに配置された１つ以上の圧縮機段及び／又は加熱設備及び／又は冷却設備が追加的に存在する。溶融ガス化炉は、溶融ガス化炉内に開口する少なくとも１つの鉄製品供給ラインと、炭素担持体供給ラインを有する。鉄製品供給ラインを介して、第１の部分的に還元された鉄生成物が、第１の還元プラントから溶融ガス化炉中に導入される。炭素担持体供給ラインを介して、炭素担持体、好ましくは塊炭又は石炭ブリケットが溶融ガス化炉内に導入される。溶融ガス化炉の導入要素中に開口する媒体供給ラインによって、ガス又は固体が溶融ガス化炉内に導入される。より具体的には、酸素含有ガス及びダストが溶融ガス化炉内に媒体供給ラインによって導入される。
【００２７】
液状銑鉄は、溶融ガス化炉内で生産される。硫黄含有ガスを供給するためのプロセスガスラインが、本発明に従って、媒体供給ラインのうちの少なくとも１つ及び／又は導入要素のうちの少なくとも１つに開口する。導入要素は、酸素ノズルとして、ダストバーナとして、又は酸素バーナとして設計される。本発明によれば、１つ以上のプロセスガスラインもまた還元ガスライン中に開口することができる。任意に還元ガスラインに配置されるのは、還元ガスを脱塵するための脱塵設備である。還元ガスの流れの方向にみて、プロセスガスラインは、脱塵設備の前及び／又は下流で還元ガスライン中に開口することができる。
【００２８】
本発明の装置によって、硫黄含有ガスを、生産性の向上を同時に伴って、環境への負荷又は液状銑鉄若しくはＤＲＩの品質に不利な影響を与えることなく液状銑鉄又はＤＲＩの生産に使用することができる。
【００２９】
本発明の装置の一実施形態において、第１の還元ユニットは、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、流動床反応炉は、前記還元ガスを流動床反応炉の中に導入し、還元ガスを流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、接続ラインのうちの少なくとも１つの中に開口し、酸素ノズルとして設計された１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合において、ガスを接続ライン中に導入するための媒体供給ラインを有する１つ以上の導入要素が存在し、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は硫黄含有天然ガスと、硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスラインがあり、このプロセスガスライン（２５）は、
‐媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、
開口している。
【００３０】
本発明の装置の好ましい一実施形態では、プロセスガスラインは、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は硫黄含有天然ガスと、コークス炉ガスとの混合ガスを生産するプラントから、より具体的には、コークスを生産するためのプラント、及び／又は石炭ガス化プラント、及び／又は硫黄含有天然ガスの別の供給源から来ている。
【００３１】
したがって、硫黄含有天然ガス又は、硫黄含有天然ガスとコークス炉ガスとの混合ガスを使用するとともに、同時に液状銑鉄の生産中に脱塵することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】コークス炉ガスの脱硫と使用とによる、液状銑鉄を生産するための、本発明のプロセス及び本発明の装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、ＣＯＲＥＸ（登録商標）統合型直接還元プラントのバージョンにおけるコークス炉ガスの脱硫と使用とによる、液状銑鉄を生産するための、本発明のプロセス及び本発明の装置を示している。
【００３４】
第１の還元プラント４である、固定床を有するＣＯＲＥＸ（登録商標）還元シャフトには、鉄酸化物を含有する装入材料２の供給のための供給ライン２０を介して、鉄酸化物を含有する装入材料２が供給される。これら材料は、還元ガス５によって還元されて、部分的に還元された鉄生成物３を与え、この部分的に還元された鉄生成物３は次いで、溶融ガス化炉１１中に開口する複数の鉄生成物供給ライン２２を介して溶融ガス化炉１１中に導入される。さらに溶融ガス化炉１１に導入されるのは、炭素担持体供給ライン２３を介する一塊の石炭の形の炭素担持体１０と、媒体供給ライン２４を介した酸素含有ガス９である。
【００３５】
溶融ガス化炉１１に導入された炭素担持体１０は、酸素含有ガス９によってガス化され、還元ガス５を形成する。還元ガス５は、還元ガスライン１２を介して第１の還元ユニット４に導入される。溶融ガス化炉１１に導入された第１の鉄生成物３は、炭素担持体１０のガス化において生成された熱によって溶融され、液状銑鉄１を形成する。鉄酸化物を含有する装入材料２の還元において使用された還元ガス５は、送出ガス６として送出ガスライン１９を介して第１の還元ユニット４から引き抜かれ、圧縮され、その後、ＣＯ２の除去が送出ガスライン１９に配置されたＣＯ２除去設備２１において行われる。
【００３６】
送出ガス６は、次いで部分的に還元された第２の鉄生成物８、より具体的には直接還元鉄（ＤＲＩ）の生産のために第２の還元ユニット７中に導入される。溶融ガス化炉１１は、３つの導入要素を有し、それら導入要素は溶融ガス化炉１１の中に開口し、酸素ノズル１５、ダストバーナ１７、及び酸素バーナ１８の設計を有している。溶融ガス化炉１１に対して外側で、導入要素は媒体供給ライン２４と接続されている。５つのプロセスガスライン２５があり、プロセスガスライン２５のうちの２つは還元ガスライン１２の中に開口し、それぞれ１つが酸素ノズル１５中に、ダストバーナ１７に、酸素バーナ１８に開口している。
