銑鉄製造設備からの排ガス又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガスからＣＯ２を除去するための方法
銑鉄製造設備からの排ガス、又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガス（９）からＣＯ２を除去するための方法が示されている。当該方法においては、ＣＯ２は化学吸収及び／又は物理吸収によって除去される。吸収剤を再生するための熱は、少なくとも部分的に、空気分離設備（２３）から得られる。それによって、ＣＯ２は排ガスから、圧力スイング吸着法の場合よりも多く、他のガスから分離され得る。そのために、低次のエネルギー担体が付加的に用いられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銑鉄製造設備からの排ガス又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガスからＣＯ２を除去するための方法と、対応する設備とに関する。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄に類似した製品の製造も含めて、銑鉄を製造するための方法には、概ね２つの知られた一般的な方法、すなわち、ブラスト炉法及び溶融還元法がある。
【０００３】
ブラスト炉法では、まず銑鉄がコークスを用いて鉄鉱石から製造される。加えて、スクラップを用いても良い。その後、さらなる方法によって、銑鉄から鋼が製造される。鉄鉱石は、塊鉱、ペレット又は焼結物として、還元剤（大抵はコークス、又は石炭も、例えば粉炭注入設備の形態において）及びさらなる成分（石灰岩、スラグ形成融剤）と混合されて、いわゆるバーデン（Ｍｏｅｌｌｅｒ）を形成した後、ブラスト炉に装入される。ブラスト炉は冶金反応炉であり、当該冶金反応炉内では、向流において、バーデンカラム（Ｍｏｅｌｌｅｒｓａｅｕｌｅ）が高温空気、いわゆる熱風と反応する。コークス及び石炭からの炭素の燃焼及びガス化によって、反応に必要な熱及び一酸化炭素又は水素が生成される。一酸化炭素は、還元ガスの主要部分であり、バーデンカラムを貫流し、鉄鉱石を還元する。結果として、銑鉄及びスラグが生成され、定期的に排出される。
【０００４】
炉頂ガス又はブラスト炉ガス再循環を伴うブラスト炉とも呼ばれる、いわゆる酸素ブラスト炉においては、コークス又は石炭のガス化に際して、酸素（Ｏ２）の占める割合が９０％以上の酸素含有ガスがブラスト炉に注入される。
【０００５】
ブラスト炉から排出されるガス、いわゆる炉頂ガス又はブラスト炉ガスのために、ガス浄化装置（例えば、湿式洗浄装置、バッグフィルタユニット又は高温ガスフィルタと組み合わせた粉塵分離装置及び／又はサイクロン）を設けなければならない。さらに、酸素ブラスト炉においては大抵の場合、好ましくはアフタークーラを備えた圧縮機が、ブラスト炉内に返送される炉頂ガスのために設けられるとともに、先行技術による、大抵の場合は圧力スイング吸着法を用いた、ＣＯ２を除去するための装置が設けられる。
【０００６】
ブラスト炉法を構成するためのさらなる選択肢は、還元ガスのための加熱装置及び／又は酸素と部分的に燃焼させるための燃焼室である。
【０００７】
ブラスト炉の欠点は、使用される材料が満たすべき要求があること、及び二酸化炭素の排出量が多いことである。使用される鉄担体及びコークスは、塊状かつ硬質でなければならないので、吹き込まれる風の貫流を保証するだけの十分な空洞がバーデンカラム中に残存する。ＣＯ２の排出は大きな環境負荷となる。したがって、ブラスト炉の手段を変更するための取り組みがなされている。ここに挙げられるのは、天然ガスに基づく海綿鉄の製造（ＭＩＤＲＥＸ、ＨＹＬ、ＦＩＮＭＥＴ）と、溶融還元法（Ｃｏｒｅｘ法及びＦｉｎｅｘ法）とである。
【０００８】
溶融還元においては、その内部で高温の液体金属が生成される溶融ガス化装置と、その内部で鉄鉱石（塊鉱、粉鉱、ペレット、焼結物）の担体が還元ガスによって還元される、少なくとも１つの還元反応器とが用いられる。溶融ガス化装置内の還元ガスは、石炭（及び場合によっては、わずかな割合のコークス）の酸素（９０％以上）によるガス化によって生成される。
【０００９】
溶融還元法においても、一般的に、
‐ガス洗浄設備（一方では還元反応器からの炉頂ガスのためであり、他方では溶融ガス化装置からの還元ガスのためである）と、
‐好ましくはアフタークーラを備えた、還元反応器に返送される還元ガスのための圧縮機と、
‐先行技術による、大抵の場合は圧力スイング吸着法を用いた、ＣＯ２を除去するための装置と、
‐任意の、還元ガスのための加熱装置及び／又は酸素と部分的に燃焼させるための燃焼室と、
が設けられている。
【００１０】
Ｃｏｒｅｘプロセスは、２段階の溶融還元法（英語ではｓｍｅｌｔｉｎｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）である。溶融還元は、直接還元プロセス（鉄から海綿鉄への予備還元）と、溶融プロセス（主還元）とを組み合わせたプロセスである。
【００１１】
同様に知られているＦｉｎｅｘ法は、Ｃｏｒｅｘ法に略一致するが、鉄鉱石は粉鉱として装入される。
【００１２】
銑鉄を製造する際に大気中に排出されるＣＯ２を大幅に減少させる場合、ＣＯ２を銑鉄製造の排ガスから分離し、結合した形態で貯蔵しなければならない（英語ではＣＯ２ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ（二酸化炭素回収・貯蔵）（ＣＣＳ））。
【００１３】
本発明は、銑鉄製造に際してだけではなく、合成ガス設備においても適用可能である。合成ガスは、合成反応において用いられる水素を含有するとともに、大抵の場合はＣＯをも含有するあらゆる混合気体である。合成ガスは、固体状、液体状又は気体状物質から生成可能である。特に、石炭ガス化（石炭が水蒸気及び／又は酸素によって、水素とＣＯとに変換される）及び天然ガスからの合成ガスの製造（メタンが水蒸気及び／又は酸素によって、水素とＣＯとに変換される）が含まれる。合成ガス設備においても、望ましくないＣＯ２が発生するので、ＣＯ２を分離することが重要である。
【００１４】
ＣＯ２を分離するために、これまで主として圧力スイング吸着法（英語ではＰＳＡ‐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、特に真空圧力スイング吸着法（英語ではＶＰＳＡ‐Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）が用いられている。圧力スイング吸着法は、圧力下で混合気体を選択的に分解するための物理的方法である。特殊な多孔質材料（例えば、活性酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、活性酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ゼオライト、活性炭、又はこれら物質の組合せ）が分子篩として用いられ、それによって、分子の吸着力及び／又は運動直径に応じて、分子が吸着される。ＰＳＡでは、気体が表面に吸着する強さが異なることが利用される。当該混合気体は、正確に定められた圧力の下で、カラムに導入される。そこで、望ましくない成分（この場合ＣＯ２及びＨ２Ｏ）は吸着し、有価物質（この場合ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４）は略支障なくカラム内を貫流する。吸着剤が完全に吸着されるとすぐに、圧力は減少し、カラムは洗浄される。（Ｖ）ＰＳＡ設備を動作させるためには、ＣＯ２を含む供給ガスを圧縮するために電流が必要である。
【００１５】
有価物質を含む圧力スイング吸着後の製品ガス流れは、銑鉄製造からの排ガスの場合、依然として約２ｖｏｌ％〜６ｖｏｌ％のＣＯ２を含んでいる。しかしながら、（Ｖ）ＰＳＡ設備からの残留ガス流れは依然として、比較的高い割合で銑鉄製造のために失われる還元ガス成分（ＣＯ、Ｈ２など）を含んでいる。
【００１６】
望ましくない成分を含む圧力スイング吸着法による残留ガス流れは、銑鉄製造からの排ガスにおいて、一般的に以下の組成を有する。
【００１７】
【表１】
【００１８】
当該残留ガスを熱的に利用することは容易ではない。なぜなら、当該残留ガスは、発熱量が約±５０％と低い、及び／又は不安定なので、他の燃料によって補わなければならないからである。残留ガスを、ブラスト炉又は溶融還元の炉頂ガスと混合した場合、残留ガスは、銑鉄製造からの送出ガス（銑鉄製造プロセスから排出される炉頂ガスの部分）の発熱量も減少させることになる。その結果、送出ガスを供給される発電所、例えば複合サイクル発電所（英語ではｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ、略称ＣＣＰＰ）の効率も、高い燃料ガスの圧縮度、及び低いガスタービンの効率のゆえに減少する。蒸気発電所又は暖房ボイラーの場合、燃焼中の火炎温度は低下する。
【００１９】
残留ガスからのＣＯ２を結合する必要がある場合、当該残留ガスを圧縮しなければならない。それによって、ＣＯ２は一般的に液体の状態で存在する。次に、この液状のＣＯ２を貯蔵容器に導入しなければならない。このために大抵の場合、ＣＯ２が液状‐固体状又は超臨界の状態で存在する範囲まで圧力を上昇させなければならない。このとき、ＣＯ２は約１０００ｋｇ／ｍ３の密度を有する。
【００２０】
超臨界の状態とは、相図において臨界点の上側の状態であり（図１を参照）、当該状態は、液相の密度と気相の密度との平衡を特徴とする。これら２つの集合状態の間の差異は、当該点において存在しなくなる。
【００２１】
このような高圧縮のためには、高出力の多段式圧縮機を用いて、標準密度は、約０℃より大きく、かつ７０ｂａｒ（７，０００，０００Ｐａ）より大きい、好ましくは室温で８０ｂａｒ〜１５０ｂａｒの相境界線レベルに到達する。
【００２２】
