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WO2005026395A2 - Procede de fabrication de fonte avec utilisation des gaz du haut-fourneau pour la recuperation assistee du petrole - Google Patents

Procede de fabrication de fonte avec utilisation des gaz du haut-fourneau pour la recuperation assistee du petrole Download PDF

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WO2005026395A2
WO2005026395A2 PCT/FR2004/050397 FR2004050397W WO2005026395A2 WO 2005026395 A2 WO2005026395 A2 WO 2005026395A2 FR 2004050397 W FR2004050397 W FR 2004050397W WO 2005026395 A2 WO2005026395 A2 WO 2005026395A2
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WO
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gas
carbon dioxide
blast
liquefied
well
Prior art date
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PCT/FR2004/050397
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English (en)
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WO2005026395A3 (fr
Inventor
Michel Devaux
Hugues Gasser-Coze
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA a Directoire et Conseil de Surveillance pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a process for the production of pig iron in a fusion reactor such as a blast furnace, in which there is introduced therein. at least iron ore, an oxidizer and a fuel so as to melt the ore and obtain cast iron containing at most 5% carbon, in which gases (called "blast furnace") are recovered at the outlet of the reactor ) comprising from 15 to 45% by volume of CO 2 , from 15 to 45% by volume of CO, the balance consisting essentially of nitrogen, hydrogen, various hydrocarbons and a small percentage of argon, then the CO 2 is separated from the rest of the blast furnace gas, the latter being sent to means of using said gas.
  • blast furnace gases contain 15 to 30% CO and / or CO 2 .
  • the blast furnace is a steel tool which produces pig iron from a charge of iron ore and coke, the combustion oxidant being air possibly enriched with oxygen.
  • the iron ore is heated, reduced and melted thanks to coke, the combustion of which with air provides part of the energy required for heating and melting the iron ore.
  • carbon monoxide is produced, resulting from the combustion reaction of coke and / or coal and / or hydrocarbon with the air called the wind ("blast" in English language) which is injected into said nozzles, enriched or not with oxygen. This carbon monoxide is necessary for the reduction of iron ore.
  • blast furnace gas is recovered at the outlet thereof which is typically a mixture of nitrogen (between 35 and 65% by volume) which essentially comes from the air injected into the blast furnace nozzles, carbon (between about 15 and 30% by volume) and carbon dioxide (between about 15 and 30% by volume also) coming from the partial or total combustion of the coke or generally of the injected fuel.
  • blast furnace gas is a so-called “poor” gas because of low calorific value, typically between 2,000 and 6,000 kJ / Nm 3 , in contrast to other steel gases called “rich” because having a calorific value much more high (for example gases from a cast iron to steel converter or a coke oven, having calorific values typically between 6,000 and 10,000 kJ / Nm 3 and between 12,000 and 20,000 kJ / Nm 3 , respectively).
  • the quantity of gas produced by a blast furnace is very large and of the order of approximately 1,500 Nm 3 of gas for a ton of pig iron produced.
  • the quantity of carbon dioxide produced per tonne of pig iron is also very large: for example for a blast gas having an average carbon dioxide content of 22% in dry gas and for a blast furnace producing one million tonnes of pig iron per year, the quantity of carbon dioxide emitted in blast gas is 330 million Nm 3 per year, or approximately 650,000 tonnes of dioxide of carbon produced for a year.
  • the quantity of C0 2 emitted is around 2 million tonnes per year while for a site producing 7 million tonnes of pig iron per year, the quantity of CO 2 is around 4.5 million tonnes.
  • This blast gas can for example be the heating of heat exchangers (in particular cowpers) which allow the preheating of the air from the blast furnace, ie the heating of furnaces for heating steel products. obtained after the casting of steel into billets, looms, slabs, or the supply of a power plant producing steam and / or electricity.
  • the present invention makes it possible to solve the problem posed by the elimination of the CO 2 generated by a unit for manufacturing cast iron in a blast furnace in order to avoid sending the carbon dioxide thus produced into the atmosphere.
  • the process according to the invention is characterized in that the CO 2 is separated from the blast gas so as to obtain a gaseous stream of carbon dioxide, said gaseous stream then being liquefied using suitable liquefaction means, purification means being provided so as to obtain a carbon dioxide which, after liquefaction, contains at most 1% by weight of CO and at most 500 ppm of product containing sulfur, said liquefied gas then being transported to the using suitable means of transport to an oil well which has at least one inlet and at least one outlet, the liquefied carbon dioxide then being compressed to a pressure greater than about 70 x 10 5 Pa, then injected at entry of said oil well so as to propagate in the well and thus facilitate the extraction of said oil.
  • the carbon dioxide will be purified either when it is in the gas phase, or when it is in the liquid phase or during the carrying out of the liquefaction of gas into liquid, or possibly a combination of the two, this is ie a partial purification of carbon dioxide gas with additional purification during the liquefaction of CO 2 or after liquefaction of the mixture.
  • the suitable means of transport will consist of either a pressure pipe, preferably buried or submerged, or by tanks transported by trucks and / or boats and / or other means of transport to the place of use, and / or a combination of these means, that is to say for example a partial transport by pipeline then a partial transport in a tank (or vice-versa).
  • the invention also relates to the use of carbon dioxide from a blast gas for enhanced oil recovery (or "enha ⁇ ced oil recovery" - E OR - in English language).
  • This enhanced oil recovery technique consists of injecting a gas and in particular CO2 into the pocket of oil to be recovered. In most oil and natural gas fields, a very small proportion of the oil present is extracted using standard methods (approximately 20 to 40%).
