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WO1997028284A1 - Procede et installation siderurgiques - Google Patents

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WO1997028284A1
WO1997028284A1 PCT/FR1997/000175 FR9700175W WO9728284A1 WO 1997028284 A1 WO1997028284 A1 WO 1997028284A1 FR 9700175 W FR9700175 W FR 9700175W WO 9728284 A1 WO9728284 A1 WO 9728284A1
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WO
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gas
nitrogen
adsorber
unit
air separation
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PCT/FR1997/000175
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Pierre Gauthier
Jérôme JUTARD
Xavier Vigor
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LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Definitions

  • the present invention relates to a steel process, of the type in which air is separated in an air separation unit, the oxygen thus produced is consumed in at least one step of the steel process, a partial decarbonate is used. gas from the steel process, and this partially decarbonated gas is used to carry out a reduction reaction of the steel process, the partial decarbonation comprising, cyclically, a phase of fixing C0 2 with a fixing product, then a regeneration phase of this product in a reactor.
  • the invention aims to improve the economy of partial decarbonation. To this end, it relates to a process of the aforementioned type, characterized in that, during the regeneration phase of the fixing product, nitrogen produced by the air separation unit is introduced into the reactor .
  • the process according to the invention may include one or more of the following characteristics: -
  • the fixation of C0 2 is absorption by a solvent, and said reactor is a tower for regenerating this solvent into which nitrogen is introduced;
  • the solvent consists of at least one amine, in particular methyldiethylamine (MDEA), and the regeneration tower comprises in the tank a reboiler with steam and at the head a water condenser;
  • MDEA methyldiethylamine
  • - CO2 fixation is a selective adsorption by a PSA process (Pressure Swing Adsorption), in particular with four adsorbers, nitrogen being introduced against the current in the adsorber, during its regeneration, in a stage of elution of that -this at the low pressure of the PSA cycle;
  • PSA process Pressure Swing Adsorption
  • the PSA cycle comprises, at the low pressure of the cycle, the step of elution with nitrogen followed by a step of elution against the current by gas withdrawn co-current from another adsorber in progress decompression;
  • the adsorbent is a 5A zeolite heated to a temperature above about 50 ° C; the process constitutes a combined process of gasification of coal and direct reduction of iron ore, said gas being gas resulting from gasification and / or gas resulting from direct reduction of iron ore.
  • the invention also relates to a steel installation intended for the implementation of the process defined above.
  • This installation of the type comprising at least a first oxygen-consuming device, a second device, possibly separate from the first, producing a gas which contains C0 2 , a unit for partially decarbonating this gas, a third device, possibly separate from the first apparatus and / or from the second apparatus, in which a reduction reaction takes place, means for supplying this third apparatus with partially decarbonated gas, and an air separation unit suitable for producing oxygen necessary for said first apparatus, the partial decarbonation unit comprising means for fixing the C0 2 by a fixing product and means for regenerating this product, is characterized in that the nitrogen outlet from the separation unit d air is connected to the means for regenerating the fixing product.
  • the partial decarbonation unit comprises an absorber, a regeneration tower, and means for circulating a solvent of C0 2 from the absorber to the tower and vice versa, the tower comprising a nitrogen inlet connected to the outlet d nitrogen from the air separation unit;
  • the decarbonation unit is a PSA (Pressure Swing Adsorption) selective adsorption unit which includes means for selective connection of the outlet of each adsorber to the nitrogen outlet of the air separation unit;
  • the adsorbent is a 5A zeolite, each adsorber being equipped with heating means.
  • FIG. 1 schematically represents a steel plant in accordance with the invention.
  • FIG. 1 schematically illustrate a first and a second embodiment of the partial decar ⁇ bonation in the installation of Figure 1.
  • the steel plant shown schematically in Figure 1 is of the "COREX" type and is intended to supply an electric arc furnace F for the production of liquid steel.