しかしながら、（Ｖ）ＰＳＡからの残留ガスは、結合されるのには適していない。なぜなら、当該残留ガスは、ＣＯ２のほかに、比較的大きな割合でＣＯ、Ｈ２、Ｎ２、ＣＨ４などを有しているからである。一つには、ＣＯの割合は、安全性に関する危険を表している。なぜなら、ＣＯは漏出した場合に、人間に害を与える（ＣＯ中毒）可能性があり、状況によっては燃焼又は爆発を引き起こす可能性があるからである。さらに、ＣＯ２の「不純物」であるＣＯ、Ｈ２などは、エネルギーを得るため、又は還元作業のために失われ、圧縮されたガスの物理的特性に影響を与える。物理的特性は、ＣＯ、Ｈ２などの割合が変動するのに合わせて変動し、測定の可能性、圧縮、水溶性及び輸送特性を変動させる。
【００２３】
不純物ゆえに、輸送された液化混合気体を新たに圧縮する基地間の距離も短縮しなければならないので、付加的な圧縮機又はポンプと、それらのエネルギー需要とによって、維持費が上昇する。又は、導管に沿った付加的なポンプ若しくは圧縮機の数若しくは出力を減少させるためには、導管内での供給圧力を上昇させなければならない。不純物が液化ガスの輸送に与える影響に関する調査は、ニューカッスル大学によって実施されており、非特許文献１として公開されている。当該影響については、図２に示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｎ．シーヴァム、Ｊ．Ｍ．レース、Ｍ．Ｊ．ダウニー（Ｐ．Ｎ．Ｓｅｅｖａｍ， Ｊ．Ｍ．Ｒａｃｅ， Ｍ．Ｊ．Ｄｏｗｎｉｅ）、「テーマＡ６：二酸化炭素輸送インフラストラクチャ」（Ｔｈｅｍｅ Ａ６： ＣＯ２ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、［ｏｎｌｉｎｅ］、ニューカッスル大学（Ｎｅｗｃａｓｔｌｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｓ．ｅｄ．ａｃ．ｕｋ／ｃｃｓ／ＵＫＣＣＳＣ／Ｎｅｗｃａｓｔｌｅ＿２＿０７．ｐｐｔ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
それゆえ、本発明の課題は、銑鉄製造又は合成ガス製造の排ガスから、（Ｖ）ＰＳＡの場合よりも大規模にＣＯ２を他のガスから分離し、しかしそのために、（Ｖ）ＰＳＡの場合よりも低次のエネルギー担体を付加的に用いることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本課題は請求項１に記載の方法によって、ＣＯ２を化学的吸収及び／又は物理的吸収によって除去することで解決される。吸収剤を再生するための熱は、少なくとも部分的に（全体であれば最良）、空気分離設備から得られる。
【００２７】
「空気分離設備」とは、空気をまず圧縮、液化し、次に各成分（酸素、窒素、希ガス）に分解する設備であると理解される。
【００２８】
化学及び／又は物理吸収プロセスの利用によって、銑鉄製造のために回収されたガスＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４の割合は、（Ｖ）ＰＳＡの場合に対して増大し、製品ガス中のＣＯ２の割合は、大幅に（数ｐｐｍｖにまで）減少する。
【００２９】
すでに存在している設備、ここでは空気分離設備、からの廃熱を利用することは、脱着のためだけに専用のユニットで蒸気を生成することよりも費用の面で有利である。さらに、熱風のような低次のエネルギー担体の利用は、経済面及び環境面から見て、蒸気のような高次のエネルギー担体よりも好ましい。また、動作中の空気分離設備から熱を除去することは、特にＣＯ２の除去のために動作している蒸気発生器における蒸気の生成よりも、柔軟に実施可能である。さらに、空気分離設備は、非常に高い利用可能性を有しており、当該利用可能性は銑鉄製造設備の利用可能性よりも高い。
【００３０】
したがって、一方の空気分離設備と他方の銑鉄製造又は合成ガス製造との組合せも有利である。なぜなら、空気分離設備内で分離される酸素は、銑鉄製造又は合成ガス製造に利用できるからである。
【００３１】
化学吸収及び／又は物理吸収の後の残留ガス流れは、主にＣＯ２を含んでおり、Ｈ２Ｓを除去した後はわずかなＨ２Ｓのみを含むので、当該残留ガス流れを直接大気中に放出すること、及び／又はＣＯ２の圧縮のために供給し、その後ＣＯ２を貯蔵すること（英語ではｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ（隔離）、例えばＥＯＲ‐ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ（石油増進回収法）、ＥＧＲ‐ｅｎｈａｎｃｅｄ ｇａｓ ｒｅｃｏｖｅｒｙ（ガス増進回収法））、及び／又はＮ２の代わりに製鉄及び石炭ガス化に用いることができる。当該残留ガスは主にＣＯ２から成るので、装入装置、遮断シール、並びに選択された洗浄ガス及び冷却ガス使用装置に用いることができる。
【００３２】
不純物の含有量が少ないので、化学吸収及び／又は物理吸収からの残留ガス流れを、液状‐固体状又は超臨界状態（＞７３．３ｂａｒ）にまで圧縮するためのエネルギー消費は、（Ｖ）ＰＳＡからの残留ガスのためのエネルギー消費よりも、約２０％〜３０％少ない。したがって、ガス導管において、ガスを新たに圧縮する基地間の距離も増大する。それによって、ＣＯ２の処理のための調達費及び維持費は減少する。
【００３３】
圧力スイング吸着法に比べて、化学吸収及び／又は物理吸収は、洗浄されるべきガスにおいてより小さい圧力をもって、ＣＯ２の除去に際してより少ない圧力の低下をもって作用するので、ここでもエネルギーが節約される。ＶＰＳＡとは異なり、多くのエネルギーを消費する真空圧縮機も不要である。エネルギー消費が少ないということは、とりわけエネルギーに乏しい及び／又はエネルギーが高価である国にとっては有利である。
【００３４】
本発明によって洗浄された銑鉄製造若しくは合成ガス製造の排ガス内の可燃性物質の占める割合がより大きくなることによって、設備の生産量は増大するか、若しくはその特有の消費価値は低下し、あるいは、当該ガスが発電所内で燃焼する際にも、発電所の効率がより高くなる。
【００３５】
化学吸収法及び／又は物理吸収法のための投資費用は、ＶＰＳＡ設備のための投資費用と比較可能である。しかし、吸収法は大量の熱を必要とする。当該熱を特別に生成しなければならず、すでに存在する熱源を用いては調達できない場合には、当該熱はより高価である。
【００３６】
化学吸収法は、分離されるべきガスが吸収剤と強い又は弱い化学結合を、部分的に〜完全に形成することを特徴とする。物理吸収法の場合、分離されるべきガスは、その材料特性を変化させることなく吸収剤中に溶解され、ファンデルワールス力が働く。さらに、化学結合力と物理結合力との両方が用いられる方法で、ハイブリッド洗浄と呼ばれる方法も存在する。
【００３７】
本発明に適した様々な化学吸収法が存在する。
【００３８】
第１の吸収法は、吸収剤として炭酸カリウムを用いる点を特徴とする。高温炭酸カリウム（英語ではＨｏｔ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＨＰＣ）又は「ホットポット（Ｈｏｔ Ｐｏｔ）」）が用いられる。当該方法の提供者によっては、炭酸カリウムに様々な物質が添加される。ＣＯ２の分離を高める活性剤、及び、腐食を減少させる防止剤である。この種類の広く普及した方法は、ベンフィールド法という名称で知られており、ＵＯＰによって提供される。ベンフィールド法の場合、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約０．７５ｋｇの蒸気が必要である。
【００３９】
第２の吸収法は、複数のステップを有するアミン洗浄として知られている。この場合には、第１のステップにおいて、アミンの弱アルカリ性水溶液（大抵はエタノールアミン誘導体）が用いられる。当該水溶液は、酸性ガス、すなわちＣＯ２などを可逆的に化学吸収する。第２のステップにおいて、当該酸性ガスは熱的に（加熱によって）再びアミンから分離され、回収されたアミンは新たに洗浄に用いられる。
【００４０】
そのための知られている方法は、ＵＯＰのアミンガードＦＳ（Ａｍｉｎｅ Ｇｕａｒｄ ＦＳ）法であり、当該方法はＣＯ２の含有量を５０ｐｐｍｖにまで減少させるとともに、Ｈ２Ｓ含有量を１ｐｐｍｖにまで減少させる。当該方法で必要とされる蒸気は、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約１．０５ｋｇである。
【００４１】
ジエタノールアミン（ＤＥＡ）などのアミンは、ベンフィールド法などの、炭酸カリウムを用いる吸収法の活性剤としても用いられる。
【００４２】
アミン洗浄には、メチルアミン、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、及び／又はジグリコールアミン（ＤＧＡ）などの第１級アミンを用いることができる。
【００４３】
アミン洗浄には、第１級アミンに加えて、又は第１級アミンに代えて、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）及び／又はジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）を用いても良い。
【００４４】
第１級及び／若しくは第２級アミンに加えて、又は第１級及び／若しくは第２級アミンに代えて、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）及び／若しくはメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などの第３級アミンを用いても良い。このために存在する方法は、ＢＡＳＦ社のａＭＤＥＡ法（Ｌｉｎｄｅ ａｎｄ Ｌｕｒｇｉによって提供）であり、当該方法は、活性メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を利用している。当該方法に必要な蒸気は、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約０．８５ｋｇである。
【００４５】
本発明に適した物理吸収法にも様々な方法が存在する。最も重要な、代表的な方法の内のいくつかは、いわゆるＰｕｒｉｓｏｌ（登録商標）法、Ｒｅｃｔｉｓｏｌ（登録商標）法、及びＳｅｌｅｘｏｌ法である。
