(57)【要約】二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離してそれを排出物の懸念なくしてリサイクルガスとして使用する方法及び装置であって、炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けて与えられた場合に、プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られる供給ガスを、当該供給ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給することと、使用済みガスの少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を使用済みガスから除去して還元ガスと混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することとを含む。任意に、前記方法はまた、使用済みガスの少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を使用済みガスから除去して、炭化水素を追加した後に改質器に供給されることとなる燃料ガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することを含んでいてもよい。任意に、ガス源及び前記還元ガスが、還元ガスを、任意に修正を行った後に利用し、ガス源を利用する、酸化鉄を金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられていてもよい。【選択図】図１
2016513004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する方法であって、
炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けて与えられた場合に、
前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られる改質供給ガスを、当該改質供給ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給することと、
前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記炉頂ガスから除去して前記還元ガスと任意に混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することとを含み、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する比は、前記改質供給ガスが供給される前記改質器における利用可能な熱量に応じて定まり、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する前記比は、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために全て利用されるときは第１の比較的より低い比であり、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために利用されないときは、第２の比較的より高い比である、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を前記炉頂ガス燃料から除去し炭化水素を追加した後に前記改質器に供給されることとなる改質燃料ガスを生成する前記二酸化炭素スクラバーに供給する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、前記プロセスガス及び前記炉頂ガス燃料を圧縮することを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガスから蒸気を生成することを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、さらに、煤塵を除去するために前記炉頂ガスを洗浄することを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガスが還元炉から得られることを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記還元ガスを酸素及び炭化水素と混合してバッスルガスを生成することと、前記バッスルガスを還元炉に供給することとを含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記二酸化炭素リーンガスを、前記還元ガスとそれを混合する前に予熱することを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記二酸化炭素及び蒸気改質器がまた、燃焼ガスを生成することを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、さらに、前記燃焼ガスから蒸気を生成することを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、他のガスを予熱するために前記燃焼ガスを使用することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記炉頂ガス及び前記還元ガスが、酸化鉄を金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられていることを含む、方法。
【請求項１３】
二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する装置であって、
炉頂ガスをプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分ける１つ以上の導管と、