  • the installation essentially comprises: a hopper 1 for supplying coal to a melting-gasification furnace 2; a tank furnace 3 for direct pre-reduction of iron ore; devices treatment 4 and 5; cyclone 6; a device 7 for purification and cooling; a fan 8; an air separation unit 9; a unit 10 for partial decarbonation; a heat exchanger 11; a heater 12; and a shaft furnace 13 for direct reduction of iron ore.
  • iron ore is introduced at the top of the shaft furnace 3 by means of a supply device 14.
  • a reducing gas, taken from the top of the furnace 2 and dedusted at 6, is introduced into the shaft furnace 3 via a pipe 15.
  • the iron ore thus prereduced is transferred to the furnace 2 by means of worm devices 16.
  • the furnace 2 also receives coal from the hopper 1, scrap iron, recycled dust, via a pipe 17, from cyclone 6, and oxygen produced by the unit 9 and injected via nozzles 18 provided at the base of the oven 2.
  • the head gas from the bottom furnace 3 is purified at 4 and sent via a line 19 to the decarbonation unit 10.
  • the excess gas from cyclone 6 is purified and cooled in 7. Part of this gas is then injected, via a line 20, into the line 19, while the remainder is recycled by means of the blower and mixed with the top gas of the furnace 2, as the gas for cooling the latter.
  • the partially decarbonated gas from unit 10 is heated in 11 by indirect heat exchange, then in 12 by partial combustion with oxygen coming from unit 9 via a line 21, then introduced as reducing gas, in the shaft furnace 13, which is supplied at the head, by means of a suitable device 22, with iron ore.
  • the top gas from the furnace 13 is purified at 5 and recycled: a portion joins the pipe 19 via a pipe 23, and the rest is sent to the shell of the exchanger 11, via a pipe 24, as preheating gas .
  • the liquid metal produced in the tank by the ovens 2 and 13 is sent to the electric arc furnace F for refining with one oxygen.
  • the oxygen produced by the unit 9 via a pipe 25 is used to supply the furnace 2, the heater 12 and the electric arc furnace F. It can also be used for other purposes, for example, as shown , to help transport recycled dust in the oven 2, by injection into line 17.
  • Unit 9 necessarily produces nitrogen at the same time as oxygen. At least part of this nitrogen is recovered in unit 10, to which the nitrogen outlet of unit 9 is connected by a pipe 26, under conditions which will now be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the production line is designated by 27 by the unit 10 of partially decarbonated reducing gas, and by 28 the acid gas outlet from unit 10, which constitutes the outlet for residual gas.
  • the gas treated by unit 10 has a composition close to 35% C0 2 , 48% CO and 17%
  • the decarbonation unit 10 shown in FIG. 2 is an amine washing unit which essentially comprises an absorber 30, a regeneration tower 31, a heat exchanger 32, a water cooler 33, a circulation pump 34 and a expansion valve 35.
  • the tower 31 has at the head a water cooler 36 and in the tank a steam reboiler 37.
  • the absorber 30 performs the partial decarbonation of the treated gas, introduced into the tank, by washing with amines.
  • the partially decarbonated reducing gas, which leaves the top of the absorber 30 via line 27, has a CO 2 content of at most 5% and, in this example, substantially equal to this value.
  • the solvent used is MDEA (methyldiethylamine), and is introduced at the top of the absorber 30.
  • the solvent loaded with C0 2 withdrawn from the tank of the absorber, is introduced, after reheating in 32 and expansion in 35, in head of tower 31 to be regenerated.
  • the tank liquid from this tower (regenerated solvent) is recycled at the top of the absorber 30 via the pump 34 and the cooling exchangers 32 and 33.
  • the residual acid gas is evacuated from the top of the tower 31, via line 28 Nitrogen is injected into the lower part of tower 31. This has the effect of lowering the partial pressure of C0 2 in this tower, which promotes its desorption.
  • the quantity and the partial pressure of water vapor in equilibrium are reduced. This results in a substantial reduction in the amounts of water vapor and cooling water required at 37 and 36 respectively.