  • the injection of CO 2 makes it possible to increase the extraction of petroleum according to two distinct processes depending on the miscibility or not of CO2 with petroleum. If the CO 2 is miscible with petroleum, the latter becomes much more fluid and can be extracted easily. This is the most common case in oil wells using CO injection. In general, these wells are more than 1200 m deep and have a fairly light oil.
  • the injection of CO 2 makes it possible to reduce the density of the oil and extract it from the production well.
  • the CO 2 is transported by pipeline and then injected under pressure (between 70 and 200 ⁇ 10 5 Pascal) in a dedicated well.
  • the recovered oil then leaves another so-called production well, mixed with water, natural gas and part of the C0 2 .
  • a separation of the various components is then carried out.
  • the recovered water is reinjected into a well.
  • the CO 2 recovered is separated, recompressed, and reinjected into the injection well with the CO 2 coming from the source of C0 2 according to the invention (recovery, separation and recycling of CO2 by mixing with the CO2 supplied according to the invention.
  • the separation of carbon dioxide from blast gas can for example be carried out using an adsorption technology, in particular of the type VPSA, using an adsorbent suitable for this adsorption so as to adsorb the CO 2 molecules on the adsorbent which are then recovered by desorption thereof, in a manner known per se.
  • the CO2 is trapped on the molecular sieve e, the gas purified of CO2 contains a low residual value of CO 2 , generally less than 5% by volume and this gas will then be used in various means of use, in particular those described above, namely the reheating furnaces, preheating the regenerators to preheat the air, possible recycling to the top of the stove with or without additional supply of oxidant and / or fuel, etc.
  • the carbon dioxide is released by reducing the pressure of the said bottle to be regenerated to a pressure below its adsorption pressure.
  • the gas resulting from the regeneration of the bottle will therefore essentially contain C0 2 with a content generally greater than 80% by volume, the remaining 20% consisting of nitrogen, carbon monoxide and water.
  • the carbon dioxide is then dried to completely remove the water content, and then liquefied.
  • a C0 2 is thus obtained having a purity greater than 95% by weight, practically completely free of carbon monoxide. In all cases, this distillation will make it possible to obtain less than 1% by weight of carbon monoxide in the liquefied carbon dioxide.
  • the sulfurized products contained in the CO 2 gas will be eliminated by any process well known to those skilled in the art and in particular the HDS (hydrodesulfurization) process.
  • Another possibility for recovering carbon dioxide is to use a technology, known in itself, by washing blast gas with a solvent.
  • the blast gas from which the CO 2 is to be removed is brought into contact with a liquid solvent after a first compression step at a pressure below 40 x 10 5 Pa (this compression step is not necessarily necessary and depends the choice, the type of washing and the economic parameters involved, all of these parameters being known to those skilled in the art).
  • the solution which contains the solvent absorbs CD 2 in a first reactor.
  • This solution is then sent to a second reactor in which it is regenerated by adding heat (steam) and / or by a technique known as "flash" on the liquid, bringing it to a reduced pressure.
  • This solvent thus regenerated, is then returned to the main reactor in order to absorb carbon dioxide again.
  • the carbon dioxide gas obtained is relatively pure (purity greater than 95% by volume), devoid of carbon monoxide and generally comprising a little water vapor (there are so-called dry processes in which there is no water vapour).
  • the carbon dioxide is then dried to completely eliminate the water content and then liquefied.
  • the gas purified in carbon dioxide contains a low residual value in carbon dioxide, generally lower than 600 ppm and can be reused within the steelworks after a possible compression as indicated above (in a reheating furnace or other) .
  • a direct cryogenic separation technology the blast gas being first compressed and then dried before entering a cryogenic separation unit in which a distillation is carried out to separate the carbon dioxide. other components.
  • the carbon dioxide gas obtained is pure, with a purity greater than 95% by volume and dry, that is to say free of water vapor.
  • the gas purified in carbon dioxide contains a very low GC residual value> 2 (less than 5% by volume) and can be reused in the steelworks after possible compression as indicated above.
  • the carbon dioxide thus separated and having the required purity, in particular in CO and sulfurized products is in all cases liquefied so that it can then be transported in a much smaller volume. It was found that for the use of this carbon dioxide, it was necessary to have a quantity of carbon monoxide in all cases less than 1% by weight because said carbon dioxide, as will be seen below. after, being injected at the inlet of at least one oil well, can partially come out at the outlet or one of the outlets of this well and it is for this purpose to ensure that the maximum amounts of carbon monoxide which will thus be discharged into the atmosphere remain below the minimum values provided for by legislation, in particular due to the dangerousness of this gas, and in any case less than 1% by weight.
  • liquefied carbon dioxide arrives on the site or near the oil drilling site, it is then compressed to a value generally greater than 10 7 Pa, preferably greater than 3 ⁇ 10 7 Pa, so as to have sufficient pressure to be injected into the oil well and to help it fluidize and help push the oil mechanically when it is not very fluid towards the exit of the oil well where it will be more easily extracted (process called assisted recovery petroleum).
  • FIG. 1 a schematic view of a first alternative embodiment of the invention
  • - Figure 2 a second variant of the invention, specific to an oil well
  • - Figure 3 the CO purification step using a VPSA
  • - Figure 4 the CO 2 purification step using a solvent wash
  • - Figure 5 a variant with a cryogenic purification step of CO 2 .
  • Figure 1 there is shown a method of manufacturing cast iron using a blast furnace 4, supplied with coke and agglomerated by line 5 at point 8.
  • the blast furnace gas GHF is taken in 7 by l intermediary of line 9, connected on the one hand to line 11 which allows the direct use of blast gas GHF in another part of the steel and other manufacturing plant line 6 connected to the compressor 10 (preferably, there is compression of the gas), then to the means 12 for purifying the CO 2 to eliminate most of the C0 2 from this blast furnace gas, the purified gas being sent by the line 16 to means for reusing this gas thus purified (to recover the energy still available), while the separated CO 2 is sent by line 13 to means 14 for liquefying the CO2, then the carbon dioxide thus liquefied is loaded into means of transport 15 to be transported to its place of use tion.
