IT201900002089A1 - Impianto di riduzione diretta e relativo processo - Google Patents
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Description
IMPIANTO DI RIDUZIONE DIRETTA E RELATIVO PROCESSO
Campo dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce ad un impianto di riduzione diretta e ad un relativo processo, adatto in particolare per la produzione di ferro metallico mediante riduzione diretta del minerale di ferro utilizzando gas riducente.
Stato della tecnica
Gli impianti per la produzione di minerale di ferro ridotto (DRI – Direct Reduced Iron) di tipo noto sono costituiti da un reattore, in cui viene caricato ossido di ferro sotto forma di pellet e/o lump, e da una linea di trattamento e alimentazione di gas riducente atto a ridurre detto ossido di ferro nel reattore. Nella camera di reazione, o reattore, viene iniettato il gas riducente ad alta temperatura. Il gas riducente è introdotto nella parte centrale del reattore, viene fatto risalire in controcorrente attraverso l’ossido di ferro per poi essere estratto, ricondizionato e riciclato. Il gas esausto in uscita dal reattore infatti viene depolverato, privato dai prodotti di reazione (H2O e CO2) e compresso; viene poi mescolato con un make up di gas (gas naturale, COG, gas ottenuto in un riformatore, Corex Gas, Syn Gas etc). Il flusso di gas, definito dalla miscela del nuovo gas di make up e del gas esausto riciclato dopo opportuno trattamento, viene inviato in un’unità di riscaldamento che lo porta alla temperatura richiesta dal processo di riduzione, normalmente oltre 850°C.
Il flusso di gas riducente riscaldato, nel quale viene iniettato ossigeno con lo scopo di aumentare ancora la sua temperatura, viene infine inviato nel reattore, nel quale, dall’alto, viene introdotto il pellet ossidato da ridurre, mentre all’estremità opposta viene estratto il DRI (prodotto della riduzione) che viene inviato attraverso un sistema di trasporto pneumatico o per gravità o attraverso dei nastri ad un altoforno o a un forno ad arco elettrico o a un convertitore a ossigeno.
Andando più in dettaglio nel processo di riduzione dell’ossido di ferro, l’ossigeno viene rimosso dal minerale di ferro mediante reazioni chimiche con idrogeno e monossido di carbonio, in modo da ottenere DRI con un alto grado di metallizzazione (rapporto tra ferro metallico e ferro totale contenuto nel DRI). Le reazioni di riduzione complessive coinvolte nel processo sono ben note e sono rappresentate di seguito:
Fe2O3 3H2 -> 2Fe 3H2O (1)
Fe2O3 3CO -> 2Fe 3CO2 (2).
L’idrogeno e il monossido di carbonio, reagendo con l’ossigeno dell’ossido di ferro, sono trasformati in acqua e anidride carbonica secondo le reazioni (1) e (2). Nel gas esausto in uscita dal reattore sono presenti, oltre ad H2O e CO2, anche H2 e CO non reagiti. Con lo scopo di recuperare questi riducenti il gas esausto viene trattato come sopra descritto.
Nel circuito di riduzione diretta l’utilizzo di un gas di make up contenente una quantità non trascurabile di carbonio (Natural Gas, Coke Oven Gas, Corex Gas, SynGas ecc.) presenta principalmente due svantaggi:
- emissioni di gas serra (CO2);
- contenuto di monossido di carbonio (CO) relativamente elevato nel flusso di gas riducente in ingresso al reattore, che può portare a una produzione di fini relativamente alta durante la reazione di riduzione e, a causa dell’aumento di temperatura dovuto alla riduzione con monossido di carbonio, che è esotermica, può aumentare il rischio di generazione di agglomerati che ostacolano il movimento della massa solida.
Nello schema di processo tradizionale, le emissioni di CO2 sono ridotte dalla rimozione selettiva di CO2 dal gas esausto riciclato dal reattore (che può essere immagazzinata e utilizzata nell’industria alimentare o per altre applicazioni industriali) e sono costituite principalmente dall’anidride carbonica emessa attraverso il camino del riformatore (dove presente) o dell’unità di riscaldamento del gas di processo.