前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られる改質供給ガスを、当該改質ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給する、１つ以上の導管と、
前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記炉頂ガスから除去して前記還元ガスと混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給する、１つ以上の導管とを含み、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する比は、前記改質供給ガスが供給される前記改質器における利用可能な熱量に応じて定まり、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する前記比は、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために全て利用されるときは第１の比較的より低い比であり、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために利用されないときは、第２の比較的より高い比である、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、さらに、前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を前記炉頂ガス燃料から除去して炭化水素を追加した後に前記改質器に供給されることとなる改質燃料ガスを生成する前記二酸化炭素スクラバーに供給する、１つ以上の導管を備える装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、さらに、前記プロセスガス及び前記炉頂ガス燃料を圧縮する１つ以上の気体圧縮機を備える、装置。
【請求項１６】
請求項１３に記載の装置であって、さらに、前記炉頂ガスから蒸気を生成する低圧蒸気ボイラーを備える、装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の装置であって、さらに、煤塵を除去するために前記炉頂ガスを洗浄する湿式スクラバーを備える、装置。
【請求項１８】
請求項１３に記載の装置であって、さらに、前記炉頂ガスが還元炉から得られる、装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の装置であって、さらに、前記還元ガスを酸素及び炭化水素と混合してバッスルガスを生成し、前記バッスルガスを還元炉に供給する１つ以上の導管を備える、装置。
【請求項２０】
請求項１３に記載の装置であって、前記二酸化炭素リーンガスを前記還元ガスと混合しそれを燃料として使用する前に、前記二酸化炭素リーンガスを予熱する予熱器をさらに備える、装置。
【請求項２１】
請求項１３に記載の装置であって、前記二酸化炭素及び蒸気改質器がまた、燃焼ガスを生成する、装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の装置であって、さらに、前記燃焼ガスから蒸気を生成する低圧蒸気ボイラーを備える、装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置であって、さらに、他のガスを予熱するために前記燃焼ガスを使用する１つ以上の導管を備える、装置。
【請求項２４】
請求項１３に記載の方法であって、前記炉頂ガス及び前記還元ガスが、酸化鉄を金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられている、装置。
【請求項２５】
二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離してそれを排出物の懸念なくしてリサイクルガスとして使用する方法であって、
炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けて与えられた場合に、
前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られた供給ガスを、当該供給ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給することと、
前記使用済みガスの少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記使用済みガスから除去して前記還元ガスと任意に混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することとを含み、
前記プロセスガスの前記使用済みガスに対する比は、前記供給ガスが供給される前記改質器における利用可能な熱量に応じて定まり、
前記プロセスガスの前記使用済みガスに対する前記比は、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために全て利用されるときは第１の比較的より低い比であり、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために利用されないときは、第２の比較的より高い比である、方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、さらに、前記使用済みガスの少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を前記使用済みガスから除去して炭化水素を追加した後に前記改質器に供給されることとなる燃料ガスを生成する前記二酸化炭素スクラバーに供給する、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、酸化鉄を金属鉄に直接還元するための方法、及び装置に関する。より具体的には、本発明は、そのようなプロセスと関連する、二酸化炭素を使用済みガスから分離する方法、及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本特許出願／特許は、「二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離するための方法、及び装置」と題する、２０１０年４月１９日に出願された同時継続米国仮特許出願第１２／７６２，６１８号の一部継続出願であり、「二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する方法、及び装置」と題する２００９年４月２０日出願の米国仮特許出願第６１／１７０，９９９号の優先権の利益を主張し、双方の内容を参照して本願に取り込む。