  • partial decarbonation is carried out by selective adsorption of C0 2 on a zeolite 5A heated to a temperature above 50 ° C and typically to 70 ° C, by a process of the PSA type (Pressure Swing) Adsorption).
  • PSA type Pressure Swing
  • FIG. 3 illustrates an example of a PSA process implemented by means of a unit with four adsorbers in parallel, not shown, provided with the pipes, with the conventional control means and regulation means.
  • the lines oriented by arrows indicate the movements and destinations of the gas streams; when the arrows are parallel to the ordinate axis, they also indicate the direction of circulation in the adsorber; when an arrow is in the direction of increasing ordinates (towards the top of the diagram), the current is said to be co-current, in the adsorber; if the upward pointing arrow is located below the line indicating the pressure in the adsorber, the current enters the adsorber through the inlet end of the adsorber; if the arrow, directed upwards, is located above the line indicating the pressure, the current leaves the adsorber through the outlet end of the adsorber, the inlet and outlet ends being respectively those of the gas to be treated and gas withdrawn in the isobaric production phase; when an arrow is in the direction of decreasing ordinates (down the diagram), the current is said to be against the current, in the adsorber.
  • the current leaves the adsorber through the inlet end of the adsorber; if the downward pointing arrow is located above the line indicating the pressure, the current enters the adsorber through the outlet end of the adsorber, the inlet and outlet ends always being those of the gas to be process and gas withdrawn in the isobaric production phase.
  • the gas streams which relate exclusively to the adsorber in question are indicated in solid lines and the gas streams coming from or towards other adsorbers in dotted lines.
  • steps (2.2) and (3.3) are identical, and it is of course the same for the balancing steps (2.1) and (4.1) .
  • heated zeolite 5A is particularly advantageous in the context of the overall process of FIG. 1, where heat is available to heat the adsorbers. Indeed, zeolite 5A has a high CO 2 / CO selectivity, which leads to a high yield, and when it is heated, it can be desorbed easily.
  • step (3.2) the partial pressure of the CO 2 in the adsorber is reduced. This makes it possible to eliminate the CO 2 more effectively and consequently to improve both the productivity and the yield of the process, all other things being equal.
  • the nitrogen used is heated beforehand in the refrigeration circuit of the air compressor the air separation unit 9, or else by heat exchange with the gas to be treated during cooling, for example in the apparatus 7 of FIG. 1.

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Abstract

Dans ce procédé, on sépare de l'air dans une unité de séparation d'air (9), on consomme de l'oxygène ainsi produit dans au moins une étape (2, 12, 13) du procédé sidérurgique, on décarbonate partiellement un gaz issu du procédé sidérurgique, et on utilise ce gaz partiellement décarbonaté pour effectuer (en 13) une réaction de réduction du procédé sidérurgique. La décarbonatation partielle comprend, de façon cyclique, une phase de fixation de CO2 par un produit de fixation, puis une phase de régénération de ce produit dans un réacteur. Au cours de la phase de régénération du produit de fixation, on introduit dans ce réacteur de l'azote produit par l'unité de séparation d'air (9). Application aux procédés combinés de gazéification du charbon-réduction directe de minerai de fer.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION SIDERURGIQUES
La présente invention est relative à un procédé sidérurgique, du type dans lequel on sépare de l'air dans une unité de séparation d'air, on consomme de l'oxygène ainsi produit dans au moins une étape du procédé sidérurgique, on décarbonate partiellement un gaz issu du procédé sidérurgique, et on utilise ce gaz partiellement décarbonaté pour effectuer une réaction de réduction du procédé sidérurgique, la décarbonatation partielle comprenant, de façon cyclique, une phase de fixation de C02 par un produit de fixation, puis une phase de régénération de ce produit dans un réacteur.
Un procédé de ce type est développé actuellement sous la marque "COREX" de la société autrichienne V0EST- ALPINE INDUSTRIE ANLAGENEBAU.