Rispetto ad altri processi noti di riduzione diretta, il processo sopra descritto, alimentato con gas naturale per promuovere le reazioni di reforming all’interno del reattore di riduzione o alimentato con gas riformato prodotto da un riformatore offline, garantisce comunque un buon rapporto H2/CO nella composizione del gas riducente che viene introdotto nel reattore.
Attualmente un’ulteriore diminuzione delle emissioni di CO2 risulta molto difficile. Inoltre, per garantire l’attuale livello di emissioni, l’impianto di riduzione diretta necessita di una serie di componenti indispensabili, quali il dispositivo di rimozione di anidride carbonica nella linea di recupero e trattamento del gas esausto in uscita dal reattore.
E’ pertanto sentita l’esigenza di realizzare un impianto di riduzione diretta ed un relativo processo in grado di superare i suddetti inconvenienti.
Sommario dell’invenzione
Uno scopo della presente invenzione è di realizzare un impianto di riduzione diretta, ed un relativo processo, che permettano di ridurre ulteriormente le emissioni di anidride carbonica, vantaggiosamente al di sotto di 40 Nm<3>/tDRI.
Un ulteriore scopo della presente invenzione è di realizzare un impianto di riduzione diretta più semplice dal punto di vista costruttivo e, pertanto, meno costoso.
La presente invenzione raggiunge almeno uno di tali scopi, ed altri scopi che saranno evidenti alla luce della presente descrizione, mediante un impianto di riduzione diretta di minerale di ferro che, conformemente alla rivendicazione 1, comprende un circuito provvisto di:
- un reattore avente una zona di riduzione ed atto ad essere caricato dall’alto con detto minerale di ferro;
- una sorgente esterna di gas riducente di make up;
- una linea di recupero e trattamento, posta a valle del reattore, per recuperare e trattare il gas esausto in uscita dal reattore;
- una linea di trattamento e alimentazione, posta a monte del reattore, per trattare un gas di processo, ottenuto mescolando il gas riducente di make up proveniente dalla sorgente esterna con il gas esausto trattato nella linea di recupero e trattamento, e per alimentare la zona di riduzione del reattore con detto gas di processo;
in cui la linea di recupero e trattamento comunica a valle con detta linea di trattamento e alimentazione;
ed in cui detta sorgente esterna di gas riducente di make up è una sorgente di idrogeno puro oppure una sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione è previsto un processo di riduzione diretta, realizzabile mediante il suddetto impianto, che, conformemente alla rivendicazione 10, comprende i seguenti stadi:
a) alimentare il gas di processo nella zona di riduzione del reattore mediante la linea di trattamento e alimentazione;
b) recuperare e trattare il gas esausto in uscita dal reattore mediante la linea di recupero e trattamento comunicante a valle con detta linea di trattamento e alimentazione;
caratterizzato dal fatto che è prevista nel circuito una alimentazione di idrogeno puro oppure di un gas con un contenuto di idrogeno almeno pari all’80% in volume proveniente da una sorgente esterna.
Preferibilmente è previsto un preriscaldamento del gas di processo a monte di una unità di riscaldamento della linea di trattamento e alimentazione mediante un passaggio del gas di processo attraverso almeno uno scambiatore di calore della linea di recupero e trattamento.
Opzionalmente può essere prevista una iniezione di gas naturale nella linea di trattamento e alimentazione a monte di detto almeno uno scambiatore di calore mediante almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale. In alternativa o in aggiunta può essere prevista una iniezione di gas naturale in una zona inferiore, preferibilmente conica, del reattore, posta al di sotto di detta zona di riduzione, mediante almeno un ulteriore dispositivo di iniezione di gas naturale.
L’impianto ed il metodo della presente invenzione permettono di produrre DRI usando una corrente di gas ricco di idrogeno o una corrente di idrogeno puro da alimentare direttamente al circuito di riduzione. L’idrogeno può provenire da qualsiasi sorgente esterna, che utilizza ad esempio il reforming del gas naturale, l’elettrolisi o qualsiasi altro processo in grado di generare un tale tipo di gas.