【０００３】
直接還元プロセスにおいて、炉頂ガス燃料源のような二次燃料源から二酸化炭素を取り除く効果的かつ効率的な方法の需要は、多くの工業的プロセスにおいて存在する。換言すれば、他の消費燃料源から二酸化炭素を取り除き、排出物の問題を起こさずに一次燃料源として利用することを可能とする、効果的かつ効率的な方法に対する需要が、多くの工業的プロセスにおいて存在する。ある場合においては、政府の政策はそのような二酸化炭素の除去を要求してきており、二酸化炭素の排出コントロールの需要は、将来増すのみであろう。直接還元は、酸化鉄鉱を金属化した鉄のペレット、塊（lump）、又は成形体（compact）に還元することを含み、ここで酸化鉄は、水素及び／又は一酸化炭素を含むガスによって還元され、副生成物の二酸化炭素を生じる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一の例示的実施形態では、二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する方法であって、炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けられて与えられた場合に、前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られた改質供給ガスを、当該改質供給ガスを改質し還元ガスを生成する二酸化炭素及び蒸気改質器に供給することと、前記炉頂ガス燃料を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記炉頂ガスから除去し、炭化水素を追加した後に前記二酸化炭素及び蒸気改質器に供給されることとなる改質燃料ガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給する。前記方法はまた、前記プロセスガス及び前記炉頂ガス燃料を圧縮することを含む。前記方法はさらに、蒸気を前記炉頂ガスから生成することを含む。前記方法はなおさらに、前記炉頂ガスを煤塵から除去することを含む。任意に、前記炉頂ガスは還元炉から得られてもよい。任意に、前記方法はなおさらに、前記還元ガスを酸素及び炭化水素と混合してバッスルガスを生成することと、前記バッスルガスを還元炉に供給することを含んでいてもよい。前記二酸化炭素スクラバーはまた、二酸化炭素リーンガスを生成する。前記方法はなおさらに、前記二酸化炭素リーンガスを前記還元ガスと混合する。任意に、前記方法はなおさらに、前記二酸化炭素リーンガスを前記還元ガスと混合し又はそれを燃料として使用する前に、前記二酸化炭素リーンガスを予熱することを含んでいてもよい。前記二酸化炭素及び蒸気改質器はまた、燃焼ガスを生成する。前記方法はなおさらに、蒸気を前記燃焼ガスから生成することを含む。任意に、前記方法はなおさらに、他のガスを予熱するために前記燃焼ガスを利用することを含んでいてもよい。任意に、前記炉頂ガス及び前記バッスルガスが、酸化鉄から金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられていてもよい。
【０００５】
本発明の他の例示的実施形態では、二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する装置であって、炉頂ガスをプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分ける１つ以上の導管と、前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られた改質供給ガスを、当該改質ガスを改質し還元ガスを生成する二酸化炭素及び蒸気改質器に供給する、１つ以上の導管と、前記炉頂ガス燃料を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記炉頂ガスから除去し、炭化水素を追加した後に前記二酸化炭素及び蒸気改質器に供給されることとなる前記改質燃料ガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給する、１つ以上の導管とを含む。前記装置はまた、前記プロセスガス及び前記炉頂ガス燃料を圧縮する１つ以上の気体圧縮機を含む。前記装置はさらに、蒸気を前記炉頂ガスから生成する低圧蒸気ボイラーを含む。前記装置はなおさらに、煤塵を除去するために前記炉頂ガスを洗浄する湿式スクラバーを含む。任意に、前記炉頂ガスは還元炉から得られてもよい。任意に、前記装置はなおさらに、前記還元ガスを酸素及び炭化水素と混合してバッスルガスを生成し、前記バッスルガスを還元炉に供給する１つ以上の導管を含んでいてもよい。前記二酸化炭素スクラバーはまた、二酸化炭素リーンガスを生成する。前記装置はなおさらに、前記二酸化炭素リーンガスを前記還元ガスと混合する１つ以上の導管を含んでいてもよい。任意に、前記装置はなおさらに、前記二酸化炭素リーンガスを前記還元ガスと混合し又はそれを燃料として使用する前に、前記二酸化炭素リーンガスを予熱する予熱器を含んでいてもよい。前記二酸化炭素及び蒸気改質器はまた、燃焼ガスを生成する。前記装置はなおさらに、前記燃焼ガスから蒸気を生成する低圧蒸気ボイラーを含む。任意に、前記装置はなおさらに、他のガスを予熱するために前記燃焼ガスを利用する１つ以上の導管を含んでいてもよい。任意に、前記炉頂ガス及び前記バッスルガスが、酸化鉄を金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられていてもよい。