D'autres exemples de procédés de ce type sont le procédé HyL III commercialisé par la société mexicaine HYLSA, ou le procédé de haut fourneau tout à l'oxygène présenté par la société japonaise NKK. Les solutions qui ont été proposées pour réaliser la décarbonatation partielle du gaz précité sont soit un lavage aux aminés, soit une adsorption sélective à variation de pression avec mise sous vide. Dans le premier cas, la régénération de la solution de lavage consomme de grandes quantités de vapeur d'eau, et dans le second cas, les pompes à vide nécessaires sont coûteuses en investissement et en énergie consommée.
L'invention a pour but d'améliorer l'économie de la décarbonatation partielle. A cet effet, elle a pour objet un procédé du type précité, caractérisé en ce que, au cours de la phase de régénération du produit de fixation, on introduit dans le réacteur de l'azote produit par l'unité de séparation d'air.
Le procédé suivant l' invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la fixation du C02 est une absorption par un solvant, et ledit réacteur est une tour de régénération de ce solvant dans laquelle l'azote est introduit;
- le solvant est constitué par au moins une aminé, notamment de la méthyldiéthylamine (MDEA) , et la tour de régénération comprend en cuve un rebouilleur à la vapeur d'eau et en tête un condenseur à eau;
- la fixation du CO2 est une adsorption sélective par un procédé PSA (Pressure Swing Adsorption) , notamment à quatre adsorbeurs, l'azote étant introduit à contre- courant dans l'adsorbeur, pendant sa régénération, dans une étape d'elution de celui-ci à la basse pression du cycle PSA;
- le cycle PSA comprend, à la basse pression du cycle, l'étape d'elution par l'azote suivie d'une étape d'elution à contre-courant par du gaz soutiré à co- courant d'un autre adsorbeur en cours de décompression;
- l'adsorbant est une zéolite 5A chauffée à une température supérieure à 50°C environ; le procédé constitue un procédé combiné de gazéification du charbon et de réduction directe de minerai de fer, ledit gaz étant du gaz résultant de la gazéification et/ou du gaz résultant de la réduction directe de minerai de fer. L'invention a également pour objet une installation sidérurgique destinée à la mise en oeuvre du procédé défini ci-dessus. Cette installation, du type comprenant au moins un premier appareil consommateur d'oxygène, un deuxième appareil, éventuellement distinct du premier, produisant un gaz qui contient du C02, une unité de dé¬ carbonatation partielle de ce gaz, un troisième appareil, éventuellement distinct du premier appareil et/ou du deuxième appareil, dans lequel s'effectue une réaction de réduction, des moyens pour fournir à ce troisième appareil le gaz partiellement décarbonaté, et une unité de séparation d'air adaptée pour produire l'oxygène nécessaire audit premier appareil, l'unité de décarbonatation partielle comprenant des moyens de fixation du C02 par un produit de fixation et des moyens de régénération de ce produit, est caractérisée en ce que la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air est reliée aux moyens de régénération du produit de fixation. Suivant d'autres caractéristiques de cette installation :
- l'unité de décarbonatation partielle comprend un absorbeur, une tour de régénération, et des moyens pour faire circuler un solvant du C02 de l'absorbeur à la tour et inversement, la tour comportant une entrée d'azote reliée à la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air; - l'unité de décarbonatation est un unité d'adsorption sélective PSA (Pressure Swing Adsorption) qui comporte des moyens de liaison sélective de la sortie de chaque adsorbeur à la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air; - l'adsorbant est une zéolite 5A, chaque adsorbeur étant équipé de moyens de chauffage.