Di seguito sono riportati alcuni vantaggi della soluzione della presente invenzione rispetto allo stato della tecnica:
- non è più necessario prevedere il dispositivo di rimozione, o assorbitore, di anidride carbonica;
- non è più necessario prevedere l’umidificatore per aumentare il contenuto di acqua nel gas di processo, per evitare così la deposizione di carbonio all’interno dell’unità di riscaldamento del gas di processo;
- in generale, il deposito di carbonio all’interno dell’unità di riscaldamento è molto limitato se non nullo, non richiedendo quindi fermate dell’impianto per effettuare una pulizia chimica, aumentando di conseguenza l’affidabilità e la disponibilità dell’impianto;
- poiché il flusso di gas riducente è idrogeno puro o quasi idrogeno puro, non è richiesta alcuna energia aggiuntiva per promuovere le reazioni di reforming all’interno del reattore, quindi l’iniezione di ossigeno a valle dell’unità di riscaldamento non è necessaria;
- poiché il gas di processo risultante ha un contenuto piuttosto basso in CO e CO2, non vi è alcun rischio di metal dusting all’interno dell’unità di riscaldamento del gas di processo, anche senza prevedere precauzioni particolari (come l’adozione di leghe ad alto contenuto di Ni-Cr o l’installazione di sistemi di iniezione di acido solfidrico);
- poiché il gas di processo risultante ha un contenuto piuttosto basso in CO e CO2, l’acidificazione dell’acqua di processo che viene a contatto con il gas di processo è molto limitata e non richiede materiali costosi sulle linee di ritorno dell’acqua o elevati consumi di agenti chimici per controllare la qualità dell’acqua;
- l’alto grado di riduzione dei minerali di ferro con l’idrogeno, che determina una riduzione della temperatura all’interno del reattore, consente operazioni molto più regolari, quasi prive di rischi di clustering (che è tipico della riduzione con CO e del suo comportamento esotermico, così come dello swelling);
- l’introduzione diretta nel circuito di idrogeno puro o gas con elevato contenuto di idrogeno aumenta l’efficienza degli attuali impianti di riduzione diretta a base di gas naturale (come il reattore ZR o il reformer in linea);
- viene eliminato il fenomeno di rigonfiamento del pellet all’avvio del reattore, che è peculiare dell’uso di CO come agente riducente, che può causare l’arresto del flusso solido e l’intasamento del reattore stesso.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di forme di realizzazione esemplificative, ma non esclusive.
Le rivendicazioni dipendenti descrivono forme di realizzazione particolari dell’invenzione.
Breve descrizione delle figure
Nella descrizione dell’invenzione si fa riferimento alle tavole di disegno allegate, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui:
la Figura 1 illustra uno schema di una prima forma di realizzazione di un impianto di riduzione diretta secondo l’invenzione;
la Figura 2 illustra uno schema di una seconda forma di realizzazione di un impianto di riduzione diretta secondo l’invenzione;
la Figura 3 illustra uno schema di una terza forma di realizzazione di un impianto di riduzione diretta secondo l’invenzione.
Descrizione di forme di realizzazione esemplificative dell’invenzione
Con riferimento alle Figure vengono illustrate alcune forme di realizzazione di un impianto di riduzione diretta, oggetto della presente invenzione, comprendenti un circuito provvisto di:
- un reattore 1 avente una zona di riduzione 12 ed atto ad essere caricato dall’alto con minerale di ferro;
- una sorgente esterna 20 di gas riducente di make up;
- una linea di recupero e trattamento 10, posta a valle del reattore 1, per recuperare e trattare il gas esausto in uscita dal reattore 1;
- una linea di trattamento e alimentazione 11, posta a monte del reattore 1, per trattare una miscela di gas o gas di processo, ottenuto mescolando il gas riducente di make up proveniente dalla sorgente esterna 20 con il gas esausto trattato nella linea di recupero e trattamento 10, e poi alimentare la zona di riduzione 12 del reattore 1 con detto gas di processo.
La linea di recupero e trattamento 10 comunica a valle con la linea di trattamento e alimentazione 11.
Vantaggiosamente in tutte le forme di realizzazione dell’invenzione la sorgente esterna 20 di gas riducente di make up è una sorgente di idrogeno puro (100% in volume) oppure una sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari all’80% in volume, preferibilmente almeno pari ad un valore compreso tra l’85 e il 98% in volume.
Nel caso di sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari all’80% in volume, il resto della composizione può comprendere monossido di carbonio, acqua, anidride carbonica, metano, azoto.