【０００６】
本発明のさらなる例示的実施形態では、二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離してそれを排出物の懸念なくしてリサイクルガスとして使用する方法であって、炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けられて与えられた場合に、前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られた供給ガスを、当該供給ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給することと、前記使用済みガスの少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記使用済みガスから除去して前記還元ガスと混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することとを含む。任意に、前記方法はまた、前記使用済みガスの少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を前記使用済みガスから除去し、炭化水素を追加した後に前記改質器に供給されることとなる燃料ガスを生成する前記二酸化炭素スクラバーに供給することを含んでいてもよい。
【０００７】
本発明の二酸化炭素の分離プロセスは、望まない排出物を最小限としつつ、一次プロセスにおいて使用されず排ガスとして放出される一酸化炭素及び水素を再回収することのできる、効率的なループを提供する。
【０００８】
同種の参照番号が、必要に応じて、同種の方法ステップ／装置要素を示すために使われる様々な図面を参照して、本発明はここに解説し説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明に係る、炉頂ガス燃料から二酸化炭素を分離する方法／装置のプロセス／概略図である。
【図２】図２は、本発明に係る、直接還元プロセスのプロセス／概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一例示的実施形態において、図１を参照すると、二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する装置１０は、根本的に、立軸形の還元炉１２等を含む。この例では、還元炉１２は、酸化鉄のペレット、塊、又は成形体が所定の速度で供給される供給ホッパー（不図示）を含む。酸化鉄のペレット、塊、又は成形体は、ガス封止管としての機能も果たす供給管（不図示）を通って、重力によって供給ホッパーから還元炉１２に降下する。還元炉１２の底部には、さらにガス封止管として機能する排出管（不図示）が設けられる。電気振動フィーダ等のような排出物フィーダ（不図示）が排出管の下方に配置され、金属鉄のペレット、塊、又は成形体を受けとめ、それにより装入原料が還元炉１２を通り重力降下するシステムを構築している。
【００１１】
還元炉１２の略中間点にはバッスル−羽口部システム（不図示）が設けられ、高温の還元ガスが約７００℃から約１０５０℃の間の温度で導入される。高温還元ガスは、還元炉１２の還元領域を通り、ペレット、塊、又は成形体の流れとは逆に上方に流れ、還元炉１２の頂部に位置するガス排気管（不図示）を通り、還元炉１２から排出される。供給管はガス排気管の下方に延伸しており、この幾何学的配置により、使用済みガスを装入ラインから解放してガス排気管へ自由に流れることを可能とする、使用済みガス解放プレナムを形成している。高温の還元ガスは、バッスル−羽口部システムからガス排気管に流れる間に、酸化鉄のペレット、塊、又は成形体を加熱しそれらを金属鉄のペレット、塊、又は成形体に（すなわち直接還元によって）還元する作用をする。高温の還元ガスは、ペレット、塊、又は成形体の酸化鉄を還元する水素、窒素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタン、及び水蒸気を含み、二酸化炭素や水蒸気を含む使用済みガス、すなわち炉頂ガスを生成する。
【００１２】
図２を参照すると、ここで利用される直接還元プロセスは、直前に還元ガスに追加する二酸化炭素リーンガス、天然ガス、及び酸素を調節することにより、還元炉１２にバッスルガスが入る箇所の還元状態、温度、及び化学反応をコントロールする。これらの直接還元プロセスは、概して、「酸化鉄を金属鉄に還元する方法」と題する米国特許第３，７４８，１２０号、「気体還元プロセスにおける酸化鉄の還元方法」と題する米国特許第３，７４９，３８６号、「酸化鉄を金属鉄に還元する装置」と題する米国特許第３，７６４，１２３号、「気体還元プロセスにおける酸化鉄の還元方法」と題する米国特許第３，８１６，１０１号の、「金属鉄粉の製造方法」と題する米国特許第４，０４６，５５７号、「高炉における炭化鉄の製造」と題する米国特許第５，４３７，７０８号に記載され、それらの全ての内容を参照して取り込む。
【００１３】
還元炉の装入原料は大規模な断熱反応炉として働き、バッスルガス注入領域における平衡反応を促進する。バッスルガスは還元炉１２に入って装入原料を通過すると、ガスはその平衡組成及び温度になるまで反応する。この模様は還元炉１２の上部の装入原料熱電対で観測される。
【００１４】
浸炭反応は、次の還元ガス流の要因によって影響される。
１．初期の、還元ガスにおける水素：一酸化炭素比
２．初期の還元ガスのメタン含有量
３．初期の還元ガスの温度
４．還元ガスへの天然ガスの追加
５．還元ガスへの酸素の追加
６．還元ガスへの二酸化炭素リーンガスの追加