  • the same elements have the same reference numerals. In FIG.
  • the CO 2 after liquefaction at 14 is stored at 100 in storage means, to then be transferred to a means of transport 101 (for example a boat in the case of an oil well in the open sea) .
  • the liquid CO 2 is then discharged into a second storage means 102 located near the well 106.
  • the liquid CO 2 is vaporized in the vaporization means 103, the gas thus generated being compressed in the compressor 104 then sent by line 105 at a pressure generally between approximately 7 ⁇ 10 6 Pascal to 2 ⁇ 10 7 Pascal, in the oil well (inlet) 106, using a tube 107 penetrating into the ground 108.
  • the latter is sent to a VPSA (from the English term “Vacuum Pressure Swing Adsorption”, a technology well known per se) capable of absorbing / desorbing CO2, the blast furnace gas freed of its CO 2 being recovered in line 209. Part of this gas can be sent, if desired, via line 99 to the blast furnace to recover its heat energy, another part being sent via line 210 to the gas user means blast furnace especially in the steelworks .
  • VPSA from the English term “Vacuum Pressure Swing Adsorption”, a technology well known per se
  • the blast furnace gas freed of its CO 2 being recovered in line 209.
  • Part of this gas can be sent, if desired, via line 99 to the blast furnace to recover its heat energy, another part being sent via line 210 to the gas user means blast furnace especially in the steelworks .
  • these user means there may in particular be combustion or post-combustion means which will make it possible to burn the CO and / or the hydrogen present in the gas and thus generate by combustion of CO 2 and water.
  • the combustion gas generally having more than approximately 22% by volume of CO2 is recovered in the recovery means 213 then recompressed by the compressor 214 and reintroduced at 215 into the VPSA CO 2 200.
  • the concentrated CO 2 and recovered in the VPSA CO2 200 is compressed by the compressor 201, so as to obtain a gas comprising more than 80% vol. of CO2.
  • This gas is dried in the drying means 202, then using cryogenic separation and liquefaction means 203, substantially pure liquid CO 2 is sent by line 206 to the storage means 204, from which they are then transferred. in means of transport (not shown in the figure) by line 208.
  • Separation means 203 also comes from a residual separation gas containing in particular carbon monoxide CO sent by line 207 into means 205 for using the CO.
  • FIG. 4 represents an alternative embodiment of the invention by washing with solvents (amines - MDEA).
  • the portion of blast furnace gas sent into line 300 can be compressed in compression means 301 (step not necessary) and then the gas is sent to the washing means by solvents 302 which deliver on the one hand pure wet CO 2 which after compression in the compression means 303 is dried in the drying means 304 the outgoing gas preferably containing less than 100 ppm of H 2 0; this dry gas is then liquefied in the liquefaction means 305 which deliver liquid CO 2 to the storage means 306.
  • the liquid gas can be delivered by line 307 to means of transport (not shown in the figure).
  • the washing means 302 deliver on the one hand a blast furnace gas essentially freed of its CO 2 in line 308, which can if necessary deliver part of this gas via line 99 to the blast furnace and on the other hand via line 309 to means of using 311 blast furnace gas.
  • These means of use in the case of combustion means in turn deliver a gas generally containing more than 22% of CO 2 to means 311.
  • This gas rich in CO2 can then be recompressed to 312 and recycled via line 313 either in the washing means 302 via line 314 and / or either upstream of the CO2 compressor 301 if it is present, via line 315.
  • FIG. 5 is shown another variant of the invention with purification of the CO2 by direct cryogenics.
  • Part of the blast furnace gas taken by line 400 is compressed into 4O1, dried in the drying means 402 then a cryogenic separation with liquefaction is carried out in the means 403, deliver on the one hand substantially pure liquid CO2 on line 404 , stored in the storage means 405.
  • the liquid CO 2 via line 406, is then loaded onto the transport means (not shown).
  • the means 403 deliver on the one hand via 407, purified blast furnace gas directly to the blast furnace via the line 408 (if this is desired) and on the other hand via 409 to the means of use 410 of blast furnace gas.
  • gas containing C0 is again generated (generally more than 22% vol.), This gas being recovered recompressed in the compressor 412 and returned (recycled) via line 413 in the means separation 403.

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Abstract

Procédé de fabrication de fonte dans un réacteur de fusion tel qu'un haut­-fourneau, dans lequel on introduit au moins du minerai de fer, un comburant et un combustible de manière à fondre le minerai et obtenir de la fonte comportant au plus 5 % de carbone, dans lequel on récupère à la sortie du réacteur des gaz dits de haut-fourneau comportant de 15 à 45 % en volume de CO, le complément étant constitué essentiellement d'azote, d'hydrogène, de divers hydrocarbures et d' un faible pourcentage d'argon, puis on sépare le C02 du reste du gaz de haut-fourneau, ce dernier étant envoyé vers des moyens d'utilisation dudit gaz. Le CO2 est séparé du gaz de haut-fourneau de manière à obtenir un courant gazeux de dioxyde de carbone, ledit courant gazeux étant ensuite liquéfié à l'aide de moyens de liquéfaction adaptés, des moyens d'épuration étant prévus de manière à obtenir un dioxyde de carbone qui, après liquéfaction, contient au plus 1 % poids de CO et au plus 500 ppm... de produits contenant du soufre, ledit gaz liquéfié étant ensuite transporté à l'aide de moyens de transport adaptés vers un puits de pétrole qui comporte au moins une entrée et une sortie, le dioxyde de carbone liquéfié étant ensuite comprimé jusqu'à une pression supérieure à environ 70 x 105 Pa, puis injecté à l'entrée dudit puits de pétrole, de manière à se propager dans le puits et faciliter ainsi l'extraction dudit pétrole.