Solo a titolo esemplificativo una composizione del gas riducente di make up secondo l’invenzione può essere la seguente:
idrogeno compreso nel range 92-96%;
monossido di carbonio compreso nel range 1,5-2,5%;
acqua 0,2-0,6%;
anidride carbonica 0,0-0,4%;
metano 0,3-0,9%;
azoto 2,0-4,0%.
L’utilizzo di questa sorgente esterna permette, oltre a ridurre le emissioni, anche di ridurre il numero dei dispositivi tradizionalmente previsti lungo il circuito, semplificando notevolmente l’impianto di riduzione diretta.
Vantaggiosamente, in tutte le forme di realizzazione dell’invenzione, la linea di trattamento e alimentazione 11 può essere costituita da:
- i condotti attraverso i quali il gas di processo, ottenuto mescolando il gas esausto trattato in uscita dal reattore e il gas riducente di make up della sorgente esterna 20, è atto a passare;
- e almeno una unità di riscaldamento, ad esempio una sola unità di riscaldamento 18.
L’impianto dell’invenzione non prevede alcun dispositivo di iniezione disposto a valle di detta unità di riscaldamento 18 ed atto ad iniettare ossigeno nel flusso di gas riducente, detto dispositivo di iniezione essendo previsto negli impianti di stato della tecnica.
Un ulteriore vantaggio dell’impianto dell’invenzione è rappresentato dal fatto che la linea di recupero e trattamento 10 può essere costituita da:
- i condotti attraverso i quali il gas esausto, in uscita dal reattore 1, è atto a passare;
- almeno uno scambiatore di calore 22, ad esempio un solo scambiatore di calore, per raffreddare il gas esausto in uscita dal reattore 1;
- almeno una unità di condensazione 36, ad esempio una sola unità di condensazione, disposta a valle di detto almeno uno scambiatore di calore 22, per rimuovere acqua dal gas esausto ottenendo un gas disidratato;
- e almeno un dispositivo di pompaggio 42, ad esempio un solo dispositivo di pompaggio, per pompare il gas disidratato verso la linea di trattamento e alimentazione 11.
Pertanto, l’impianto dell’invenzione non prevede alcun dispositivo di rimozione per la rimozione di anidride carbonica che invece risulta necessario negli impianti di stato della tecnica.
Opzionalmente un condotto 15 della linea di trattamento e alimentazione 11, atto ad essere attraversato dal gas di processo, attraversa l’almeno uno scambiatore di calore 22 della linea di recupero e trattamento 10 per un preriscaldamento del gas di processo a monte della unità di riscaldamento 18, sfruttando il calore del gas esausto appena uscito dal reattore 1.
Preferibilmente i condotti della linea di recupero e trattamento 10 comprendono a valle dell’unità di condensazione 36:
- un condotto di diramazione 34, che collega la linea di recupero e trattamento 10 ai bruciatori dell’unità di riscaldamento 18, e nel quale può essere inviato un primo flusso di gas esausto disidratato come gas combustibile per detti bruciatori;
- ed un condotto di diramazione 40, che collega la linea di recupero e trattamento 10 alla linea di trattamento e alimentazione 11 e lungo il quale è disposto il dispositivo di pompaggio 42, e nel quale viene fatto ricircolare un secondo flusso di gas esausto disidratato.
Lungo il condotto di diramazione 34 è preferibilmente prevista una valvola di controllo di pressione 30.
L’unità di riscaldamento 18 è alimentata dalla combustione di un appropriato combustibile proveniente da una sorgente 21. Il combustibile può essere gas esausto disidratato, proveniente dal condotto di diramazione 34, oppure idrogeno oppure gas naturale oppure una miscela di questi.
In una prima forma di realizzazione dell’impianto dell’invenzione, illustrata in Figura 1, la sorgente esterna 20 di idrogeno puro oppure la sorgente esterna 20 di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è collegata, ad esempio direttamente, alla linea di trattamento e alimentazione 11.
In particolare la sorgente esterna 20 è collegata ad un tratto del circuito compreso tra il dispositivo di pompaggio 42 della linea di recupero e trattamento 10 e l’unità di riscaldamento 18 della linea di trattamento e alimentazione 11.