７．最終のバッスルガスの還元剤：酸化剤比
８．最終のバッスルガス圧力
【００１５】
通常の運転条件の下では、初期の還元ガスの品質は厳密にコントロールされ、直接還元プロセスの第一の安定要因となる。還元ガスが還元炉１２に向かって流れる際に、天然ガスが最終のバッスルガスのメタン含有量の分析に基づき加えられる。これにより、初期の還元ガスのメタン量がどのように変化しても安定するように調節され、最終のバッスルガスの浸炭能力に影響を与える。酸素は、最終のバッスルガスの温度を上昇させ鉄鉱石還元プロセスの反応速度を改善するために、還元ガスに加えられる。
【００１６】
任意に、使用される運転条件は、追加する天然ガスを予熱すること、還元ガスのメタン含有量を約１２％以下にすること、及び、追加する酸素の流量／トンが約３０Ｎｍ3／ｔ以下であることを含んでいてもよい。
【００１７】
直接還元装置の使用中に、ガスは還元ガス源４０から排出されて、第一のセンサーは気体分析を実行し気体の温度を計測する。その後、天然ガス、天然ガスインレットで気体と混合される。その後、酸素が、ガス及び天然ガスと酸素インレットで混合される。第２のセンサーは、バッスルガスが還元炉１２に入る前に、ガス分析を実行しバッスルガスの温度を計測する。
【００１８】
再び図１を参照すると、本発明によれば、還元炉１２のガス排出管からの炉頂ガスは他の管（不図示）を通じて低圧蒸気ボイラー１４に流れる。このことが、下記により詳細に説明する二酸化炭素の除去ステップのような他のステップで利用する効率的な蒸気の生成を可能とする。ボイラー供給水は低圧蒸気ボイラー１４に供給され、上記に示唆されているように、生成した蒸気はこのプロセスを通じて再循環されるかもしくは他で使用される。
【００１９】
炉頂ガスはその後、炉頂ガスを冷却し煤塵を除去するために設けられた、水が流出する湿式スクラバー２０に送られる。湿式スクラバー２０は当業者に知られた従来のタイプであればどのようなものであってもよい。例えば、それは、充填塔（不図示）を有しており、炉頂ガスがそれを下方に流れ、その後上方に冷却水と逆方向にその充填塔を流れるベンチュリである。
【００２０】
炉頂ガスは湿式スクラバー２０を出ると、バルブ（不図示）の影響により２つの流れとなる。第１の流れはプロセスガスを表し、第２のガスは炉頂ガス燃料（すなわち廃棄物）を表す。これらの流れの比は、第１の流れと結合されている二酸化炭素及び蒸気改質器２４において利用可能な熱量により規定され、それは典型的には一定であり、例えば、１：１（リサイクルされた二酸化炭素リーンガスの利用時）、２：１（リサイクルされた二酸化炭素リーンガスの不使用時）である。
【００２１】
湿式スクラバー２０からのプロセスガスはコンプレッサー２２に供給され、所望の圧力に圧縮され、その後、ミキサー（不図示）に送られ、ここでプロセスガスは天然ガスと混合される。この改質供給ガスはその後、二酸化炭素及び蒸気改質器２４に供給される。二酸化炭素及び蒸気改質器２４は、燃焼により、窒素、二酸化炭素、及び水を含む加熱された燃焼ガスを生成する燃料燃焼バーナー（不図示）、及び、複数の触媒改質管（不図示）を含み、その後者である改質管は、燃焼からの改質供給ガス及び熱を利用して、還元炉１２に戻される還元ガスを生成し、この還元ガスは、酸素、天然ガス、及び二酸化炭素リーンガスを導入後、バッスルガスとなる。
【００２２】
湿式スクラバー２０からの炉頂ガス燃料もまた、コンプレッサー２６に供給されて、二酸化炭素スクラバー２８に導入される前に、所望の圧力に圧縮される。二酸化炭素スクラバー２８は、炉頂ガス燃料から二酸化炭素を分離する装置１０の低圧蒸気ボイラー１４、３２のいずれかから任意に得られる低圧蒸気の入力を有し、ボイラー供給水、硫黄、及び二酸化炭素の出力を有する。ボイラー供給水は炉頂ガス燃料から二酸化炭素を分離する装置１０の低圧蒸気ボイラー１４、３２のいずれかへの入力であってもよい。二酸化炭素スクラバー２８の他の出力は、二酸化炭素リーンガスであり、天然ガスと混合されると、一部は、二酸化炭素及び蒸気改質器２４に供給される改質燃料ガスになる。
【００２３】
二酸化炭素スクラバー２８は、ＭＥＡ、ＭＤＥＡ等のようなアルカノールアミンを含んでいてもよく、当業者に知られたいずれのタイプの高温カリウム洗浄システムを含んでいてもよい。低圧蒸気は二酸化炭素スクラバー２８で使用される溶液を再生するために使用され、ボイラー供給水として排出される。二酸化炭素の分離プロセスの間、硫黄と二酸化炭素が炉頂ガス燃料から分離される。硫黄及び二酸化炭素を除いた炉頂ガス燃料は二酸化炭素リーンガスとして排出される。また、二酸化炭素リーンガスの一部は天然ガスと混合され、改質燃料ガスを形成し、二酸化炭素及び蒸気改質器２４に、燃料燃焼バーナーを介して導入される。二酸化炭素リーンガスの残部はリサイクルされて還元ガスと混合され、酸素及び天然ガスを導入することでバッスルガスを生成し、還元炉１２に戻される。任意に、二酸化炭素リーンガスの後段部、又は流れ全体を、既存の還元ガスと混合し又は燃料として使用する前に、予熱器３０に導入してもよい。
【００２４】
本発明の一例示的形態において、この二酸化炭素リーンガス／還元ガス流は、最終的には、還元炉１２へのバッスルガスの供給の約２０％に相当し、一方、二酸化炭素及び蒸気改質還元ガス流は還元炉１２へのバッスルガスの供給の約８０％に相当する。なお上記割合に限定されるものではない。
【００２５】
燃焼ガス排出管（不図示）は、燃焼後に、窒素、二酸化炭素、及び水を含む燃焼ガスを除去する二酸化炭素及び蒸気改質器２４に設けられる。燃焼ガスは、低圧蒸気ボイラー３２を含む１個または数個の熱交換器を通って流れる。また、これにより、上記により詳細に記載されている二酸化炭素除去プロセスのような他のプロセスに使用する蒸気を効率的に生成可能としている。ボイラー供給水は低圧蒸気ボイラー３２に、任意に、二酸化炭素スクラバー２８から供給されていてもよく、上記に示唆されているように、生成された蒸気はそのプロセスを通じて再循環され、または他で使用される。低温蒸気ボイラー３２はそれゆえ、任意の予熱器３０と連結されていてもよい。