Des exemples de mise en oeuvre de 1 ' invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels : la Figure 1 représente schématiquement une installation sidérurgique conforme à l'invention; et
- les Figures 2 et 3 illustrent schématiquement un premier et un second modes de mise en oeuvre de la décar¬ bonatation partielle dans l'installation de la Figure 1. L'installation sidérurgique représentée schématiquement sur la Figure 1 est du type "COREX" et est destinée à alimenter un four à arc électrique F de production d'acier liquide. L'installation comprend essentiellement: une trémie 1 d'alimentation en charbon d'un four 2 de fusion-gazéification; un four à cuve 3 de préréduction directe de minerai de fer; des dispositifs d'épuration 4 et 5; un cyclone 6; un dispositif 7 d'épuration et de refroidissement; une soufflante 8; une unité de séparation d'air 9; une unité 10 de décarbonata¬ tion partielle; un échangeur de chaleur 11; un réchauffeur 12; et un four à cuve 13 de réduction directe de minerai de fer.
En fonctionnement, du minerai de fer est introduit au sommet du four à cuve 3 au moyen d'un dispositif d'alimentation 14. Un gaz réducteur, prélevé au sommet du four 2 et dépoussiéré en 6, est introduit dans le four à cuve 3 via une conduite 15. Le minerai de fer ainsi préréduit est transféré dans le four 2 au moyen de dispositifs 16 à vis sans fin. Le four 2 reçoit également du charbon provenant de la trémie 1, des ferrailles, des poussières recyclées, via une conduite 17, à partir du cyclone 6, et de l'oxygène produit par l'unité 9 et in¬ jecté via des tuyères 18 prévues à la base du four 2.
Le gaz de tête du four à cuve 3 est épuré en 4 et envoyé via une conduite 19 à l'unité de décarbonatation 10. Le gaz en excès issu du cyclone 6 est épuré et re¬ froidi en 7. Une partie de ce gaz est ensuite injectée, via une conduite 20, dans la conduite 19, tandis que le reste est recyclé au moyen de la soufflante et mélangé au gaz de tête du four 2, en tant que gaz de refroidisse- ment de ce dernier.
Le gaz partiellement décarbonaté issu de l'unité 10 est réchauffé en 11 par échange de chaleur indirecte, puis en 12 par combustion partielle avec de l'oxygène provenant de l'unité 9 via une conduite 21, puis intro- duit, en tant que gaz réducteur, dans le four à cuve 13, lequel est alimenté en tête, au moyen d'un dispositif approprié 22, en minerai de fer. Le gaz de tête du four 13 est épuré en 5 et recyclé : une partie rejoint la conduite 19 via une conduite 23, et le reste est envoyé dans la calandre de l'echangeur 11, via une conduite 24, en tant que gaz de préchauffage. Le métal liquide produit en cuve par les fours 2 et 13 est envoyé au four à arc électrique F pour affinage à 1 'oxygène.
Ainsi, l'oxygène produit par l'unité 9 via une conduite 25 est utilisé pour alimenter le four 2, le réchauffeur 12 et le four à arc électrique F. Il peut également être utilisé pour d'autres buts, par exemple, comme représenté, pour aider au transport des poussières recyclées dans le four 2, par injection dans la conduite 17.
L'unité 9 produit nécessairement de l'azote en même temps que l'oxygène. Une partie au moins de cet azote est valorisée dans l'unité 10, à laquelle la sortie d'azote de l'unité 9 est reliée par une conduite 26, dans des conditions qui vont maintenant être décrites en regard des Figures 2 et 3. On a désigné par 27 la conduite de production par l'unité 10 de gaz réducteur partiellement décarbonaté, et par 28 la sortie de gaz acide de l'unité 10, qui en constitue la sortie de gaz résiduaire. Dans l'exemple considéré, le gaz traité par l'unité 10 a une composition voisine de 35% C02 , 48% CO et 17%
H2.