Lungo il condotto 32, che collega la sorgente esterna 20 alla linea di trattamento e alimentazione 11, è prevista una valvola di controllo di pressione 31.
In una seconda forma di realizzazione dell’impianto dell’invenzione, illustrata in Figura 2, la sorgente esterna 20 di idrogeno puro oppure la sorgente esterna 20 di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è collegata, ad esempio direttamente, alla linea di recupero e trattamento 10.
In particolare la sorgente esterna 20 è collegata ad un tratto del circuito compreso tra l’unità di condensazione 36 ed il dispositivo di pompaggio 42, ad esempio lungo il condotto di diramazione 40. In questo modo il gas riducente di make up può anche essere erogato a bassa pressione dalla sorgente esterna 20, essendo poi compresso dal successivo dispositivo di pompaggio 42.
Lungo il condotto 32, che collega la sorgente esterna 20 alla linea di recupero e trattamento 10, sono preferibilmente previsti un ulteriore dispositivo di pompaggio 33 ed una valvola di controllo di pressione 31.
In una terza forma di realizzazione dell’impianto dell’invenzione, illustrata in Figura 3 e simile a quella di Figura 1, lungo il condotto 15 della linea di trattamento e alimentazione 11, attraversato dal gas di processo, può essere previsto almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale 19 atto ad iniettare gas naturale a monte dell’unità di riscaldamento 18 oppure, nel caso fosse previsto il preriscaldamento del gas di processo attraverso l’almeno uno scambiatore di calore 22, a monte di detto scambiatore di calore 22.
Una variante di detta terza forma di realizzazione prevede, in alternativa o in aggiunta al dispositivo di iniezione di gas naturale 19, almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale 17, atto ad iniettare gas naturale direttamente nella zona inferiore 14, preferibilmente conica, del reattore 1, posta al di sotto della zona di riduzione 12. Tutte le varianti di questa terza forma di realizzazione permettono di regolare il contenuto di carbonio del DRI.
Anche in questa terza forma di realizzazione la sorgente esterna 20 può essere collegata, ad esempio direttamente, alla linea di trattamento e alimentazione 11 (Figura 3) oppure alla linea di recupero e trattamento 10, come in Figura 2.
Per quanto riguarda il processo di riduzione diretta eseguibile mediante l’impianto dell’invenzione, l’alimentazione di idrogeno puro oppure di un gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è prevista nella linea di trattamento e alimentazione 11 oppure nella linea di linea di recupero e trattamento 10.
Nel caso di sorgente esterna 20 collegata alla linea di trattamento e alimentazione 11, detta alimentazione avviene in un tratto compreso tra un dispositivo di pompaggio 42 della linea di recupero e trattamento 10 e l’unità di riscaldamento 18 della linea di trattamento e alimentazione 11.
Nel caso di sorgente esterna 20 collegata alla linea di recupero e trattamento 10, detta alimentazione avviene in un tratto compreso tra l’unità di condensazione 36 ed il dispositivo di pompaggio 42 della linea di recupero e trattamento 10.
Di seguito viene descritto un esempio di processo, a regime, di riduzione diretta di minerale di ferro, eseguito mediante l’impianto dell’invenzione appena descritto. Il gas esausto in uscita dal reattore 1, preferibilmente ad una temperatura nell’intervallo da circa 250°C a circa 450°C, viene incanalato in un condotto 50 della linea di recupero e trattamento 10 che lo conduce allo scambiatore di calore 22 per un suo raffreddamento.
Una volta raffreddato il gas esausto fluisce attraverso un condotto 24 verso l’unità di condensazione 36 per rimuovere acqua ottenendo un gas disidratato.
Dopo il raffreddamento e la disidratazione, il gas esausto disidratato viene diviso nei due condotti di diramazione 34, 40.
Una porzione minore di gas esausto disidratato fluisce attraverso il condotto 34, avente una valvola di controllo della pressione 30 attraverso la quale una parte di gas può essere spurgato dal circuito per l’eliminazione di accumuli indesiderati di gas inerti. La porzione maggiore del gas esausto disidratato fluisce invece attraverso il condotto 40.