【００４６】
Ｐｕｒｉｓｏｌ（登録商標）法では、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）が吸収剤として用いられ、吸収剤の再生は、間接熱交換器による蒸気を用いて行われる。必要となる蒸気は、約１４１７ｋｇ／ＭＭ ｓｃｆ＝約０．０５０ｋｇ／Ｎｍ３である。この場合、あらゆる種類の熱交換媒体を用いることができる。空気、窒素、蒸気、熱媒油などである。
Ｒｅｃｔｉｓｏｌ（登録商標）法では、冷却されたメタノール（ＣＨ３ＯＨ）が吸収剤として用いられる。吸収剤の再生は、間接熱交換器による蒸気を用いて行われる。当該吸収剤は、約６５℃まで加熱されるに過ぎない。必要となる蒸気は、洗浄されるべきガスに対して、約１１５７ｋｇ／ＭＭ ｓｃｆ＝約０．０４１ｋｇ／Ｎｍ３である。この場合、あらゆる種類の熱交換媒体を用いることができる。空気、窒素、蒸気、熱媒油などである。
Ｓｅｌｅｘｏｌ法では、吸収剤として、ジメチルエーテルとポリエチレングリコールとの混合物が用いられる。再生は蒸気を用いて行われ、吸収剤が蒸気又は不活性ガス（窒素など）と直接接触することが必要である。
【００４７】
本発明に係る方法によって、有利にはブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉からの炉頂ガスにおいて、当該ブラスト炉が主に熱風の代わりに酸素によって動作するので、ＣＯ２を洗浄することが可能である。
【００４８】
本発明に係る方法は、溶融還元設備からの排ガスの場合、すなわち：
‐溶融ガス化装置からの排ガス（いわゆる過剰ガス）
‐少なくとも１つの還元反応器からの排ガス
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び還元するための、少なくとも１つの固定床反応器からの排ガス（いわゆる炉頂ガス）
のうちの少なくとも１つの排ガスのＣＯ２の洗浄に、最も良好に利用される。
【００４９】
ＣＯ２除去後のガスの還元成分を、銑鉄製造又は合成ガス製造のためにより良く利用するために、洗浄された排ガスの少なくとも一部が、再び還元ガスとして銑鉄製造に利用される。
【００５０】
吸収剤の再生に必要なエネルギーは、空気分離設備からの高温空気を、吸収剤の加熱及び再生のために、熱交換器に導入することによって生成可能である。例えば、主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機からの高温空気を用いても良い。
空気分離設備からの熱は、空気分離設備（主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機）からの高温空気によって加熱される伝熱媒体（水蒸気など）を用いても、吸収剤の再生のために利用できる。このとき、当該伝熱媒体は、例えば閉ループに誘導可能である。
【００５１】
本発明に係る方法に対応する装置においては、化学吸収及び／又は物理吸収を用いてＣＯ２を除去するための設備が設けられており、吸収剤を再生するための設備の部分は、空気分離設備と接続されているので、空気分離設備内で生成された熱は、少なくとも部分的に、吸収剤の再生に利用することができる。
【００５２】
特に、ブラスト炉法の場合には、ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉からの炉頂ガスを、化学吸収及び／又は物理吸収を用いたＣＯ２の除去設備に導入するための導管を設けることが可能である。
【００５３】
溶融還元法の場合は、対応して、溶融還元設備からの排ガスを、化学吸収及び／又は物理吸収を用いたＣＯ２の除去設備に導入するための導管を少なくとも１つ設けるということになる。
【００５４】
これらの導管の内少なくとも１つは、
‐溶融ガス化装置
‐１つ又は複数の還元反応器
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び／又は還元するための固定床反応器
のうちの少なくとも１つと接続可能である。
【００５５】
さらなる実施形態によると、導管が設けられており、当該導管によって、洗浄された排ガスの少なくとも一部を、再び還元ガスとして、銑鉄製造のために返送することが可能である。
【００５６】
さらに、少なくとも１つの導管を設けることが可能である。当該導管によって、空気分離設備、特に主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機からの高温空気は、吸収剤を加熱及び再生するために熱交換器に導入される。
【００５７】
以下に、本発明を例示的かつ概略的な図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ＣＯ２の相図である。
【図２】ガス中の不純物と、液化ガス輸送時の、この目的のために必要となる圧縮基地との関係を示した図である。
【図３】ブラスト炉と空気分離設備との間の、本発明に係る接続を示した図である。
【図４】溶融還元のための設備と空気分離設備との間の、本発明に係る接続を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１はＣＯ２の相図である。水平方向の軸には、温度がＫ（絶対温度）で、垂直方向の軸には、圧力がｂａｒで示されている（１ｂａｒ＝１０５Ｐａｓｃａｌ）。
各集合状態（固体又は固体状、液体又は液体状、及び気体又は気体状）は、線によって互いに分離している。
三重点は、固相、液相、及び気相が重なる点である。
超臨界状態（超臨界流体）は、相図において臨界点の上側の状態であり、当該状態は、液相の密度と気相の密度との平衡を特徴としている。これら２つの集合状態の差は、当該点において存在しなくなる。
【００６０】
図２には、ガス中の不純物と、液化ガス輸送時に、この目的のために必要となる圧縮基地との関係が示されている。
水平方向の軸には、ガスの体積中の不純物が％で、垂直方向の軸には、圧縮基地間の距離がｋｍで示されている。
各不純物について、固有の曲線が描かれている。
不純物が１０％のとき（図の右端）、圧縮基地の距離に与える影響が最も少ないのがＨ２Ｓであり、次にＳＯ２、ＣＨ４、Ａｒ、Ｏ２と続き、さらにＮ２とＣＯが同値で続き、次にＮＯ２、Ｈ２と続く。最も大きな影響を与えるのはＨ２であり、この場合、曲線はほとんどゼロに近くなる。
【００６１】
図３には、炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉１が示されている。当該酸素ブラスト炉内には、焼結設備２からの鉄鉱石と、コークス（図示されていない）とが供給される。
酸素の含有量が８０％を超える酸素含有ガス３は環状導管４に導入され、還元ガス炉６内で加熱された還元ガス５は、低温の又は予熱を行った酸素Ｏ２と共に、ブラスト炉１に導入され、スラグ７と銑鉄８とが下方から排出される。ブラスト炉１の頂部側において、炉頂ガス又はブラスト炉ガス９が取り出され、粉塵分離装置又はサイクロン１０内で予備洗浄が行われた後、湿式洗浄装置１１（又はバッグフィルタ若しくは高温ガスフィルタシステム）内で再度洗浄される。このように洗浄された炉頂ガス又はブラスト炉ガス９は、一方では直接、送出ガス１２としてブラスト炉システムから除去されて、送出ガス容器１３に供給され、他方では、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４に供給され得る。この洗浄された炉頂ガス又はブラスト炉ガス９は、まず圧縮機１５内で圧縮され（約２ｂａｒｇ〜６ｂａｒｇにまで（ブラスト炉ガス圧に応じて））、アフタークーラ１６内で約３０℃〜６０℃にまで冷却される。
【００６２】
ＣＯ２の化学吸収のための設備１４は、主に吸収装置１７とストリッパ１８とから成る。この種類の設備は先行技術から知られており、したがってここでは主要特性のみを記載する。吸収装置１７内では、洗浄されるべき炉頂ガス又はブラスト炉ガス９が下方から導入される一方で、上方からは、当該ガスの酸性成分（主にＣＯ２、Ｈ２Ｓ）を吸収するアミン溶液などの溶液が下方に向かって流れる。ここでは、ＣＯ２は炉頂ガス又はブラスト炉ガスから除去され、洗浄されたガスは再びブラスト炉１に供給される。
吸収した吸収剤は、上方からストリッパ１８に導入される。下方領域において、吸収剤溶液は、間接熱交換器を通じて、空気分離設備２３からの約２５０℃〜３００℃の高温空気又は蒸気の作用を受け、１００℃を超える温度、特に１１０℃〜１２０℃にまで加熱され、それによって酸性ガス、特にＣＯ２は再び残留ガス２０として放出される。残留ガス２０は、Ｈ２Ｓ洗浄装置２１を経た後、再び大気中に放出されるか、及び／又は、ＣＯ２の液化のためのさらなる圧縮機２２に供給される。それによって、残留ガス２０は、さらに誘導され、地下などに貯蔵されるか、又は窒素の代わりに、装入装置、遮断シール、並びに選択された洗浄ガス及び冷却ガス使用装置などのために、製鉄又は石炭ガス化において用いられる。
【００６３】
送出ガス１２の圧力エネルギー含量は、膨張タービン３５（英語ではＴｏｐ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｕｒｂｉｎｅ（炉頂ガス圧力回収タービン））においても利用可能である。当該膨張タービンは、当該例においては、送出ガス容器１３の上流に配置されている。
【００６４】
ストリッパ１８における吸収剤の再生のための熱は、熱交換器１９内で生成される。当該熱交換器には、空気分離設備２３からの１つ又は２つの高温ガス流れが供給される。１つのガス流れ２６は主空気圧縮機２４から出発し、約４ｂａｒｇ〜１２ｂａｒｇ、特に約５ｂａｒｇの圧力と、約２８０℃の温度を有し、第２のガス流れ２７は昇圧空気圧縮機２５から出発し、約５ｂａｒｇ〜２５ｂａｒｇ、特に約２３ｂａｒｇの圧力と、約２００℃の温度を有する。別の選択肢として、まず高温空気から任意の伝熱媒体（水／蒸気、熱媒油、窒素など）に熱交換を行い、引き続いて伝熱媒体から吸収液に熱交換を行うことも可能である。
【００６５】