Description

Procédé de fabrication de fonte avec utilisation des gaz du haut-fourneau oour la récupération assistée du pétrole La présente invention concerne un procédé de fabrication de fonte dans un réacteur de fusion tel qu'un haut-fourneau, dans lequel on introduit dans celui-ci au moins du minerai de fer, un comburant et un combustible de manière à fondre le minerai et obtenir de la fonte comportant au plus 5 % de carbone, dans lequel on récupère à la sortie du réacteur des gaz (dits « de haut-fourneau ») comportant de 15 à 45 % en volume de CO2, de 15 à 45 % en volume de CO, le complément étant constitué essentiellement d'azote, d'hydrogène, de divers hydrocarbures et d'un faible pourcentage d'argon, puis on sépare le CO2 du reste du gaz de haut- fourneau, ce dernier étant envoyé vers des moyens d'utilisation dudit gaz. De préférence les gaz de haut fourneau comportent de 15 à 30 % de CO et/ou de CO2. Le haut fourneau est un outil sidérurgique qui produit de la fonte à partir d'une charge de minerai de fer et de coke, l'oxydant de la combustion étant de l'air éventuellement enrichi en oxygène. Le minerai de fer est chauffé, réduit et fondu grâce au coke dont la combustion avec l'air apporte une part de l'énergie nécessaire au chauffage et à la fusion du minerai de fer. On peut bien entendu utiliser, outre le coke, du charbon ou un autre hydrocarbure injecté au niveau des tuyères du haut-fourneau. D'autre part, du monoxyde de carbone est produit, résultant de la réaction de combustion du coke et/ou du charbon et/ou de l'hydrocarbure avec l'air appelé le vent (« blast » en langage anglo-saxon) qui est injecté dans lesdites tuyères, enrichi ou non en oxygène. Ce monoxyde de carbone est nécessaire à la réduction du minerai de fer. La production annuelle de fonte dans un haut-fourneau peut atteindre une centaine de milliers de tonnes pour les plus petits d'entre eux et plusieurs millions de tonnes pour les plus productifs. Dans une même usine, on peut avoir un ou plusieurs hauts-fourneaux, éventuellement jusqu'à une dizaine sur certains sites. Du fait de la combustion et des réactions engendrées dans le haut-fourneau, on récupère à la sortie de celui-ci un gaz dit de haut-fourneau qui est un mélange typiquement d'azote (entre 35 et 65 % environ en volume) qui vient essentiellement de l'air injecté aux tuyères du haut-fourneau, de monoxyde de carbone (entre environ 15 et 30 % en volume) et de dioxyde de carbone (entre environ 15 et 30 % en volume également) provenant de la combustion partielle ou totale du coke ou d'une manière générale du combustible injecté. On retrouve également du fait de cette combustion de la vapeur d'eau puisque la réaction générale entre un produit carboné et l'oxygène au cours de la combustion produit essentiellement du C02 et de l'H2O. On retrouve également dans le gaz de haut- fourneau d'autres gaz en quantité globale inférieure, généralement inférieure au global à 12 % en volume, ces autres gaz étant constitués notamment d'hydrogène, de divers hydrocarbures, d'argon provenant de l'air, etc.. Ce gaz de haut-fourneau est un gaz dit « pauvre » car à faible pouvoir calorifique, typiquement compris entre 2 000 et 6 000 kJ/Nm3, par opposition avec d'autres gaz sidérurgiques dits « riches » car ayant un pouvoir calorifique beaucoup plus élevé (par exemple les gaz issus d'un convertisseur de fonte en acier ou d'un four à coke, ayant des pouvoirs calorifiques typiquement compris entre 6 000 et 10 000 kJ/Nm3 et entre 12 000 et 20 000 kJ/Nm3, respectivement). D'une manière générale, la quantité de gaz produite par un haut-fourneau est très importante et de l'ordre d'environ 1 500 Nm3 de gaz pour une tonne de fonte produite. Il en résulte que, compte tenu de la composition dudit gaz, la quantité de dioxyde de carbone produite par tonne de fonte est également très importante : par exemple pour un gaz de haut-foumeau ayant une teneur moyenne en dioxyde de carbone de 22 % dans le gaz sec et pour un haut- foumeau produisant un million de tonnes de fonte par an, la quantité de dioxyde de carbone émise dans les gaz de haut-foumeau est de 330 millions de Nm3 par an, soit environ 650 000 tonnes de dioxyde de carbone produite pendant un an. Pour un haut-foumeau qui produirait 3 millions de tonnes de fonte par an, la quantité de C02 émise est d'environ 2 millions de tonnes par an tandis que pour un site produisant 7 millions de tonnes de fonte par an, la quantité de CO2 est d'environ 4,5 millions de tonnes. Ces quantités sont tout-à-fait considérables et compte tenu de l'effet négatif de ces gaz vis-à-vis de l'atmosphère et de l'environnement, il ne peut être envisagé de les envoyer ainsi directement dans l'atmosphère. En outre, rejeter lesdits gaz dans l'atmosphère consisterait à envoyer également dans celle-ci du monoxyde de carbone dont on sait qu'il est très dangereux et il est donc nécessaire de prévoir des systèmes de récupération de ce gaz de haut-fourneau. Ce gaz de haut-foumeau peut être récupéré pour l'énergie qu'il contient. Compte tenu de son faible pouvoir calorifique, il peut être directement utilisé pour des applications qui se contentent d'un faible pouvoir calorifique mais le plus souvent il est mélangé à d'autres gaz produits sur le site sidérurgique également dits « riches » de manière à obtenir un mélange ayant un pouvoir calorifique plus élevé et satisfaire ainsi aux besoins de nombreuses applications. Une manière