【００２６】
上記のプロセス及び装置の変形はまた、本発明の本質的な概念から離れない範囲で実現することできる。例えば、使用される二酸化炭素スクラバー２８は、状況に従って、圧力スイング吸着（ＰＳＡ；pressure swing adsorption）部、圧力変動吸着（ＶＰＳＡ；vacuum pressure swing adsorption）部、又は膜分離機を使用してもよい。ＭＤＥＡ部は蒸気を用いずに使用してもよく、天然ガス及び／又は輸出燃料を使用して直接燃焼させ、炉頂ガス及び／又は燃焼ガスとＭＤＥＡの直接の熱交換を行うようにしてもよい。回収された二酸化炭素は油の回収増進、バイオ燃料生成のための生体成長増進、鉄炭酸塩／鉄珪酸塩の構造煉瓦（鉄粉＋ＣＯ2＋粉砕製鋼スラグ）の生産等に使用してもよい。回収された二酸化炭素はまた、改質して、直接還元プロセスで使用される改質ガスとしてもよい。酸素燃焼改質器／加熱器を、燃焼ガスの二酸化炭素を濃縮するために使用してもよい。シフト反応器を、一酸化炭素及び水を二酸化炭素及びＨ2に変換するために使用してもよく、水を生成するためにそのＨ2で改質器を燃焼させてもよい。燃焼ガスの二酸化炭素は濃縮燃焼ガスから回収されてもよい。水は乾燥地域において使用するために燃焼ガスから回収してもよい。最後に、直接燃焼加熱器は、希薄な（放出された）炉頂ガス燃料及び／又はプロセスガスを予熱するために使用してもよい。
【００２７】
本発明について、好ましい実施形態及び具体的な例を参照して例示及び説明してきたが、他の実施形態及び例でも同様の機能を果たし、及び／又は同様の結果を達成することは、当業者にとってすでに明らかである。全てのそのような同等の実施形態及び実施例は、本発明の精神及び範囲に含まれ、それらにより考慮され、添付の請求の範囲に含まれることを意図する。この点において、上記の本発明の詳細な説明は、可能な限り非限定的かつ無限定なものとして考慮されるべきである。
【図１】
2016513004.tif 000003
【図２】
2016513004.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月7日(2015.8.7)
【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】
二酸化炭素を炉頂ガス燃料から分離する方法であって、
炉頂ガスがプロセスガスと炉頂ガス燃料とに分けて与えられた場合に、
前記プロセスガスを炭化水素と混合し、結果として得られる改質供給ガスを、当該改質供給ガスを改質し還元ガスを生成する改質器に供給することと、
前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、少なくとも一部の二酸化炭素を前記炉頂ガスから除去して前記還元ガスと任意に混合される二酸化炭素リーンガスを生成する二酸化炭素スクラバーに供給することとを含み、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する体積比は、前記改質供給ガスが供給される前記改質器における利用可能な熱量に応じて定まり、
前記プロセスガスの前記炉頂ガス燃料に対する前記体積比は、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために全て利用されるときは１：１であり、前記二酸化炭素リーンガスが前記還元ガスと混合するために利用されないときは２：１である、方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガス燃料の少なくとも一部を、二酸化炭素の少なくとも一部を前記炉頂ガス燃料から除去し炭化水素を追加した後に前記改質器に供給されることとなる改質燃料ガスを生成する前記二酸化炭素スクラバーに供給する、方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、さらに、前記プロセスガス及び前記炉頂ガス燃料を圧縮することを含む、方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガスから蒸気を生成することを含む、方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、さらに、煤塵を除去するために前記炉頂ガスを洗浄することを含む、方法。
【請求項６】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記炉頂ガスが還元炉から得られることを含む、方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記還元ガスを酸素及び炭化水素と混合してバッスルガスを生成することと、前記バッスルガスを還元炉に供給することとを含む、方法。
【請求項８】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記二酸化炭素リーンガスを、前記還元ガスとそれを混合する前に予熱することを含む、方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法であって、前記改質器がまた、燃焼ガスを生成することを含む、方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の方法であって、さらに、前記燃焼ガスから蒸気を生成することを含む、方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、さらに、他のガスを予熱するために前記燃焼ガスを使用することを含む、方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法であって、前記炉頂ガス及び前記還元ガスが、酸化鉄を金属鉄に変換する直接還元プロセスと関連づけられていることを含む、方法。
【国際調査報告】
2016513004.tif 000005