L'unité de décarbonatation 10 représentée sur la Figure 2 est une unité de lavage aux aminés qui comprend essentiellement un absorbeur 30, une tour de régénération 31, un échangeur de chaleur 32, un réfrigérant à eau 33, une pompe de circulation 34 et une vanne 35 de détente. La tour 31 comporte en tête un réfrigérant à eau 36 et en cuve un rebouilleur à vapeur d'eau 37. En fonctionnement, l'absorbeur 30 réalise la décarbonatation partielle du gaz traité, introduit en cuve, par lavage aux aminés. Le gaz réducteur partiellement décarbonaté, qui sort du sommet de 1'absorbeur 30 via la conduite 27, a une teneur en C02 au plus égale à 5% et, dans cet exemple, sensiblement égale à cette valeur. Le solvant utilisé est le MDEA (méthyldiéthylamine) , et est introduit en tête de l'absorbeur 30. Le solvant chargé en C02, soutiré de la cuve de l'absorbeur, est introduit, après réchauffage en 32 et détente en 35, en tête de la tour 31 pour y être régénéré. Le liquide de cuve de cette tour (solvant régénéré) est recyclé en tête de l'absorbeur 30 via la pompe 34 et les échangeurs de refroidissement 32 et 33. Le gaz acide résiduaire est évacué du sommet de la tour 31, via la conduite 28. L'azote est injecté dans la partie inférieure de la tour 31. Ceci a pour effet d'abaisser la pression partielle du C02 dans cette tour, ce qui favorise sa désorption. De plus, grâce à la présence d'azote, la quantité et la pression partielle de vapeur d'eau en équilibre sont réduites. Il en résulte une réduction substantielle des quantités de vapeur d'eau et d'eau de refroidissement nécessaires en 37 et 36 respectivement.
Dans l'exemple illustré à la Figure 3, la décarbonatation partielle est réalisée par adsorption sélective du C02 sur une zéolite 5A chauffée à une température supérieure à 50°C et typiquement vers 70°C, par un procédé du type PSA (Pressure Swing Adsorption) .
Le diagramme de la Figure 3 illustre un exemple de procédé PSA mis en oeuvre au moyen d'une unité à quatre adsorbeurs en parallèle, non représentée, munie des conduites, aux moyens de commande et moyens de régulation classiques.
Au moyen de cette unité, on réalise pour chaque adsorbeur un cycle que l'on a illustré à la Figure 3 en référence à l'un des adsorbeurs. Si T désigne la durée du cycle, le fonctionnement du deuxième adsorbeur s'en déduit par décalage dans le temps de T/4, celui du troisième adsorbeur par décalage dans le temps de T/2, et celui du quatrième adsorbeur par décalage dans le temps de 3T/4. Sur la Figure 3 , où les temps t sont portés en abscisses et les pressions absolues P en ordonnées, les traits orientés par des flèches indiquent les mouvements et destinations des courants gazeux; lorsque les flèches sont parallèles à l'axe des ordonnées, elles indiquent, en outre, le sens de circulation dans 1 'adsorbeur ; lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées croissantes (vers le haut du diagramme) , le courant est dit à co-courant, dans l'adsorbeur; si la flèche dirigée vers le haut est située au-dessous du trait indiquant la pression dans l'adsorbeur, le courant pénètre dans 1'adsorbeur par l'extrémité d'entrée de l'adsorbeur; si la flèche, dirigée vers le haut, est située au-dessus du trait indiquant la pression, le courant sort de 1'adsorbeur par l'extrémité de sortie de l'adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant respectivement celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en phase de production isobare; lorsqu'une flèche est dans le sens des ordonnées décroissantes (vers le bas du diagramme) , le courant est dit à contre-courant, dans l'adsorbeur. Si la flèche dirigée vers le bas est située au-dessous du trait indiquant la pression de l'adsorbeur, le courant sort de l'adsorbeur par l'extrémité d'entrée de l'adsorbeur; si la flèche dirigée vers le bas est située au-dessus du trait indiquant la pression, le courant pénètre dans l'adsorbeur par 1 'extrémité de sortie de 1'adsorbeur, les extrémités d'entrée et de sortie étant toujours celles du gaz à traiter et du gaz soutiré en phase de production isobare. D'autre part, on a indiqué en traits pleins les courants gazeux qui concernent exclusivement l'adsorbeur considéré et en traits pointillés les courants gazeux en provenance ou en direction d'autres adsorbeurs.