主空気圧縮機２４は、約２０℃の温度と大気圧とを有する周囲空気を吸い込む。当該周囲空気は、約７７％が窒素、約２１％が酸素、約１％が水蒸気、約０．９％がアルゴンという構成になっている。
主空気圧縮機２４を経た後では、当該空気は約２８０℃の温度と、約５．２ｂａｒｇの圧力とを有する。
熱交換器１９において、空気分離設備２３からの空気は、約１８０℃にまで冷却される。
【００６６】
空気分離設備２３によって、空気はその成分に分解される。空気は、窒素（７８％）、酸素（２１％）、アルゴン（０．９％）、及びさらなる希ガスから成る混合気体である。当該空気はまず液化され、次に精留によってその成分に分離される。当該方法はすでに長い間知られているので、ここではその主要特性のみを、本発明にとって重要である場合に限って記載する。
【００６７】
第１のステップにおいて、周囲から吸い込まれた空気は、まず主空気圧縮機２４において約５．２ｂａｒｇにまで圧縮され、それによって当該空気は約２８０℃にまで加熱される。本発明によると、次に、このガス流れ２６又は任意の伝熱媒体は、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４の熱交換器１９に導入され、当該熱交換器において吸収液を加熱する。
【００６８】
主空気圧縮機２４に加えて、昇圧空気圧縮機２５を設けても良い。当該昇圧空気圧縮機は、主空気圧縮機２４内で圧縮され、洗浄塔２８及び吸着装置２９内で洗浄された空気流れ３０の部分流（３０％〜６０％）をさらに、例えば約２３ｂａｒｇにまで圧縮し、それによって空気は約２００℃にまで加熱される。昇圧空気圧縮機２５によって圧縮された空気は、すぐに全てがコールドボックス３１に供給されるのではなく、本発明によると、少なくとも一部２７がまず熱交換器１９に供給され、当該熱交換器内で当該空気は、吸収液を加熱するための熱を放出する。残りの部分はタービンで動作する圧縮機３４によって圧縮された後、コールドボックス３１に供給される。冷却された空気の一部（主要空気量の約３％〜１２％）も、コールドボックス３１から再び圧縮機３４に再循環される。
【００６９】
従来の空気分離では、主空気圧縮機２４内で圧縮された空気２６は、洗浄のために直接供給されるが、本発明においては、熱交換器１９内で冷却される空気は、洗浄塔２８内で水によって予冷が行われ、吸着装置２９内で粉塵、二酸化炭素、水蒸気及び炭化水素などの不純物が取り除かれる。
【００７０】
このようにして洗浄された空気流れ３０は、次に、いわゆるコールドボックス３１に供給される。コールドボックス３１は熱交換器であり、当該熱交換器において、空気流れ３０が、精留カラム３３からの、より低温の空気３２によってさらに冷却される。なぜなら、主空気圧縮機２４内での圧縮及び洗浄塔２８内での予冷のみでは、空気が液化する（−１９１℃〜−１９３℃）温度領域には達しないからである。このために、精留カラム３３からの窒素３２などの、すでに膨張したガス流れを、圧縮かつ洗浄された空気３０の冷却に用いなければならない。それによって、当該空気３０は約−１８０℃に達する。引き続いて行われる膨張弁又は膨張タービン３４内での膨張の際に、当該空気は最終的に決定的に冷却され、部分的に液化する。
【００７１】
この液化した空気は精留カラム３３に導入される。当該精留カラムでは、液化した空気を分離するために、その成分の様々な沸点が利用される。ここでは、アルコール蒸留の場合と同じ原理が関連している。沸点は互いに比較的近い（酸素−１８３℃、窒素−１９６℃）ので、蒸留は当該精留カラム３３内において、複数段階のプロセスを経て実施される。当該液体空気は、複数の濾板を通過して、液化せずに上昇する空気に対する向流において、下方へ流れる。当該液体は濾板にせき止められ、上昇する蒸気の泡が当該液体を貫流する。このとき、特にガス流れから、比較的沸点の高い酸素が液化し、液滴からは、好ましくはより沸点の低い窒素が蒸発する。それゆえ、精留カラム３３のコールドヘッドには、気体状窒素３２が集まり、より高温の底部には液体酸素３６が集まる。
【００７２】
第１の精留ステップの後では、ガスはまだ十分に純粋ではない。この理由から、液体酸素３６は少なくとも部分的に、コールドボックス３１内で新たに蒸発させられ、気体状窒素は液化され、この両方は再び精留カラム３３に供給される。当該精留カラムでは、上記のプロセスは、所望の純度が得られるまで繰り返される。
【００７３】
液体酸素３６の一部は排出され、貯蔵される。液体窒素４５の一部も同様である。コールドボックス３１を通過した後に除去されるのは、
‐中圧（約１１ｂａｒｇ）の気体状窒素、ＭＰ ＧＡＮであって、予め圧縮機内でさらに圧縮される気体状窒素と、
‐中圧（約９ｂａｒｇ）の気体状酸素、ＭＰ ＧＯＸと、
‐高圧の気体状酸素、ＨＰ ＧＯＸと、
‐低圧の気体状窒素、ＬＰ ＧＡＮと、
である。
【００７４】
精留カラム３３からの廃棄窒素３２の一部は、窒素冷却塔４６に供給され、冷却ユニット６５によって冷却される。精留カラム３３からの、洗浄されていない窒素３２の残留部分は、予熱装置６６に供給され、吸着装置２９の再生に用いられる。熱交換器１９内で熱を吸収液に放出した、主空気圧縮機２４からの高温空気は、まず冷却され、洗浄塔２８内でさらに冷却される。それによって、水蒸気の含有量と望ましくないガス成分とが、さらに削減される。Ｈ２Ｏ／ＣＯ２除去のための吸着装置２９を経た後、洗浄された空気流れ３０はコールドボックス３１に誘導され、さらに精留カラム３３に誘導される。
【００７５】
図４は、溶融還元のための設備と空気分離設備２３との間の、本発明に係る接続を示している。空気分離設備２３は、図３の空気分離設備と同様に構成されており、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４も同様である。
【００７６】
Ｆｉｎｅｘ設備として構成された溶融還元設備は、当該例の場合、４つの還元反応器３７〜４０を有している。当該還元反応器は、流動層反応器として構成されており、粉鉱が装入される。粉鉱と添加剤４１とは、鉱石乾燥機４２に供給され、当該鉱石乾燥機からまず第４の反応器３７に供給され、次に第３の反応器３８、第２の反応器３９を経て、最終的に第１の反応器４０に到達する。流動層反応器３７〜４０は、４つの代わりに、３つのみでも良い。
【００７７】
還元ガス４３は、粉鉱に対して向流に誘導される。当該還元ガスは、第１の還元反応器４０の底部に導入され、その上面から排出される。当該還元ガスが下方から第２の還元反応器３９に流入する前に、酸素Ｏ２で加熱される。第２の還元反応器３９と第３の還元反応器３８との間も同様である。第４の還元反応器３７から排出された排ガス４４は、湿式洗浄装置４７内で洗浄され、送出ガス１２としてさらに用いられる。本発明によると、排ガス４４の部分流は、ＣＯ２を除去するための吸収装置１７に供給される。
【００７８】
還元ガス４３は、溶融ガス化装置４８内で生成される。当該溶融ガス化装置内には、一方では、塊の形態の石炭４９と、粉末の形態の石炭５０とが、酸素Ｏ２と共に供給され、他方では、還元反応器３７〜４０内で予備還元され、鉄ブリケット製造装置５１内で高温の状態において鉄ブリケット（英語ではＨＣＩ、Ｈｏｔ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｉｒｏｎ）に形成された鉄鉱石が加えられる。このとき、鉄ブリケットは高温運搬設備５２によって、貯蔵容器５３内に搬送される。当該貯蔵容器は、固定床反応器として構成されており、当該貯蔵容器内では、鉄ブリケットに対し必要に応じて、溶融ガス化装置４８からの、粗く洗浄されたジェネレータガス５４による予熱及び還元が行われる。ここでは、低温の鉄ブリケット及び／又は酸化鉄（例えばペレット又は塊鉱の形態で）６３を加えることもできる。引き続いて、鉄ブリケット又は酸化鉄は、上方から溶融ガス化装置４８内に装入される。低還元率の還元鉄（英語ではＬＲＩ、ｌｏｗ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｒｏｎ）６７も同様に、鉄ブリケット製造装置５１から排出可能である。
【００７９】
当該石炭は溶融ガス化装置４８内でガス化され、主にＣＯとＨ２とから構成される混合気体が生成され、還元ガス（ジェネレータガス）５４として排出され、部分流は還元ガス４３として還元反応器３７〜４０に供給される。
【００８０】
溶融ガス化装置４８内で溶融された高温金属及びスラグは排出される。矢印５６を参照のこと。
【００８１】
溶融ガス化装置４８から排出されたジェネレータガス５４は、まず分離装置５７に導入され、共に排出された粉塵を分離し、当該粉塵を、粉塵燃焼器を経由して溶融ガス化装置４８に返送する。粗く粉塵を洗浄されたジェネレータガス５４の一部は、湿式洗浄装置５８によってさらに洗浄され、過剰ガス５９としてＦｉｎｅｘ設備から除去され、本発明によると、設備１４の吸収装置１７に、ＣＯ２の化学吸収のために供給される。洗浄されたジェネレータガス５４のさらなる部分もやはり、湿式洗浄装置６０においてさらに洗浄され、冷却のためにガス圧縮機６１に供給される。次に、吸収装置１７から除去され、ＣＯ２が取り除かれた製品ガス６２と混合された後、再び冷却のために、溶融ガス化装置４８を経た後のジェネレータガス５４に供給される。ＣＯ２が除去されたガス６２をこのようにして再循環させることによって、当該ガスに含まれる還元性成分をさらにＦｉｎｅｘ法に利用することが可能であり、他方では、必要とされる高温のジェネレータガス５４の約１０５０℃から７００℃〜８７０℃までの冷却が保証される。
【００８２】
鉄ブリケット又は酸化鉄が、溶融ガス化装置４８からの脱塵及び冷却されたジェネレータガス５４によって加熱及び還元される貯蔵設備５３から排出される炉頂ガス５５は、湿式洗浄装置６４において洗浄された後、やはりＣＯ２の除去のために吸収装置１７に供給される。
【００８３】
ストリッパ１８を経た後の残留ガス２０は、再び全て若しくは一部がＨ２Ｓ洗浄装置２１を経た後、大気中に放出されるか、又は、全て若しくは一部が、圧縮機２２によって圧縮された後、ＣＯ２の貯蔵に供給される。
【００８４】
送出ガス１２は、送出ガス容器１３に一時的に貯蔵され得る。任意の膨張タービン３５は、送出ガス１２内に含まれるエネルギーを利用するために用いられる。