d'enrichir le pouvoir calorifique de ce gaz de haut- foumeau est d'éliminer le dioxyde de carbone qu'il contient puisque ce dioxyde de carbone ne participera pas à la création d'énergie. Jusqu'à ce jour, l'élimination du dioxyde de carbone d'un tel gaz n'est généralement pas réalisée et de toutes manières n'est pas réalisé pour enrichir son pouvoir calorifique compte tenu du fait qu'une solution pour éliminer ce dioxyde de carbone est trop coûteuse par rapport à l'augmentation du pouvoir calorifique obtenu. Aujourd'hui, les applications de ce gaz de haut-foumeau peuvent être par exemple le chauffage des échangeurs thermiques (notamment les cowpers) qui permettent le préchauffage de l'air du haut-foumeau, soit le chauffage de fours de réchauffage de produits sidérurgiques obtenus après la coulée de l'acier en billettes, looms, brames, soit l'alimentation d'une centrale d'énergie produisant de la vapeur et/ou de l'électricité. La présente invention permet de résoudre le problème posé par l'élimination du CO2 engendré par une unité de fabrication de fonte dans un haut- foumeau afin d'éviter d'envoyer le gaz carbonique ainsi produit dans l'atmosphère. Le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que le CO2 est séparé du gaz de haut-foumeau de manière à obtenir un courant gazeux de dioxyde de carbone, ledit courant gazeux étant ensuite liquéfié à l'aide de moyens de liquéfaction adaptés, des moyens d'épuration é-tant prévus de manière à obtenir un dioxyde de carbone qui, après liquéfaction, contient au plus 1 % en poids de CO et au plus 500 ppm de produit contenant du soufre, ledit gaz liquéfié étant ensuite transporté à l'aide de moyens de transport adaptés vers un puits de pétrole qui comporte au moins une entrée et au moins une sortie, le dioxyde de carbone liquéfié étant ensuite comprimé jusqu'à une pression supérieure à environ 70 x 105 Pa, puis injecté à l'entrée dudit puits de pétrole de manière à se propager dans le puits et faciliter ainsi l'extraction dudit pétrole. De préférence, on épurera le dioxyde de carbone soit lorsqu'il est en phase gazeuse, soit lorsqu'il est en phase liquide ou au cours de la réalisation de la liquéfaction de gaz en liquide, soit éventuellement une combinaison des deux, c'est-à-dire une épuration partielle du dioxyde de carbone gazeux avec un complément d'épuration lors de la liquéfaction du CO2 ou après liquéfaction du mélange. De préférence, les moyens de transport adaptés seront constitués soit par une canalisation sous pression, de préférence enterrée ou immergée, soit par des citernes transportées par camions et/ou bateaux et/ou d'autres moyens de transport vers le lieu d'utilisation, et/ou une combinaison de ces moyens, c'est-à- dire par exemple un transport partiel par conduite puis un transport partiel dans une citerne (ou vice-versa). L'invention concerne également l'utilisation du dioxyde de carbone issu d'un gaz de haut-foumeau pour la récupération assistée de pétrole (ou « enhaπced oil recovery » - E OR - en langage anglo-saxon). Cette technique de récupération assistée de pétrole consiste à injecter un gaz et notamment du CO2 dans la poche de pétrole à récupérer. Dans la plupart des champs de pétrole et de gaz naturel, une très faible proportion du pétrole présent est extraite suivant les méthodes habituelles (environ 20 à 40 %). L'injection de CO2 permet d'augmenter l'extraction du pétrole suivant deux processus distincts dépendant de la miscibilité ou non du CO2 avec le pétrole. Si le CO2 est miscible avec le pétrole, ce dernier devient beaucoup plus fluide et peut être extrait facilement. C'est le cas le plus courant dans les puits de pétrole utilisant l'injection de CO . En général, ces puits ont une profondeur supérieure à 1200 m et un pétrole assez léger. Si le CO2 n'est pas miscible, lorsque le pétrole est par exemple trop dense ou la pression de la poche trop faible, l'injection de CO2 permet de réduire la densité du pétrole et de l'extraire au puits de production. En général, selon l'invention le CO2 est transporté par canalisation puis injecté sous pression (entre 70 et 200 x 105 Pascal) dans un puits dédié. Le pétrole récupéré sort alors d'un autre puits dit de production, mélangé avec de l'eau, du gaz naturel et d'une partie du C02. Une séparation des différents composants est alors effectuée. L'eau récupérée est réinjectée dans un puits. Le CO2 récupéré est séparé, recomprimé, et réinjecté dans le puits d'injection avec le CO2 provenant de la source de C02 selon l'invention (récupération, séparation et recyclage du CO2 par mélange avec le CO2 fourni selon l'invention. La séparation du dioxyde de carbone de gaz de haut-foumeau pourra par exemple être réalisée à l'aide d'une technologie d'adsorption notamment de type VPSA, en utilisant un adsorbant adapté à cette adsorption de manière à venir adsorber les molécules de CO2 sur l'adsorbant qui sont ensuite récupérées par désorption de celui-ci, de manière connue en soi. Dans ce type de technologie, le gaz de haut-foumeau est comprimé entre environ 4 et 30 x 105 Pa, préférentiellement à une pression d'environ 5 x 105 Pa, puis envoyé sur un ensemble de bouteilles contenant du tamis moléculaire dont le rôle est de piéger le dioxyde de carbone. D'une manière connue en soi dans les VPSA, ces bouteilles fonctionnent en alternance suivant un cycle dont les deux phases principales sont l'adsorption et la régénération. En phase d'adsorption, le