【００３７】
プロセスガスライン２５を介して、溶融ガス化炉１１には硫黄含有ガス１３が供給され、この特定の場合には、以下の典型的な組成を有するコークス炉ガスが供給される。
‐６５体積％の水素（Ｈ２）
‐２．５体積％の窒素（Ｎ２）
‐６体積％の一酸化炭素（ＣＯ）
‐２２体積％のメタン（ＣＨ４）
‐２体積％の他の炭化水素（ＣｎＨｍ）
‐１．５体積％の二酸化炭素（ＣＯ２）
‐コークス炉ガス１立方メータ当たり３５０ｍｇの硫化水素
‐コークス炉ガス１立方メータ当たり５００ｍｇのタール
‐コークス炉ガス１立方メータ当たり５００ｍｇのダスト
【００３８】
コークス炉ガスは、溶融ガス化炉１１中へコークス炉ガスを噴出することによって供給され、第１の場合には、コークス炉ガスは酸素含有ガス９及び微粒石炭１４とともに酸素ノズル１５によって、第２の場合には、ダスト１６及び酸素含有ガス９とともにダストバーナ１７によって、第３の場合には、酸素含有ガス９とともに酸素バーナ１８によって、溶融ガス化炉中に噴出される。第４の場合には、硫黄含有ガス１３、又はコークス炉ガスが、プロセスガスライン２５によって、還元ガスライン１２の中に直接導入される。還元ガス５の流れの方向にみると、これは、一例では還元ガスライン１２に配置された脱塵設備２６の前で行われ、別の例ではその設備の後に行われる。プロセスガスライン２５は、硫黄含有ガス１３を生産するプラント‐より具体的にはコークス工場‐から来ている。
【００３９】
要約すると、本発明は液状銑鉄１を生産するためのプロセスに関し、鉄酸化物を含有する装入材料２が、還元ガス５によって第１の還元ユニットにおいて還元されて、第１の鉄生成物３を与え、この第１の鉄生成物３は溶融ガス化炉１１において溶融されて液状銑鉄を与え、使用された還元ガス５は送出ガスとして第２の還元ユニット７の中に導入され、硫黄含有ガス１３が、酸素含有ガス９とともに、及び／又はダスト１６とともに、溶融ガス化炉１１中に、並びに／或いは還元ガスライン１２中に導入される。
【００４０】
本発明は、このプロセスを実施するための装置にさらに関する。
【００４１】
したがって、硫黄含有ガス１３、より具体的にはコークス炉ガスを、生産性の向上を伴って、環境への負荷又は液状銑鉄１若しくはＤＲＩの品質に不利な影響を与えることなく、液状銑鉄１又はＤＲＩの生産に使用することができる。
【００４２】
本発明は、好ましい実施例によってより詳細に記載され、より詳しく図示されているが、本発明は、開示された例によって限定されるものではなく、他の変形が当業者によって本発明の保護の範囲から隔離することなく導かれ得る。
【符号の説明】
【００４３】
１          液状銑鉄
２          鉄酸化物含有装入材料
３          部分的に還元された第１の鉄生成物
４          第１の還元ユニット
５          還元ガス
６          送出ガス
７          第２の還元ユニット
８          部分的に還元された第２の鉄生成物
９          酸素含有ガス
１０        炭素担持体
１１        溶融ガス化炉
１２        還元ガスライン
１３        硫黄含有ガス
１４        微細石炭
１５        酸素ノズル
１６        ダスト
１７        ダストバーナ
１８        酸素バーナ
１９        送出ガスライン
２０        鉄酸化物含有装入材料のための供給ライン
２１        ＣＯ２除去ユニット
２２        鉄生成物供給ライン
２３        炭素担持体供給ライン
２４        媒体供給ライン
２５        プロセスガスライン
２６        脱塵設備
【図１】
2016526606.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成28年4月13日(2016.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液状銑鉄（１）を生産するためのプロセスであって、該プロセスが、
‐部分的に還元された第１の鉄生成物（３）を与えるために、第１の還元ユニット（４）において、還元ガス（５）によって、鉄酸化物含有装入材料（２）を還元するステップ、及び還元中に使用された前記還元ガス（５）を送出ガス（６）として引き抜くステップと、
‐前記送出ガス（６）からＣＯ２を除去するステップ、及び前記送出ガス（６）を、部分的に還元された鉄生成物（８）を生産するために少なくとも第２の還元ユニット（７）中に導入するステップと、
‐前記部分的に還元された第１の鉄生成物（２）、酸素含有ガス（９）、及び炭素担持体（１０）を、溶融ガス化炉（１１）中に導入するステップと、
‐前記炭素担持体（１０）を前記酸素含有ガス（９）でガス化するステップ、及び前記溶融ガス化炉中で、前記還元ガス（５）の形成を伴って前記液状銑鉄（１）を与えるために、前記部分的に還元された第１の鉄生成物（３）を溶融するステップと、
‐前記還元ガス（５）の少なくとも一部分を、還元ガスライン（１２）によって前記第１の還元ユニット中に導入するステップと、
を備え、
前記プロセスが、硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと前記硫黄含有コークス炉ガスとの混合ガスを、