【００８５】
ストリッパ１８には、予熱が行われた吸収液が供給される。当該吸収液は、少なくとも１つの熱交換器１９によって、主空気圧縮機２４若しくは昇圧空気圧縮機２５を経た後の高温圧縮空気の熱が放出されて、又は伝熱媒体を用いて加熱される。熱交換器１９には、図３の場合のように、空気分離設備２３からの少なくとも１つの高温ガス流れが供給される。ガス流れ２６は主空気圧縮機２４から出発し、５ｂａｒｇ〜１２ｂａｒｇの圧力、特に約５．２ｂａｒｇの圧力と、約２８０℃の温度とを有している。第２のガス流れ２７は昇圧空気圧縮機２５から出発し、２０ｂａｒｇ〜２５ｂａｒｇの圧力、特に２３ｂａｒｇの圧力と、約２００℃の温度とを有している。昇圧空気圧縮機２５を経た後の圧縮空気は、タービンで動作する圧縮機３４によって、３６ｂａｒｇにまで圧縮される。
【符号の説明】
【００８６】
１ ブラスト炉
２ 焼結設備
３ 酸素含有ガス
４ 環状導管
５ 還元ガス
６ 還元ガス炉
７ スラグ
８ 銑鉄
９ 炉頂ガス又はブラスト炉ガス
１０ 粉塵分離装置又はサイクロン
１１ 湿式洗浄装置
１２ 送出ガス
１３ 送出ガス容器
１４ ＣＯ２の化学吸収のための設備
１５ 圧縮機
１６ アフタークーラ
１７ 吸収装置
１８ ストリッパ
１９ 熱交換器
２０ ストリッパ１８を経た後の残留ガス
２１ Ｈ２Ｓ洗浄装置
２２ ＣＯ２の液化のための圧縮機
２３ 空気分離設備
２４ 主空気圧縮機
２５ 昇圧空気圧縮機
２６ 主空気圧縮機２４からのガス流れ
２７ 昇圧空気圧縮機２５からのガス流れ
２８ 洗浄塔
２９ 吸着装置
３０ 洗浄された空気流れ
３１ コールドボックス
３２ 精留カラム３３からの廃棄窒素
３３ 精留カラム
３４ タービンで動作する圧縮機
３５ 膨張タービン
３６ 液体酸素
３７ 第４の還元反応器
３８ 第３の還元反応器
３９ 第２の還元反応器
４０ 第１の還元反応器
４１ 粉鉱及び添加剤
４２ 鉱石乾燥機
４３ 還元ガス
４４ 還元反応器３７〜４０からの排ガス
４５ 液体窒素
４６ 窒素冷却塔
４７ 排ガス４４のための湿式洗浄装置
４８ 溶融ガス化装置
４９ 塊炭
５０ 粉末の形態の石炭
５１ 鉄ブリケット製造装置（ＨＣＩ設備）
５２ 高温運搬設備
５３ 固定床反応器として構成された、酸化鉄及び／又は鉄ブリケットの予熱及び還元のための貯蔵容器
５４ 溶融ガス化装置４８からのジェネレータガス
５５ 湿式洗浄装置６４からの炉頂ガス
５６ 高温金属及びスラグ
５７ 粉鉱のための分離装置
５８ 湿式洗浄装置
５９ 過剰ガス
６０ 湿式洗浄装置
６１ ガス圧縮機
６２ ＣＯ２が取り除かれた、吸収装置１７からのガス
６３ 低温の鉄ブリケット又は酸化物材料
６４ 湿式洗浄装置
６５ 冷却ユニット
６６ 予熱装置
６７ 低還元率の還元鉄（ＬＲＩ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、銑鉄製造設備からの排ガス又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガスからＣＯ２を除去するための方法と、対応する設備とに関する。
【背景技術】
【０００２】
銑鉄に類似した製品の製造も含めて、銑鉄を製造するための方法には、概ね２つの知られた一般的な方法、すなわち、ブラスト炉法及び溶融還元法がある。
【０００３】
ブラスト炉法では、まず銑鉄がコークスを用いて鉄鉱石から製造される。加えて、スクラップを用いても良い。その後、さらなる方法によって、銑鉄から鋼が製造される。鉄鉱石は、塊鉱、ペレット又は焼結物として、還元剤（大抵はコークス、又は石炭も、例えば粉炭注入設備の形態において）及びさらなる成分（石灰岩、スラグ形成融剤）と混合されて、いわゆるバーデン（Ｍｏｅｌｌｅｒ）を形成した後、ブラスト炉に装入される。ブラスト炉は冶金反応炉であり、当該冶金反応炉内では、向流において、バーデンカラム（Ｍｏｅｌｌｅｒｓａｅｕｌｅ）が高温空気、いわゆる熱風と反応する。コークス及び石炭からの炭素の燃焼及びガス化によって、反応に必要な熱及び一酸化炭素又は水素が生成される。一酸化炭素は、還元ガスの主要部分であり、バーデンカラムを貫流し、鉄鉱石を還元する。結果として、銑鉄及びスラグが生成され、定期的に排出される。
【０００４】
炉頂ガス又はブラスト炉ガス再循環を伴うブラスト炉とも呼ばれる、いわゆる酸素ブラスト炉においては、コークス又は石炭のガス化に際して、酸素（Ｏ２）の占める割合が９０％以上の酸素含有ガスがブラスト炉に注入される。
【０００５】
ブラスト炉から排出されるガス、いわゆる炉頂ガス又はブラスト炉ガスのために、ガス浄化装置（例えば、湿式洗浄装置、バッグフィルタユニット又は高温ガスフィルタと組み合わせた粉塵分離装置及び／又はサイクロン）を設けなければならない。さらに、酸素ブラスト炉においては大抵の場合、好ましくはアフタークーラを備えた圧縮機が、ブラスト炉内に返送される炉頂ガスのために設けられるとともに、先行技術による、大抵の場合は圧力スイング吸着法を用いた、ＣＯ２を除去するための装置が設けられる。
【０００６】
ブラスト炉法を構成するためのさらなる選択肢は、還元ガスのための加熱装置及び／又は酸素と部分的に燃焼させるための燃焼室である。
【０００７】
ブラスト炉の欠点は、使用される材料が満たすべき要求があること、及び二酸化炭素の排出量が多いことである。使用される鉄担体及びコークスは、塊状かつ硬質でなければならないので、吹き込まれる風の貫流を保証するだけの十分な空洞がバーデンカラム中に残存する。ＣＯ２の排出は大きな環境負荷となる。したがって、ブラスト炉の手段を変更するための取り組みがなされている。ここに挙げられるのは、天然ガスに基づく海綿鉄の製造（ＭＩＤＲＥＸ、ＨＹＬ、ＦＩＮＭＥＴ）と、溶融還元法（Ｃｏｒｅｘ法及びＦｉｎｅｘ法）とである。
【０００８】
溶融還元においては、その内部で高温の液体金属が生成される溶融ガス化装置と、その内部で鉄鉱石（塊鉱、粉鉱、ペレット、焼結物）の担体が還元ガスによって還元される、少なくとも１つの還元反応器とが用いられる。溶融ガス化装置内の還元ガスは、石炭（及び場合によっては、わずかな割合のコークス）の酸素（９０％以上）によるガス化によって生成される。
【０００９】
溶融還元法においても、一般的に、
‐ガス洗浄設備（一方では還元反応器からの炉頂ガスのためであり、他方では溶融ガス化装置からの還元ガスのためである）と、
‐好ましくはアフタークーラを備えた、還元反応器に返送される還元ガスのための圧縮機と、
‐先行技術による、大抵の場合は圧力スイング吸着法を用いた、ＣＯ２を除去するための装置と、
‐任意の、還元ガスのための加熱装置及び／又は酸素と部分的に燃焼させるための燃焼室と、
が設けられている。
【００１０】
Ｃｏｒｅｘプロセスは、２段階の溶融還元法（英語ではｓｍｅｌｔｉｎｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）である。溶融還元は、直接還元プロセス（鉄から海綿鉄への予備還元）と、溶融プロセス（主還元）とを組み合わせたプロセスである。
【００１１】
同様に知られているＦｉｎｅｘ法は、Ｃｏｒｅｘ法に略一致するが、鉄鉱石は粉鉱として装入される。
【００１２】
銑鉄を製造する際に大気中に排出されるＣＯ２を大幅に減少させる場合、ＣＯ２を銑鉄製造の排ガスから分離し、結合した形態で貯蔵しなければならない（英語ではＣＯ２ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ（二酸化炭素回収・貯蔵）（ＣＣＳ））。
【００１３】
本発明は、銑鉄製造に際してだけではなく、合成ガス設備においても適用可能である。合成ガスは、合成反応において用いられる水素を含有するとともに、大抵の場合はＣＯをも含有するあらゆる混合気体である。合成ガスは、固体状、液体状又は気体状物質から生成可能である。特に、石炭ガス化（石炭が水蒸気及び／又は酸素によって、水素とＣＯとに変換される）及び天然ガスからの合成ガスの製造（メタンが水蒸気及び／又は酸素によって、水素とＣＯとに変換される）が含まれる。合成ガス設備においても、望ましくないＣＯ２が発生するので、ＣＯ２を分離することが重要である。
【００１４】
ＣＯ２を分離するために、これまで主として圧力スイング吸着法（英語ではＰＳＡ‐Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）、特に真空圧力スイング吸着法（英語ではＶＰＳＡ‐Ｖａｃｕｕｍ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）が用いられている。圧力スイング吸着法は、圧力下で混合気体を選択的に分解するための物理的方法である。特殊な多孔質材料（例えば、活性酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、活性酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ゼオライト、活性炭、又はこれら物質の組合せ）が分子篩として用いられ、それによって、分子の吸着力及び／又は運動直径に応じて、分子が吸着される。ＰＳＡでは、気体が表面に吸着する強さが異なることが利用される。当該混合気体は、正確に定められた圧力の下で、カラムに導入される。そこで、望ましくない成分（この場合ＣＯ２及びＨ２Ｏ）は吸着し、有価物質（この場合ＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４）は略支障なくカラム内を貫流する。吸着剤が完全に吸着されるとすぐに、圧力は減少し、カラムは洗浄される。（Ｖ）ＰＳＡ設備を動作させるためには、ＣＯ２を含む供給ガスを圧縮するために電流が必要である。
【００１５】
有価物質を含む圧力スイング吸着後の製品ガス流れは、銑鉄製造からの排ガスの場合、依然として約２ｖｏｌ％〜６ｖｏｌ％のＣＯ２を含んでいる。しかしながら、（Ｖ）ＰＳＡ設備からの残留ガス流れは依然として、比較的高い割合で銑鉄製造のために失われる還元ガス成分（ＣＯ、Ｈ２など）を含んでいる。
【００１６】
望ましくない成分を含む圧力スイング吸着法による残留ガス流れは、銑鉄製造からの排ガスにおいて、一般的に以下の組成を有する。