CO2 est piégé sur le tamis moléculaire, le gaz épuré en CO2 contient une valeur résiduelle de CO2 faible, généralement inférieure à 5 % en volume et ce gaz sera alors utilisé dans des moyens d'utilisation divers, notamment ceux décrits plus haut, à savoir les fours de réchauffage, le préchauffage des régénérateurs pour préchauffer l'air, le recyclage éventuel vers le haut-foumeau avec ou sans apport complémentaire de comburant et/ou de combustible, etc. En phase de régénération du VPSA, le dioxyde de carbone est libéré en diminuant la pression de ladite bouteille à régénérer jusqu'à une pression inférieure à sa pression d'adsorption. Le gaz issu de la régénération de la bouteille contiendra donc essentiellement du C02 avec une teneur généralement supérieure à 80 % en volume, les 20 % restant étant constitués d'azote, de monoxyde de carbone et d'eau. Le dioxyde de carbone est ensuite séché pour éliminer totalement la teneur en eau, puis liquéfié. Le monoxyde de carbone et l'azote se liquéfiant à des températures beaucoup plus basses que le dioxyde de carbone, on pourra ainsi épurer ce dioxyde de carbone par séparation de ce dioxyde de carbone sous forme liquide par distillation cryogénique. On obtient ainsi un C02 ayant une pureté supérieure à 95 % en poids, pratiquement complètement dépourvu de monoxyde de carbone. Dans tous les cas, on fera en sorte que cette distillation permette d'obtenir moins de 1 % en poids de monoxyde de carbone dans le dioxyde de carbone liquéfié. En complément de l'épuration ci- dessus, on éliminera les produits sulfurés contenus dans le CO2 gazeux par tout procédé bien connu de l'homme de métier et notamment le procédé HDS (hydrodésulfuration) Une autre possibilité pour récupérer le dioxyde de carbone est d'utiliser une technologie, connue en soi, par lavage du gaz de haut-foumeau à l'aide d'un solvant. Le gaz de haut-foumeau dont on veut éliminer le CO2 est mis en contact avec un solvant liquide après une première étape de compression à une pression inférieure à 40 x 105 Pa (cette étape de compression n'est pas forcément nécessaire et dépend du choix, du type de lavage et des paramètres économiques en jeu, l'ensemble de ces paramètres étant connu de l'homme de métier). La solution qui contient le solvant absorbe le CD 2 dans un premier réacteur. Cette solution est ensuite envoyée dans un second réacteur dans lequel elle est régénérée par un apport de chaleur (vapeur) et/ou par une technique dite de « flash » sur le liquide en l'amenant à une pression réduite. Ce solvant ainsi régénéré est ensuite renvoyé vers le réacteur p rincipal afin d'absorber de nouveau le dioxyde de carbone. Le dioxyde de carbone gazeux obtenu est relativement pur (pureté supérieure à 95 % en volume), dépourvu de monoxyde de carbone et comportant généralement un peu de vapeur d'eau (il existe des procédés dits secs dans lesquels il n'y a pas de vapeur d'eau). Le dioxyde de carbone est ensuite séché pour éliminer totalement la teneur en eau puis liquéfié. Le gaz épuré en dioxyde de carbone contient une valeur résiduelle faible en dioxyde de carbone, généralement inférieure à 600 ppm et pourra être réutilisé au sein de l'aciérie après une éventuelle compression comme indiqué ci-dessus (dans un four de réchauffage ou autre). Enfin, il est possible d'utiliser une technologie de séparation cryogénique directe, le gaz de haut-foumeau étant d'abord comprimé puis séché avant d'entrer dans une unité de séparation cryogénique dans laquelle une distillation est effectuée pour séparer le dioxyde de carbone des autres composants. Le dioxyde de carbone gazeux obtenu est pur, avec une pureté supérieure à 95 % en volume et sec, c'est-à-dire dépourvu de vapeur d'eau. Le gaz épuré en dioxyde de carbone contient une valeur résiduelle en CG>2 très faible (inférieure à 5 % en volume) et peut être réutilisé au sein de l'aciérie après une éventuelle compression comme indiqué ci-avant. Le dioxyde de carbone ainsi séparé et ayant la pureté requise notamment en CO et produits sulfurés est dans tous les cas liquéfié de manière à pouvoir être ensuite transporté sous un volume beaucoup plus faible. On a constaté que pour l'utilisation de ce dioxyde de carbone, il était nécessaire d'avoir une quantité de monoxyde de carbone dans tous les cas inférieure à 1 % en poids car ledit dioxyde de carbone, ainsi qu'on le verra ci-après, étant injecté à l'entrée d'au moins un puits de pétrole, peut partiellement ressortir à la sortie ou l'une des sorties de ce puits et il convient dans ce but de s'assurer que les quantités maximales de monoxyde de carbone qui seront ainsi rejetées dans l'atmosphère restent inférieures aux valeurs minimales prévues par la législation, notamment du fait de la dangerosité de ce gaz, et en tous les cas inférieures à 1 % en poids. De même on a constaté qu'il était nécessaire d'éliminer du mélange l'essentiel des gaz soufrés ou ayant des composés sulfurés afin de préserver l'environnement Le transport du dioxyde de carbone liquéfié ou supercritique s'effectue ensuite soit directement dans une conduite ou « pipeline » qui transporte le gaz liquéfié sous pression directement à son lieu d'utilisation, ou bien partiellement dans une telle canalisation avant d'être chargé dans un récipient dans lequel ce gaz sera conservé sous une pression dans tous les cas supérieure à 5 x105 Pa et de préférence au voisinage de 3 x 106 Pa. Le réservoir contenant le dioxyde