Con riferimento alle forme di realizzazione di Figura 1 e di Figura 3, il gas esausto disidratato che fluisce nel condotto 40 è spinto da un dispositivo di pompaggio 42, che può essere un compressore o una soffiante, al fine di riciclare tale porzione di gas esausto disidratato per condurlo nuovamente al reattore 1. A valle del dispositivo di pompaggio 42, il gas esausto disidratato scorre attraverso il condotto 44 e quindi viene miscelato con il gas riducente di make-up proveniente dalla sorgente esterna 20 nella linea di trattamento e alimentazione 11.
Invece, con riferimento alla seconda forma di realizzazione di Figura 2, il gas esausto disidratato che fluisce nel condotto 40 è qui miscelato con il gas riducente di make-up proveniente dalla sorgente esterna 20. La miscela di gas così ottenuta, che definisce il gas di processo, è spinta dal dispositivo di pompaggio 42, che può essere un compressore o una soffiante, al fine di immetterla nel condotto 15 della linea di trattamento e alimentazione 11.
In tutte le forme di realizzazione la miscela di gas continua a scorrere lungo il condotto 15 dove viene preferibilmente sottoposta ad un preriscaldamento, potendo il condotto 15 attraversare con un suo tratto lo scambiatore di calore 22 della linea di recupero e trattamento 10.
In ogni caso detta miscela di gas, con o senza questo preriscaldamento, attraversa tutto il condotto 15 fino ad arrivare all’unità di riscaldamento 18 dove raggiunge una temperatura di circa 900-960°C.
A valle dell’unità di riscaldamento 18, il gas riducente così ottenuto scorre attraverso il condotto 16 fino a giungere all’interno del reattore 1.
Il minerale di ossido di ferro in forma di lump o pellet viene alimentato dall’alto nella zona di riduzione 12 del reattore 1, reagisce con il gas caldo riducente che scorre controcorrente rispetto ad esso, e viene infine scaricato come Hot DRI. Opzionalmente il minerale di ossido di ferro ha una pezzatura di circa 2,5-19 mm; preferibilmente circa 3,5-15 mm.
Claims (16)
- Rivendicazioni 1. Impianto di riduzione diretta per la riduzione diretta di minerale di ferro comprendente un circuito provvisto di - un reattore (1) avente una zona di riduzione (12) ed atto ad essere caricato dall’alto con detto minerale di ferro; - una sorgente esterna (20) di gas riducente di make up; - una linea di recupero e trattamento (10), posta a valle del reattore (1), per recuperare e trattare il gas esausto in uscita dal reattore (1); - una linea di trattamento e alimentazione (11), posta a monte del reattore (1), per trattare un gas di processo, ottenuto mescolando il gas riducente di make up proveniente dalla sorgente esterna (20) con il gas esausto trattato nella linea di recupero e trattamento (10), e per alimentare la zona di riduzione (12) del reattore (1) con detto gas di processo; in cui la linea di recupero e trattamento (10) comunica a valle con detta linea di trattamento e alimentazione (11); ed in cui detta sorgente esterna (20) di gas riducente di make up è una sorgente di idrogeno puro oppure una sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume.
- 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui detta sorgente di idrogeno puro oppure detta sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è collegata a detta linea di trattamento e alimentazione (11) oppure a detta linea di recupero e trattamento (10).
- 3. Impianto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la linea di trattamento e alimentazione (11) è costituita, oltre da primi condotti attraverso i quali detto gas di processo è atto a passare, soltanto da almeno una unità di riscaldamento (18); ed in cui la linea di recupero e trattamento (10) è costituita, oltre da secondi condotti attraverso i quali detto gas esausto è atto a passare, soltanto da almeno uno scambiatore di calore (22) per raffreddare il gas esausto in uscita dal reattore (1); almeno una unità di condensazione (36), disposta a valle di detto almeno uno scambiatore di calore (22), per rimuovere acqua dal gas esausto ottenendo un gas disidratato; ed almeno un dispositivo di pompaggio (42) per pompare il gas disidratato in detta linea di trattamento e alimentazione (11).