【００１７】
【表１】
【００１８】
当該残留ガスを熱的に利用することは容易ではない。なぜなら、当該残留ガスは、発熱量が約±５０％と低い、及び／又は不安定なので、他の燃料によって補わなければならないからである。残留ガスを、ブラスト炉又は溶融還元の炉頂ガスと混合した場合、残留ガスは、銑鉄製造からの送出ガス（銑鉄製造プロセスから排出される炉頂ガスの部分）の発熱量も減少させることになる。その結果、送出ガスを供給される発電所、例えば複合サイクル発電所（英語ではｃｏｍｂｉｎｅｄ ｃｙｃｌｅ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ、略称ＣＣＰＰ）の効率も、高い燃料ガスの圧縮度、及び低いガスタービンの効率のゆえに減少する。蒸気発電所又は暖房ボイラーの場合、燃焼中の火炎温度は低下する。
【００１９】
残留ガスからのＣＯ２を結合する必要がある場合、当該残留ガスを圧縮しなければならない。それによって、ＣＯ２は一般的に液体の状態で存在する。次に、この液状のＣＯ２を貯蔵容器に導入しなければならない。このために大抵の場合、ＣＯ２が液状‐固体状又は超臨界の状態で存在する範囲まで圧力を上昇させなければならない。このとき、ＣＯ２は約１０００ｋｇ／ｍ３の密度を有する。
【００２０】
超臨界の状態とは、相図において臨界点の上側の状態であり（図１を参照）、当該状態は、液相の密度と気相の密度との平衡を特徴とする。これら２つの集合状態の間の差異は、当該点において存在しなくなる。
【００２１】
このような高圧縮のためには、高出力の多段式圧縮機を用いて、標準密度は、約０℃より大きく、かつ７０ｂａｒ（７，０００，０００Ｐａ）より大きい、好ましくは室温で８０ｂａｒ〜１５０ｂａｒの相境界線レベルに到達する。
【００２２】
しかしながら、（Ｖ）ＰＳＡからの残留ガスは、結合されるのには適していない。なぜなら、当該残留ガスは、ＣＯ２のほかに、比較的大きな割合でＣＯ、Ｈ２、Ｎ２、ＣＨ４などを有しているからである。一つには、ＣＯの割合は、安全性に関する危険を表している。なぜなら、ＣＯは漏出した場合に、人間に害を与える（ＣＯ中毒）可能性があり、状況によっては燃焼又は爆発を引き起こす可能性があるからである。さらに、ＣＯ２の「不純物」であるＣＯ、Ｈ２などは、エネルギーを得るため、又は還元作業のために失われ、圧縮されたガスの物理的特性に影響を与える。物理的特性は、ＣＯ、Ｈ２などの割合が変動するのに合わせて変動し、測定の可能性、圧縮、水溶性及び輸送特性を変動させる。
【００２３】
不純物ゆえに、輸送された液化混合気体を新たに圧縮する基地間の距離も短縮しなければならないので、付加的な圧縮機又はポンプと、それらのエネルギー需要とによって、維持費が上昇する。又は、導管に沿った付加的なポンプ若しくは圧縮機の数若しくは出力を減少させるためには、導管内での供給圧力を上昇させなければならない。不純物が液化ガスの輸送に与える影響に関する調査は、ニューカッスル大学によって実施されており、非特許文献１として公開されている。当該影響については、図２に示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００２４】
【非特許文献１】Ｐ．Ｎ．シーヴァム、Ｊ．Ｍ．レース、Ｍ．Ｊ．ダウニー（Ｐ．Ｎ．Ｓｅｅｖａｍ， Ｊ．Ｍ．Ｒａｃｅ， Ｍ．Ｊ．Ｄｏｗｎｉｅ）、「テーマＡ６：二酸化炭素輸送インフラストラクチャ」（Ｔｈｅｍｅ Ａ６： ＣＯ２ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、［ｏｎｌｉｎｅ］、ニューカッスル大学（Ｎｅｗｃａｓｔｌｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ）、インターネット（ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｇｅｏｓ．ｅｄ．ａｃ．ｕｋ／ｃｃｓ／ＵＫＣＣＳＣ／Ｎｅｗｃａｓｔｌｅ＿２＿０７．ｐｐｔ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
それゆえ、本発明の課題は、銑鉄製造又は合成ガス製造の排ガスから、（Ｖ）ＰＳＡの場合よりも大規模にＣＯ２を他のガスから分離し、しかしそのために、（Ｖ）ＰＳＡの場合よりも低次のエネルギー担体を付加的に用いることにある。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本課題は請求項１に記載の方法によって、ＣＯ２を化学的吸収及び／又は物理的吸収によって除去することで解決される。吸収剤を再生するための熱は、少なくとも部分的に（全体であれば最良）、空気分離設備から得られる。
【００２７】
「空気分離設備」とは、空気をまず圧縮、液化し、次に各成分（酸素、窒素、希ガス）に分解する設備であると理解される。
【００２８】
化学及び／又は物理吸収プロセスの利用によって、銑鉄製造のために回収されたガスＣＯ、Ｈ２、ＣＨ４の割合は、（Ｖ）ＰＳＡの場合に対して増大し、製品ガス中のＣＯ２の割合は、大幅に（数ｐｐｍｖにまで）減少する。
【００２９】
すでに存在している設備、ここでは空気分離設備、からの廃熱を利用することは、脱着のためだけに専用のユニットで蒸気を生成することよりも費用の面で有利である。さらに、熱風のような低次のエネルギー担体の利用は、経済面及び環境面から見て、蒸気のような高次のエネルギー担体よりも好ましい。また、動作中の空気分離設備から熱を除去することは、特にＣＯ２の除去のために動作している蒸気発生器における蒸気の生成よりも、柔軟に実施可能である。さらに、空気分離設備は、非常に高い利用可能性を有しており、当該利用可能性は銑鉄製造設備の利用可能性よりも高い。
【００３０】
したがって、一方の空気分離設備と他方の銑鉄製造又は合成ガス製造との組合せも有利である。なぜなら、空気分離設備内で分離される酸素は、銑鉄製造又は合成ガス製造に利用できるからである。
【００３１】
化学吸収及び／又は物理吸収の後の残留ガス流れは、主にＣＯ２を含んでおり、Ｈ２Ｓを除去した後はわずかなＨ２Ｓのみを含むので、当該残留ガス流れを直接大気中に放出すること、及び／又はＣＯ２の圧縮のために供給し、その後ＣＯ２を貯蔵すること（英語ではｓｅｑｕｅｓｔｒａｔｉｏｎ（隔離）、例えばＥＯＲ‐ｅｎｈａｎｃｅｄ ｏｉｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ（石油増進回収法）、ＥＧＲ‐ｅｎｈａｎｃｅｄ ｇａｓ ｒｅｃｏｖｅｒｙ（ガス増進回収法））、及び／又はＮ２の代わりに製鉄及び石炭ガス化に用いることができる。当該残留ガスは主にＣＯ２から成るので、装入装置、遮断シール、並びに選択された洗浄ガス及び冷却ガス使用装置に用いることができる。
【００３２】
不純物の含有量が少ないので、化学吸収及び／又は物理吸収からの残留ガス流れを、液状‐固体状又は超臨界状態（＞７３．３ｂａｒ）にまで圧縮するためのエネルギー消費は、（Ｖ）ＰＳＡからの残留ガスのためのエネルギー消費よりも、約２０％〜３０％少ない。したがって、ガス導管において、ガスを新たに圧縮する基地間の距離も増大する。それによって、ＣＯ２の処理のための調達費及び維持費は減少する。
【００３３】
圧力スイング吸着法に比べて、化学吸収及び／又は物理吸収は、洗浄されるべきガスにおいてより小さい圧力をもって、ＣＯ２の除去に際してより少ない圧力の低下をもって作用するので、ここでもエネルギーが節約される。ＶＰＳＡとは異なり、多くのエネルギーを消費する真空圧縮機も不要である。エネルギー消費が少ないということは、とりわけエネルギーに乏しい及び／又はエネルギーが高価である国にとっては有利である。
【００３４】
本発明によって洗浄された銑鉄製造若しくは合成ガス製造の排ガス内の可燃性物質の占める割合がより大きくなることによって、設備の生産量は増大するか、若しくはその特有の消費価値は低下し、あるいは、当該ガスが発電所内で燃焼する際にも、発電所の効率がより高くなる。
【００３５】
化学吸収法及び／又は物理吸収法のための投資費用は、ＶＰＳＡ設備のための投資費用と比較可能である。しかし、吸収法は大量の熱を必要とする。当該熱を特別に生成しなければならず、すでに存在する熱源を用いては調達できない場合には、当該熱はより高価である。
【００３６】
化学吸収法は、分離されるべきガスが吸収剤と強い又は弱い化学結合を、部分的に〜完全に形成することを特徴とする。物理吸収法の場合、分離されるべきガスは、その材料特性を変化させることなく吸収剤中に溶解され、ファンデルワールス力が働く。さらに、化学結合力と物理結合力との両方が用いられる方法で、ハイブリッド洗浄と呼ばれる方法も存在する。
【００３７】
本発明に適した様々な化学吸収法が存在する。
【００３８】
第１の吸収法は、吸収剤として炭酸カリウムを用いる点を特徴とする。高温炭酸カリウム（英語ではＨｏｔ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｃａｒｂｏｎａｔｅ（ＨＰＣ）又は「ホットポット（Ｈｏｔ Ｐｏｔ）」）が用いられる。当該方法の提供者によっては、炭酸カリウムに様々な物質が添加される。ＣＯ２の分離を高める活性剤、及び、腐食を減少させる防止剤である。この種類の広く普及した方法は、ベンフィールド法という名称で知られており、ＵＯＰによって提供される。ベンフィールド法の場合、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約０．７５ｋｇの蒸気が必要である。
【００３９】
第２の吸収法は、複数のステップを有するアミン洗浄として知られている。この場合には、第１のステップにおいて、アミンの弱アルカリ性水溶液（大抵はエタノールアミン誘導体）が用いられる。当該水溶液は、酸性ガス、すなわちＣＯ２などを可逆的に化学吸収する。第２のステップにおいて、当該酸性ガスは熱的に（加熱によって）再びアミンから分離され、回収されたアミンは新たに洗浄に用いられる。
【００４０】