de carbone liquéfié est ensuite amené à proximité du puits de pétrole, soit par transport routier ou directement par la canalisation, soit par bateau lorsqu'il s'agit de forage pétrolier en pleine mer. En règle générale, on pourra utiliser une combinaison de tous ces moyens de transport de manière à optimiser les coûts. Lorsque le dioxyde de carbone liquéfié arrive sur le site ou à proximité du site de forage pétrolier, il est alors comprimé à une valeur généralement supérieure à 107 Pa, de préférence supérieure à 3 x 107 Pa, de manière à avoir une pression suffisante pour être injecté dans le puits de pétrole et aider à la fluidification de celui-ci et contribuer à pousser mécaniquement le pétrole lorsque celui-ci est peu fluide vers la sortie du puits de pétrole où il sera plus facilement extrait (procédé dit de récupération assistée de pétrole). L'invention sera mieux comprise à l'aide des exemples de réalisation suivants donnés à titre non-limitatif, conjointement avec les figures qui représentent : - la figure 1, une vue schématique d'une première variante de réalisation de l'invention ; - la figure 2, une seconde variante de l'invention, spécifique de puits de pétrole ; - la figure 3, l'étape d'épuration du CO à l'aide d'un VPSA ; - la figure 4, l'étape d'épuration du CO2 à l'aide d'un lavage aux solvants ; - la figure 5, une variante avec une étape d'épuration cryogénique du CO2. Sur la figure 1 , est représenté un procédé de fabrication de fonte à l'aide d'un haut-foumeau 4, alimenté en coke et aggloméré par la ligne 5 au point 8. Le gaz de haut fourneau GHF est prélevé en 7 par l'intermédiaire de la ligne 9, reliée d'une part à la ligne 11 qui permet éventuellement d'utiliser directement le gaz de haut-foumeau GHF dans une autre partie de l'usine de fabrication d'acier et d'autre art à la ligne 6 reliée au compresseur 10 (de préférence, il y a compression du gaz), puis aux moyens 12 d'épuration du CO2 pour éliminer l'essentiel du C02 de ce gaz de haut fourneau, le gaz épuré étant envoyé par la ligne 16 vers des moyens de réutilisation de ce gaz ainsi épuré (pour récupérer l'énergie encore disponible), tandis que le CO2 séparé est envoyé par la ligne 13 à des moyens 14 de liquéfaction du CO2, puis le dioxyde de carbone ainsi liquéfié est chargé dans des moyens de transport 15 pour être acheminé vers son lieu d'utilisation. Sur toutes les figures, les mêmes éléments comportent les mêmes références numériques. Sur la figure 2, le CO2 après liquéfaction en 14 est stocké en 100 dans des moyens de stockage, pour être ensuite transféré dans un moyen de transport 101 (par exemple un bateau dans le cas d'un puits de pétrole en pleine mer). Le CO2 liquide est alors déchargé dans un second moyen de stockage 102 situé à proximité du puits 106. Le CO2 liquide est vaporisé dans les moyens de vaporisation 103, le gaz ainsi engendré étant compressé dans le compresseur 104 puis envoyé par la ligne 105 à une pression généralement comprise entre environ 7 x 106 Pascal à 2 x 107 Pascal, dans le puits de pétrole (entrée) 106, à l'aide d'une tubulure 107 pénétrant dans le sol 108. Ce CO2 gazeux sous pression pénètre ensuite en 109 dans la masse contenant le pétrole, celui-ci étant alors poussé en 110 vers le puits de sortie 111 où un mélange pétrole, eau, gaz naturel et CO2 est extrait du puits de sortie 112. Des moyens de séparation 113 permettent d'une part d'envoyer dans la ligne 114 le pétrole (mélange ou non avec l'eau et le gaz naturel) et d'autre part le C02 séparé grâce à ces moyens de séparation (connus en soi) qui via la ligne Λ 15 est recomprimé par le compresseur de recyclage 116 et le CO2 recomprimé est ainsi recyclé par la ligne 117 et mélangé au CO2 issu de la ligne 105. La figure 3 est un détail de la figure 2 concernant le traitement du gaz de haut fourneau sortant du compresseur 10. Celui-ci est envoyé dans un VPSA (du terme anglo-saxon « Vacuum Pressure Swing Adsorption », technologie bien connue en soi) capable d'adsorber/désorber le CO2, le gaz de haut fourneau débarrassé de son CO2 étant récupéré dans la ligne 209. Une partie de ce gaz peut être envoyée, si on le souhaite, via la ligne 99 au haut fourneau pour récupérer son énergie calorifique, une autre partie étant envoyée via la ligne 210 aux moyens utilisateurs de gaz de haut fourneau notamment dans l'aciérie. Parmi ces moyens utilisateurs, il peut se trouver notamment des moyens de combustion ou de post-combustion qui vont permettre de brûler le CO et/ou l'hydrogène présent dans le gaz et engendrer ainsi par combustion du CO2 et de l'eau. Le gaz de combustion ayant généralement plus de 22 % environ en volume de CO2 est récupéré dans les moyens de récupération 213 puis recomprimé par le compresseur 214 et réintroduits en 215 dans le VPSA CO2200. Le CO2 concentré et récupéré dans le VPSA CO2 200 est comprimé par le compresseur 201 , de manière à obtenir un gaz comportant plus de 80 % vol. de CO2. Ce gaz est séché dans les moyens de séchage 202, puis à l'aide de moyens cryogéniques de séparation et de liquéfaction 203, du CO2 liquide substantiellement pur est envoyé par la ligne 206 dans les moyens de stockage 204, desquels ils sont ensuite transférés dans des moyens de transport (non représentés sur la figure) par la ligne 208. Des moyens de séparation 203 est également issu un gaz résiduel de séparation contenant notamment du monoxyde de carbone CO envoyé par la ligne 207 dans des