- 4. Impianto secondo la rivendicazione 3, in cui, nel caso di sorgente esterna di gas riducente di make up collegata a detta linea di trattamento e alimentazione (11), la sorgente di idrogeno puro oppure la sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è collegata ad un tratto di circuito compreso tra il dispositivo di pompaggio (42) della linea di recupero e trattamento (10) e l’unità di riscaldamento (18) della linea di trattamento e alimentazione (11).
- 5. Impianto secondo la rivendicazione 3, in cui, nel caso di sorgente esterna di gas riducente di make up collegata a detta linea di linea di recupero e trattamento (10), la sorgente di idrogeno puro oppure la sorgente di gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è collegata ad un tratto di circuito compreso tra l’unità di condensazione (36) ed il dispositivo di pompaggio (42).
- 6. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 5, in cui i secondi condotti della linea di recupero e trattamento (10) comprendono - un primo condotto di diramazione (34), che collega la linea di recupero e trattamento (10) a bruciatori dell’unità di riscaldamento (18), e nel quale viene inviato un primo flusso di gas esausto disidratato come gas combustibile per detti bruciatori; - ed un secondo condotto di diramazione (40), che collega la linea di recupero e trattamento (10) alla linea di alimentazione e trattamento (11) e lungo il quale è disposto il dispositivo di pompaggio (42), e nel quale viene fatto ricircolare un secondo flusso di gas esausto disidratato.
- 7. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 3 a 6, in cui un condotto (15) di detti primi condotti, atto ad essere attraversato dal gas di processo, attraversa l’almeno uno scambiatore di calore (22) per un preriscaldamento del gas di processo a monte di detta unità di riscaldamento (18).
- 8. Impianto secondo la rivendicazione 7, in cui è previsto almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale (19) atto ad iniettare gas naturale nei primi condotti a monte di detto almeno uno scambiatore di calore (22).
- 9. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui è previsto almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale (17) atto ad iniettare gas naturale in una zona inferiore (14), preferibilmente conica, del reattore (1), posta al di sotto di detta zona di riduzione (12).
- 10. Processo di riduzione diretta di minerale di ferro, eseguibile mediante un impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, il processo comprendente i seguenti stadi: a) alimentare detto gas di processo nella zona di riduzione (2) del reattore (1) mediante la linea di trattamento e alimentazione (11); b) recuperare e trattare il gas esausto in uscita dal reattore (1) mediante la linea di recupero e trattamento (10) comunicante a valle con detta linea di trattamento e alimentazione (11); caratterizzato dal fatto che è prevista nel circuito una alimentazione di idrogeno puro oppure di un gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume proveniente da una sorgente esterna (20).
- 11. Processo secondo la rivendicazione 10, in cui detta alimentazione di idrogeno puro oppure di un gas con un contenuto di idrogeno almeno pari al 80% in volume è prevista nella linea di trattamento e alimentazione (11) oppure nella linea di linea di recupero e trattamento (10).
- 12. Processo secondo la rivendicazione 11, in cui, nel caso di sorgente esterna (20) collegata alla linea di trattamento e alimentazione (11), detta alimentazione avviene in un tratto di circuito compreso tra un dispositivo di pompaggio (42) della linea di recupero e trattamento (10) e almeno un’unità di riscaldamento (18) della linea di trattamento e alimentazione (11).
- 13. Processo secondo la rivendicazione 11, in cui, nel caso di sorgente esterna (20) collegata alla linea di recupero e trattamento (10), detta alimentazione avviene in un tratto di circuito compreso tra un’unità di condensazione (36) ed un dispositivo di pompaggio (42) di detta linea di recupero e trattamento (10).
- 14. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 13, in cui è previsto un preriscaldamento del gas di processo a monte di una unità di riscaldamento (18) della linea di trattamento e alimentazione (11) mediante un passaggio del gas di processo attraverso almeno uno scambiatore di calore (22) della linea di recupero e trattamento (10).
- 15. Processo secondo la rivendicazione 14, in cui è prevista una iniezione di gas naturale nella linea di trattamento e alimentazione (11) a monte di detto almeno uno scambiatore di calore (22) mediante almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale (19).
- 16. Processo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 15, in cui è prevista una iniezione di gas naturale in una zona inferiore (14), preferibilmente conica, del reattore (1), posta al di sotto di detta zona di riduzione (12), mediante almeno un dispositivo di iniezione di gas naturale (17).
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