Ainsi, pour le premier adsorbeur, le cycle comporte les phases suivantes : (1) De t = O à T/4 : phase d'adsorption à co- courant, à la haute pression PM du cycle, qui est typiquement de l'ordre de 4 bars. Cette phase se décompose en deux étapes : (1.1) De t = 0 à tl : le mélange à traiter est introduit à l'entrée de l'adsorbeur, et le mélange partiellement décarbonaté (gaz réducteur) est soutiré à sa sortie et constitue du gaz de production de 1'adsorbeur. (1.2) De tl à T/4 : cette étape diffère de la précédente par le fait qu'une partie du gaz de production est envoyé à la sortie d'un autre adsorbeur en étape de recompression finale décrite plus loin.
(2) De T/4 à T/2 : phase de décompression à co- courant, qui se subdivise en deux étapes :
(2.1) De T/4 à t2 : première décompression à co- courant, par équilibrage de pressions avec un autre adsorbeur en étape de première recompression décrite plus loin. La sortie de l'adsorbeur est alors reliée à celle de cet autre adsorbeur, jusqu'à ce que les deux pressions aient la même valeur Pe.
(2.2) De t2 à T/2 : deuxième décompression "* co- courant de Pe à une pression intermédiaire P^, la sortie de l'adsorbeur étant reliée à celle d'un autre adsorbeur en étape d'elution finale décrite plus loin.
(3) De T/2 à 3T/4 : phase de purge et d'elution à contre-courant. Cette phase se décompose en trois étapes :
(3.1) De T/2 à t3 : étape de purge à contre-courant, au cours de laquelle l'entrée de l'adsorbeur est mise à l'atmosphère jusqu'à ce que la pression atteigne la basse pression du cycle Pm, qui est typiquement la pression atmosphérique.
(3.2) De t3 à t4 : étape de première élution à contre-courant par de l'azote provenant de l'unité de séparation d'air 9, via la conduite 26, à la pression Pm, l'entrée de 1 'adsorbeur étant mise à l'air.
(3.3) De t4 à 3T/4 : étape d'elution finale à contre-courant par du gaz issu d'un autre adsorbeur en étape (2.2) de deuxième décompression, l'entrée de 1'adsorbeur étant mise à l'air.
(4) De 3T/4 à T : phase de recompression à contre- courant de Pm à PM. Cette phase se décompose en deux étapes : (4.1) De 3T/4 à t5 : étape de première recompression à contre-courant, de Pm à Pe, par équilibrage de pressions avec un autre adsorbeur en étape (2.1) de première décompression.
(4.2) De t5 à T : étape de recompression finale à contre-courant, au moyen de gaz de production provenant d'un autre adsorbeur en étape (1.2) d'adsorption.
Pour éviter d'utiliser un réservoir-tampon dans l'unité 10, les durées des étapes (2.2) et (3.3) sont identiques, et il en est bien entendu de même pour les étapes d'équilibrage (2.1) et (4.1) .
L'utilisation de zéolite 5A chauffée est particulièrement intéressante dans le cadre du procédé global de la Figure 1, où de la chaleur est disponible pour chauffer les adsorbeurs. En effet, la zéolite 5A possède une sélectivité C02/CO élevée, ce qui conduit à un rendement élevé, et lorsqu'elle est chauffée, elle peut être désorbée facilement.
De plus, grâce à l'utilisation d'azote d'elution dans l'étape (3.2), la pression partielle du C02 dans 1'adsorbeur est réduite. Ceci permet d'éliminer plus efficacement le C02 et par conséquent d'améliorer à la fois la productivité et le rendement du procédé, toutes choses étant égales par ailleurs.