moyens 205 d'utilisation du CO. La figure 4 représente une variante de réalisation de l'invention par lavage aux solvants (aminés - MDEA). La portion de gaz de haut fourneau envoyée dans la ligne 300 peut être comprimée dans les moyens de compression 301 (étape non nécessaire) puis le gaz est envoyé dans les moyens de lavage par solvants 302 qui délivrent d'une part du CO2 pur humide qui après compression dans les moyens de compression 303 est séché dans les moyens de séchage 304 le gaz sortant contenant de préférence moins de 100 ppm de H20 ; ce gaz sec est ensuite liquéfié dans les moyens de liquéfaction 305 qui délivrent du CO2 liquide dans les moyens de stockage 306. Le gaz liquide peut être délivré par la ligne 307 à des moyens de transport (non représentés sur la figure). Les moyens de lavage 302 délivrent d'une part un gaz de haut fourneau débarrassé essentiellement de son CO2 dans la ligne 308, qui peut si nécessaire délivrer une partie de ce gaz via la ligne 99 au haut fourneau et d'autre part via la ligne 309 à des moyens d'utilisation 311 du gaz de haut fourneau. Ces moyens d'utilisation, lorsqu'il s'agit de moyens de combustion délivrent à leur tour un gaz contenant généralement plus de 22 % de CO2 à des moyens 311. Ce gaz riche en CO2 peut alors être recomprimé en 312 et recyclé via la ligne 313 soit dans les moyens de lavage 302 via la ligne 314 et/ou soit en amont du compresseur de CO2 301 s'il est présent, via la ligne 315. Il est à noter que l'étape de compression 303 n'est pas nécessaire si une compression a été réalisée en 301 et si la pression du gaz délivré après compression en 301 est suffisamment élevée. Sur la figure 5 est représentée une autre variante de l'invention avec épuration du CO2 p ar cryogénie directe. Une partie du gaz de haut fourneau prélevé par la ligne 400 est comprimé en 4O1, séché dans les moyens de séchage 402 puis une séparation cryogénique avec liquéfaction est réalisée dans les moyens 403, délivrent d'une part CO2 liquide substantiellement pur sur la ligne 404, stocké dans les moyens de stockage 405. Le CO2 liquide, via la ligne 406, est ensuite chargé sur les moyens de transport (non représentés). Les moyens 403 délivrent d'une part via 407, du gaz de haut fourneau purifié directement au haut fourneau via la ligne 408 (si cela est souhaité) et d'autre part via 409 aux moyens d'utilisation 410 de gaz de haut fourneau. Comme précédemment si ces gaz sont utilisés en combustion, on engendre à nouveau du gaz contenant du C0 (généralement plus de 22 % vol.), ce gaz étant récupéré recomprimé dans le compresseur 412 et renvoyé (recyclé) via la ligne 413 dans les moyens de séparation 403.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication de fonte dans un réacteur de fusion tel qu'un haut- foumeau, dans lequel on introduit au moins du minerai de fer, un comburant et un combustible de manière à fondre le minerai et obtenir de la fonte comportant au plus 5 % de carbone, dans lequel on récupère à la sortie du réacteur des gaz dits de haut-foumeau comportant de 15 à 45 % en volume de CO2, de 15 à 45 % en volume de CO, le complément étant constitué essentiellement d'azote, d'hydrogène, de divers hydrocarbures et d'un faible pourcentage d'argon, puis on sépare le CO2 du reste du gaz de haut-foumeau, ce dernier étant envoyé vers des moyens d'utilisation dudit gaz, caractérisé en ce que le CO2 est séparé du gaz de haut-foumeau de manière à obtenir un courant gazeux de dioxyde de carbone, ledit courant gazeux étant ensuite liquéfié à l'aide de moyens de liquéfaction adaptés, des moyens d'épuration étant prévus de manière à obtenir un dioxyde de carbone qui, après liquéfaction, contient au plus 1 % poids de CO et au plus 500 ppm de produits contenant du soufre, ledit gaz liquéfié étant ensuite transporté à l'aide de moyens de transport adaptés vers un puits de pétrole qui comporte au moins une entrée et une sortie, le dioxyde de carbone liquéfié étant ensuite comprimé jusqu'à une pression supérieure à environ 70 x 105 Pa, puis injecté à l'entrée dudit puits de pétrole, de manière à se propager dans le puits et faciliter ainsi l'extraction dudit pétrole.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le réacteur est un haut-foumeau et que les gaz de haut-foumeau comportent de 15 % à 30 % vol. de CO2 et de 15 % à 30 % vol . de CO.
3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on épure le dioxyde de carbone lorsqu'il est en phase gazeuse.
4. Procédé selon Tune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on épure le dioxyde de carbone lorsqu'il est en phase liquide.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dioxyde de carbone liquide est transporté jusqu'au voisinage du puits de pétrole par canalisation et/ou transport routier, fluvial, aérien et/ou maritime.
6. Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que le dioxyde de carbone liquéfié est comprimé jusqu'à une pression supérieure à 107 Pa avant d'être injecté dans le puits.
7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'utilisation du gaz de haut-foumeau auquel on a retiré son CO2 sont constitués par au moins un four de réchauffage et/ou au moins un echangeur thermique et/ou une centrale d'énergie produisant de la vapeur et ou de l'électricité.
8. Utilisation du dioxyde de carbone issu d'un gaz de haut-foumeau pour la récupération assistée de pétrole (EOR).
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