‐酸素ノズル（１５）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、前記酸素含有ガス（９）及び任意に微細石炭（１４）とともに、及び／又は
‐ダストバーナ（１７）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、ダスト（１６）及び前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐酸素バーナ（１８）によって、前記溶融ガス化炉（１１）中に、前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐前記還元ガスライン（１２）中に、
噴出するか、又は導入するステップをさらに備えることを特徴とするプロセス。
【請求項２】
前記第１の還元ユニット（４）は、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、
前記流動床反応炉は、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉の中に導入し、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、
前記流動床反応炉を貫流した後の前記還元ガス（５）は、送出ガスとして引き抜かれ、
前記プロセスが、前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有コークス炉ガスと、前記硫黄含有天然ガスと、の混合ガスを、
‐酸素バーナによって、前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、前記酸素含有ガス（９）とともに、及び／又は
‐前記接続ラインの少なくとも１つの中に直接
噴出するか、又は導入するステップをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のプロセスを実施するための装置であって、該装置が、
‐送出ガスライン（１９）と、鉄酸化物含有装入材料（２）を供給するための供給ライン（２０）と、を有する第１の還元ユニット（４）と、
‐還元ガスライン（１２）を介して前記第１の還元ユニット（４）に接続された溶融ガス化炉（１１）と、
‐前記送出ガスライン（１９）によって前記第１の還元ユニット（４）に接続された少なくとも１つの第２の還元ユニット（７）と、
‐前記送出ガスライン（１９）に配置され、ＣＯ２を除去するためを意図されたＣＯ２除去ユニット（２１）と、
‐前記溶融ガス化炉（１１）中に開口する少なくとも１つの鉄生成物供給ライン（２２）と、炭素担持体供給ライン（２３）と、
‐前記溶融ガス化炉（１１）中に開口し、酸素ノズル（１５）又はダストバーナ（１７）又は酸素バーナ（１８）の設計を有する１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合に、ガス及び／又は固体を前記溶融ガス化炉（１１）中に導入するための媒体供給ライン（２４）を有する１つ以上の導入要素と、
を備え、
硫黄含有コークス炉ガス、硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスライン（２５）が、
‐前記媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記還元ガスラインの中に、
開口していることを特徴とする装置。
【請求項４】
前記第１の還元ユニット（４）は、少なくとも第１の流動床反応炉及び第２の流動床反応炉を備え、前記流動床反応炉は、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉の中に導入し、前記還元ガス（５）を前記流動床反応炉から引き抜くための接続ラインによって接続されており、
前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に開口し、酸素ノズル（１８）として設計された１つ以上の導入要素であって、それぞれの場合において、ガスを前記接続ライン中に導入するための媒体供給ライン（２４）を有する１つ以上の導入要素が存在し、
前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスと、の混合ガスを供給するための少なくとも１つのプロセスガスライン（２５）があり、前記プロセスガスライン（２５）は、
‐前記媒体供給ライン（２４）のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記導入要素のうちの少なくとも１つの中に、及び／又は
‐前記接続ラインのうちの少なくとも１つの中に、
開口していることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
前記プロセスガスライン（２５）は、前記硫黄含有コークス炉ガス、前記硫黄含有天然ガス、又は前記硫黄含有天然ガスと、前記硫黄含有コークス炉ガスとの混合ガスを生産するプラントから、より具体的には、コークスを生産するためのプラント、及び／又は石炭ガス化プラント、及び／又は硫黄含有天然ガス源から来ていることを特徴とする請求項３又は４に記載の装置。
【国際調査報告】
2016526606.tif 000004
2016526606.tif 000005
2016526606.tif 000006
2016526606.tif 000007