そのための知られている方法は、ＵＯＰのアミンガードＦＳ（Ａｍｉｎｅ Ｇｕａｒｄ ＦＳ）法であり、当該方法はＣＯ２の含有量を５０ｐｐｍｖにまで減少させるとともに、Ｈ２Ｓ含有量を１ｐｐｍｖにまで減少させる。当該方法で必要とされる蒸気は、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約１．０５ｋｇである。
【００４１】
ジエタノールアミン（ＤＥＡ）などのアミンは、ベンフィールド法などの、炭酸カリウムを用いる吸収法の活性剤としても用いられる。
【００４２】
アミン洗浄には、メチルアミン、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、及び／又はジグリコールアミン（ＤＧＡ）などの第１級アミンを用いることができる。
【００４３】
アミン洗浄には、第１級アミンに加えて、又は第１級アミンに代えて、ジエタノールアミン（ＤＥＡ）及び／又はジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）を用いても良い。
【００４４】
第１級及び／若しくは第２級アミンに加えて、又は第１級及び／若しくは第２級アミンに代えて、トリエタノールアミン（ＴＥＡ）及び／若しくはメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などの第３級アミンを用いても良い。このために存在する方法は、ＢＡＳＦ社のａＭＤＥＡ法（Ｌｉｎｄｅ ａｎｄ Ｌｕｒｇｉによって提供）であり、当該方法は、活性メチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）を利用している。当該方法に必要な蒸気は、洗浄されるべきガス１Ｎｍ３当たり約０．８５ｋｇである。
【００４５】
本発明に適した物理吸収法にも様々な方法が存在する。最も重要な、代表的な方法の内のいくつかは、いわゆるＰｕｒｉｓｏｌ（登録商標）法、Ｒｅｃｔｉｓｏｌ（登録商標）法、及びＳｅｌｅｘｏｌ法である。
【００４６】
Ｐｕｒｉｓｏｌ（登録商標）法では、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）が吸収剤として用いられ、吸収剤の再生は、間接熱交換器による蒸気を用いて行われる。必要となる蒸気は、約１４１７ｋｇ／ＭＭ ｓｃｆ＝約０．０５０ｋｇ／Ｎｍ３である。この場合、あらゆる種類の熱交換媒体を用いることができる。空気、窒素、蒸気、熱媒油などである。
Ｒｅｃｔｉｓｏｌ（登録商標）法では、冷却されたメタノール（ＣＨ３ＯＨ）が吸収剤として用いられる。吸収剤の再生は、間接熱交換器による蒸気を用いて行われる。当該吸収剤は、約６５℃まで加熱されるに過ぎない。必要となる蒸気は、洗浄されるべきガスに対して、約１１５７ｋｇ／ＭＭ ｓｃｆ＝約０．０４１ｋｇ／Ｎｍ３である。この場合、あらゆる種類の熱交換媒体を用いることができる。空気、窒素、蒸気、熱媒油などである。
Ｓｅｌｅｘｏｌ法では、吸収剤として、ジメチルエーテルとポリエチレングリコールとの混合物が用いられる。再生は蒸気を用いて行われ、吸収剤が蒸気又は不活性ガス（窒素など）と直接接触することが必要である。
【００４７】
本発明に係る方法によって、有利にはブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉からの炉頂ガスにおいて、当該ブラスト炉が主に熱風の代わりに酸素によって動作するので、ＣＯ２を洗浄することが可能である。
【００４８】
本発明に係る方法は、溶融還元設備からの排ガスの場合、すなわち：
‐溶融ガス化装置からの排ガス（いわゆる過剰ガス）
‐少なくとも１つの還元反応器からの排ガス
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び還元するための、少なくとも１つの固定床反応器からの排ガス（いわゆる炉頂ガス）
のうちの少なくとも１つの排ガスのＣＯ２の洗浄に、最も良好に利用される。
【００４９】
ＣＯ２除去後のガスの還元成分を、銑鉄製造又は合成ガス製造のためにより良く利用するために、洗浄された排ガスの少なくとも一部が、再び還元ガスとして銑鉄製造に利用される。
【００５０】
吸収剤の再生に必要なエネルギーは、空気分離設備からの高温空気を、吸収剤の加熱及び再生のために、熱交換器に導入することによって生成可能である。例えば、主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機からの高温空気を用いても良い。
空気分離設備からの熱は、空気分離設備（主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機）からの高温空気によって加熱される伝熱媒体（水蒸気など）を用いても、吸収剤の再生のために利用できる。このとき、当該伝熱媒体は、例えば閉ループに誘導可能である。
【００５１】
本発明に係る方法に対応する装置においては、化学吸収及び／又は物理吸収を用いてＣＯ２を除去するための設備が設けられており、吸収剤を再生するための設備の部分は、空気分離設備と接続されているので、空気分離設備内で生成された熱は、少なくとも部分的に、吸収剤の再生に利用することができる。
【００５２】
特に、ブラスト炉法の場合には、ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉からの炉頂ガスを、化学吸収及び／又は物理吸収を用いたＣＯ２の除去設備に導入するための導管を設けることが可能である。
【００５３】
溶融還元法の場合は、対応して、溶融還元設備からの排ガスを、化学吸収及び／又は物理吸収を用いたＣＯ２の除去設備に導入するための導管を少なくとも１つ設けるということになる。
【００５４】
これらの導管の内少なくとも１つは、
‐溶融ガス化装置
‐１つ又は複数の還元反応器
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び／又は還元するための固定床反応器
のうちの少なくとも１つと接続可能である。
【００５５】
さらなる実施形態によると、導管が設けられており、当該導管によって、洗浄された排ガスの少なくとも一部を、再び還元ガスとして、銑鉄製造のために返送することが可能である。
【００５６】
さらに、少なくとも１つの導管を設けることが可能である。当該導管によって、空気分離設備、特に主空気圧縮機及び／又は昇圧空気圧縮機からの高温空気は、吸収剤を加熱及び再生するために熱交換器に導入される。
【００５７】
以下に、本発明を例示的かつ概略的な図面を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】ＣＯ２の相図である。
【図２】ガス中の不純物と、液化ガス輸送時の、この目的のために必要となる圧縮基地との関係を示した図である。
【図３】ブラスト炉と空気分離設備との間の、本発明に係る接続を示した図である。
【図４】溶融還元のための設備と空気分離設備との間の、本発明に係る接続を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１はＣＯ２の相図である。水平方向の軸には、温度がＫ（絶対温度）で、垂直方向の軸には、圧力がｂａｒで示されている（１ｂａｒ＝１０５Ｐａｓｃａｌ）。
各集合状態（固体又は固体状、液体又は液体状、及び気体又は気体状）は、線によって互いに分離している。
三重点は、固相、液相、及び気相が重なる点である。
超臨界状態（超臨界流体）は、相図において臨界点の上側の状態であり、当該状態は、液相の密度と気相の密度との平衡を特徴としている。これら２つの集合状態の差は、当該点において存在しなくなる。
【００６０】
図２には、ガス中の不純物と、液化ガス輸送時に、この目的のために必要となる圧縮基地との関係が示されている。
水平方向の軸には、ガスの体積中の不純物が％で、垂直方向の軸には、圧縮基地間の距離がｋｍで示されている。
各不純物について、固有の曲線が描かれている。
不純物が１０％のとき（図の右端）、圧縮基地の距離に与える影響が最も少ないのがＨ２Ｓであり、次にＳＯ２、ＣＨ４、Ａｒ、Ｏ２と続き、さらにＮ２とＣＯが同値で続き、次にＮＯ２、Ｈ２と続く。最も大きな影響を与えるのはＨ２であり、この場合、曲線はほとんどゼロに近くなる。
【００６１】
図３には、炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉１が示されている。当該酸素ブラスト炉内には、焼結設備２からの鉄鉱石と、コークス（図示されていない）とが供給される。
酸素の含有量が８０％を超える酸素含有ガス３は環状導管４に導入され、還元ガス炉６内で加熱された還元ガス５は、低温の又は予熱を行った酸素Ｏ２と共に、ブラスト炉１に導入され、スラグ７と銑鉄８とが下方から排出される。ブラスト炉１の頂部側において、炉頂ガス又はブラスト炉ガス９が取り出され、粉塵分離装置又はサイクロン１０内で予備洗浄が行われた後、湿式洗浄装置１１（又はバッグフィルタ若しくは高温ガスフィルタシステム）内で再度洗浄される。このように洗浄された炉頂ガス又はブラスト炉ガス９は、一方では直接、送出ガス１２としてブラスト炉システムから除去されて、送出ガス容器１３に供給され、他方では、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４に供給され得る。この洗浄された炉頂ガス又はブラスト炉ガス９は、まず圧縮機１５内で圧縮され（約２ｂａｒｇ〜６ｂａｒｇにまで（ブラスト炉ガス圧に応じて））、アフタークーラ１６内で約３０℃〜６０℃にまで冷却される。
【００６２】
ＣＯ２の化学吸収のための設備１４は、主に吸収装置１７とストリッパ１８とから成る。この種類の設備は先行技術から知られており、したがってここでは主要特性のみを記載する。吸収装置１７内では、洗浄されるべき炉頂ガス又はブラスト炉ガス９が下方から導入される一方で、上方からは、当該ガスの酸性成分（主にＣＯ２、Ｈ２Ｓ）を吸収するアミン溶液などの溶液が下方に向かって流れる。ここでは、ＣＯ２は炉頂ガス又はブラスト炉ガスから除去され、洗浄されたガスは再びブラスト炉１に供給される。