De même que dans le mode de mise en oeuvre de la Figure 2, l'azote utilisé est chauffé au préalable dans le circuit de réfrigération du compresseur d'air de l'unité de séparation d'air 9, ou encore par échange de chaleur avec le gaz à traiter en cours de refroidissement, par exemple dans l'appareil 7 de la Figure 1.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé sidérurgique, du type dans lequel on sépare de l'air dans une unité de séparation d'air (9) , on consomme de l'oxygène ainsi produit dans au moins une étape (2, 12, 13)du procédé sidérurgique, on décarbonate partiellement un gaz issu du procédé sidérurgique, et on utilise ce gaz partiellement décarbonaté pour effectuer (en 13) une réaction de réduction du procédé sidérurgique, la décarbonatation partielle comprenant, de façon cyclique, une phase de fixation de C02 par un produit de fixation, puis une phase de régénération de ce produit dans un réacteur (31) , caractérisé en ce que, au cours de la phase de régénération du produit de fixation, on introduit dans le réacteur (31) de l'azote produit par l'unité de séparation d'air (9).
2 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation du C02 est une absorption par un solvant, et en ce que ledit réacteur (31) est une tour de régénération de ce solvant dans laquelle l'azote est introduit.
3 - Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le solvant est constitué par au moins une aminé, notamment de la méthyldiéthylamine (MDEA) , et en ce que la tour de régénération (31) comprend en cuve un rebouilleur (37) à la vapeur d'eau et en tête un condenseur à eau (36).
4 - Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la fixation du C02 est une adsorption sélective par un procédé PSA (Pressure Swing Adsorption) , notamment à quatre adsorbeurs, l'azote étant introduit à contre- courant dans l'adsorbeur, pendant sa régénération, dans une étape d'elution de celui-ci à la basse pression (Pm) du cycle PSA.
5 - Procédé suivant la revendication 4 , caractérisé en ce que le cycle PSA comprend, à la basse pression (Pm) du cycle, l'étape d'elution par l'azote suivie d'une étape d'elution à contre-courant par du gaz soutiré à co- courant d'un autre adsorbeur en cours de décompression.
6 - Procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'adsorbant est une zéolite 5A chauffée à une température supérieure à 50°C environ.
7 - Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, constituant un procédé combiné de gazéification du charbon et de réduction directe de minerai de fer, ledit gaz étant du gaz résultant de la gazéification et/ou du gaz résultant de la réduction directe de minerai de fer.
8 - Installation sidérurgique, du type comprenant au moins un premier appareil (2, 12, 13) consommateur d'oxygène, un deuxième appareil (2, 13), éventuellement distinct du premier, produisant un gaz qui contient du C02, une unité (10) de décarbonatation partielle de ce gaz, un troisième appareil (13) , éventuellement distinct du premier appareil et/ou du deuxième appareil, dans lequel s'effectue une réaction de réduction, des moyens (27) pour fournir à ce troisième appareil le gaz partiellement décarbonaté, et une unité de séparation d'air (9) adaptée pour produire l'oxygène nécessaire audit premier appareil, l'unité de décarbonatation partielle (10) comprenant des moyens (30) de fixation du C02 par un produit de fixation et des moyens (31) de régénération de ce produit, caractérisée en ce que la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air (9) est reliée aux moyens s (31) de régénération du produit de fixation. 9 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'unité de décarbonatation partielle (10) comprend un absorbeur (30) , une tour de régénération (31) , et des moyens (34) pour faire circuler un solvant du C02 de l'absorbeur à la tour et inversement, la tour comportant une entrée d'azote reliée à la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air (9). 10 - Installation suivant la revendication 8, caractérisée en ce que l'unité de décarbonatation partielle (10) est une unité d'adsorption sélective PSA (Pressure Swing Adsorption) qui comporte des moyens de liaison sélective de la sortie de chaque adsorbeur à la sortie d'azote de l'unité de séparation d'air (9).
11 - Installation suivant la revendication 10, caractérisée en ce que l'adsorbant est une zéolite 5A, chaque adsorbeur étant équipé de moyens de chauffage.
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