吸収した吸収剤は、上方からストリッパ１８に導入される。下方領域において、吸収剤溶液は、間接熱交換器を通じて、空気分離設備２３からの約２５０℃〜３００℃の高温空気又は蒸気の作用を受け、１００℃を超える温度、特に１１０℃〜１２０℃にまで加熱され、それによって酸性ガス、特にＣＯ２は再び残留ガス２０として放出される。残留ガス２０は、Ｈ２Ｓ洗浄装置２１を経た後、再び大気中に放出されるか、及び／又は、ＣＯ２の液化のためのさらなる圧縮機２２に供給される。それによって、残留ガス２０は、さらに誘導され、地下などに貯蔵されるか、又は窒素の代わりに、装入装置、遮断シール、並びに選択された洗浄ガス及び冷却ガス使用装置などのために、製鉄又は石炭ガス化において用いられる。
【００６３】
送出ガス１２の圧力エネルギー含量は、膨張タービン３５（英語ではＴｏｐ ｇａｓ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｔｕｒｂｉｎｅ（炉頂ガス圧力回収タービン））においても利用可能である。当該膨張タービンは、当該例においては、送出ガス容器１３の上流に配置されている。
【００６４】
ストリッパ１８における吸収剤の再生のための熱は、熱交換器１９内で生成される。当該熱交換器には、空気分離設備２３からの１つ又は２つの高温ガス流れが供給される。１つのガス流れ２６は主空気圧縮機２４から出発し、約４ｂａｒｇ〜１２ｂａｒｇ、特に約５ｂａｒｇの圧力と、約２８０℃の温度を有し、第２のガス流れ２７は昇圧空気圧縮機２５から出発し、約５ｂａｒｇ〜２５ｂａｒｇ、特に約２３ｂａｒｇの圧力と、約２００℃の温度を有する。別の選択肢として、まず高温空気から任意の伝熱媒体（水／蒸気、熱媒油、窒素など）に熱交換を行い、引き続いて伝熱媒体から吸収液に熱交換を行うことも可能である。
【００６５】
主空気圧縮機２４は、約２０℃の温度と大気圧とを有する周囲空気を吸い込む。当該周囲空気は、約７７％が窒素、約２１％が酸素、約１％が水蒸気、約０．９％がアルゴンという構成になっている。
主空気圧縮機２４を経た後では、当該空気は約２８０℃の温度と、約５．２ｂａｒｇの圧力とを有する。
熱交換器１９において、空気分離設備２３からの空気は、約１８０℃にまで冷却される。
【００６６】
空気分離設備２３によって、空気はその成分に分解される。空気は、窒素（７８％）、酸素（２１％）、アルゴン（０．９％）、及びさらなる希ガスから成る混合気体である。当該空気はまず液化され、次に精留によってその成分に分離される。当該方法はすでに長い間知られているので、ここではその主要特性のみを、本発明にとって重要である場合に限って記載する。
【００６７】
第１のステップにおいて、周囲から吸い込まれた空気は、まず主空気圧縮機２４において約５．２ｂａｒｇにまで圧縮され、それによって当該空気は約２８０℃にまで加熱される。本発明によると、次に、このガス流れ２６又は任意の伝熱媒体は、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４の熱交換器１９に導入され、当該熱交換器において吸収液を加熱する。
【００６８】
主空気圧縮機２４に加えて、昇圧空気圧縮機２５を設けても良い。当該昇圧空気圧縮機は、主空気圧縮機２４内で圧縮され、洗浄塔２８及び吸着装置２９内で洗浄された空気流れ３０の部分流（３０％〜６０％）をさらに、例えば約２３ｂａｒｇにまで圧縮し、それによって空気は約２００℃にまで加熱される。昇圧空気圧縮機２５によって圧縮された空気は、すぐに全てがコールドボックス３１に供給されるのではなく、本発明によると、少なくとも一部２７がまず熱交換器１９に供給され、当該熱交換器内で当該空気は、吸収液を加熱するための熱を放出する。残りの部分はタービンで動作する圧縮機３４によって圧縮された後、コールドボックス３１に供給される。冷却された空気の一部（主要空気量の約３％〜１２％）も、コールドボックス３１から再び圧縮機３４に再循環される。
【００６９】
従来の空気分離では、主空気圧縮機２４内で圧縮された空気２６は、洗浄のために直接供給されるが、本発明においては、熱交換器１９内で冷却される空気は、洗浄塔２８内で水によって予冷が行われ、吸着装置２９内で粉塵、二酸化炭素、水蒸気及び炭化水素などの不純物が取り除かれる。
【００７０】
このようにして洗浄された空気流れ３０は、次に、いわゆるコールドボックス３１に供給される。コールドボックス３１は熱交換器であり、当該熱交換器において、空気流れ３０が、精留カラム３３からの、より低温の空気３２によってさらに冷却される。なぜなら、主空気圧縮機２４内での圧縮及び洗浄塔２８内での予冷のみでは、空気が液化する（−１９１℃〜−１９３℃）温度領域には達しないからである。このために、精留カラム３３からの窒素３２などの、すでに膨張したガス流れを、圧縮かつ洗浄された空気３０の冷却に用いなければならない。それによって、当該空気３０は約−１８０℃に達する。引き続いて行われる膨張弁又は膨張タービン３４内での膨張の際に、当該空気は最終的に決定的に冷却され、部分的に液化する。
【００７１】
この液化した空気は精留カラム３３に導入される。当該精留カラムでは、液化した空気を分離するために、その成分の様々な沸点が利用される。ここでは、アルコール蒸留の場合と同じ原理が関連している。沸点は互いに比較的近い（酸素−１８３℃、窒素−１９６℃）ので、蒸留は当該精留カラム３３内において、複数段階のプロセスを経て実施される。当該液体空気は、複数の濾板を通過して、液化せずに上昇する空気に対する向流において、下方へ流れる。当該液体は濾板にせき止められ、上昇する蒸気の泡が当該液体を貫流する。このとき、特にガス流れから、比較的沸点の高い酸素が液化し、液滴からは、好ましくはより沸点の低い窒素が蒸発する。それゆえ、精留カラム３３のコールドヘッドには、気体状窒素３２が集まり、より高温の底部には液体酸素３６が集まる。
【００７２】
第１の精留ステップの後では、ガスはまだ十分に純粋ではない。この理由から、液体酸素３６は少なくとも部分的に、コールドボックス３１内で新たに蒸発させられ、気体状窒素は液化され、この両方は再び精留カラム３３に供給される。当該精留カラムでは、上記のプロセスは、所望の純度が得られるまで繰り返される。
【００７３】
液体酸素３６の一部は排出され、貯蔵される。液体窒素４５の一部も同様である。コールドボックス３１を通過した後に除去されるのは、
‐中圧（約１１ｂａｒｇ）の気体状窒素、ＭＰ ＧＡＮであって、予め圧縮機内でさらに圧縮される気体状窒素と、
‐中圧（約９ｂａｒｇ）の気体状酸素、ＭＰ ＧＯＸと、
‐高圧の気体状酸素、ＨＰ ＧＯＸと、
‐低圧の気体状窒素、ＬＰ ＧＡＮと、
である。
【００７４】
精留カラム３３からの廃棄窒素３２の一部は、窒素冷却塔４６に供給され、冷却ユニット６５によって冷却される。精留カラム３３からの、洗浄されていない窒素３２の残留部分は、予熱装置６６に供給され、吸着装置２９の再生に用いられる。熱交換器１９内で熱を吸収液に放出した、主空気圧縮機２４からの高温空気は、まず冷却され、洗浄塔２８内でさらに冷却される。それによって、水蒸気の含有量と望ましくないガス成分とが、さらに削減される。Ｈ２Ｏ／ＣＯ２除去のための吸着装置２９を経た後、洗浄された空気流れ３０はコールドボックス３１に誘導され、さらに精留カラム３３に誘導される。
【００７５】
図４は、溶融還元のための設備と空気分離設備２３との間の、本発明に係る接続を示している。空気分離設備２３は、図３の空気分離設備と同様に構成されており、ＣＯ２の化学吸収のための設備１４も同様である。
【００７６】
Ｆｉｎｅｘ設備として構成された溶融還元設備は、当該例の場合、４つの還元反応器３７〜４０を有している。当該還元反応器は、流動層反応器として構成されており、粉鉱が装入される。粉鉱と添加剤４１とは、鉱石乾燥機４２に供給され、当該鉱石乾燥機からまず第４の反応器３７に供給され、次に第３の反応器３８、第２の反応器３９を経て、最終的に第１の反応器４０に到達する。流動層反応器３７〜４０は、４つの代わりに、３つのみでも良い。
【００７７】
還元ガス４３は、粉鉱に対して向流に誘導される。当該還元ガスは、第１の還元反応器４０の底部に導入され、その上面から排出される。当該還元ガスが下方から第２の還元反応器３９に流入する前に、酸素Ｏ２で加熱される。第２の還元反応器３９と第３の還元反応器３８との間も同様である。第４の還元反応器３７から排出された排ガス４４は、湿式洗浄装置４７内で洗浄され、送出ガス１２としてさらに用いられる。本発明によると、排ガス４４の部分流は、ＣＯ２を除去するための吸収装置１７に供給される。
【００７８】
還元ガス４３は、溶融ガス化装置４８内で生成される。当該溶融ガス化装置内には、一方では、塊の形態の石炭４９と、粉末の形態の石炭５０とが、酸素Ｏ２と共に供給され、他方では、還元反応器３７〜４０内で予備還元され、鉄ブリケット製造装置５１内で高温の状態において鉄ブリケット（英語ではＨＣＩ、Ｈｏｔ Ｃｏｍｐａｃｔｅｄ Ｉｒｏｎ）に形成された鉄鉱石が加えられる。このとき、鉄ブリケットは高温運搬設備５２によって、貯蔵容器５３内に搬送される。当該貯蔵容器は、固定床反応器として構成されており、当該貯蔵容器内では、鉄ブリケットに対し必要に応じて、溶融ガス化装置４８からの、粗く洗浄されたジェネレータガス５４による予熱及び還元が行われる。ここでは、低温の鉄ブリケット及び／又は酸化鉄（例えばペレット又は塊鉱の形態で）６３を加えることもできる。引き続いて、鉄ブリケット又は酸化鉄は、上方から溶融ガス化装置４８内に装入される。低還元率の還元鉄（英語ではＬＲＩ、ｌｏｗ ｒｅｄｕｃｅｄ ｉｒｏｎ）６７も同様に、鉄ブリケット製造装置５１から排出可能である。
【００７９】
当該石炭は溶融ガス化装置４８内でガス化され、主にＣＯとＨ２とから構成される混合気体が生成され、還元ガス（ジェネレータガス）５４として排出され、部分流は還元ガス４３として還元反応器３７〜４０に供給される。
【００８０】
溶融ガス化装置４８内で溶融された高温金属及びスラグは排出される。矢印５６を参照のこと。
【００８１】
溶融ガス化装置４８から排出されたジェネレータガス５４は、まず分離装置５７に導入され、共に排出された粉塵を分離し、当該粉塵を、粉塵燃焼器を経由して溶融ガス化装置４８に返送する。粗く粉塵を洗浄されたジェネレータガス５４の一部は、湿式洗浄装置５８によってさらに洗浄され、過剰ガス５９としてＦｉｎｅｘ設備から除去され、本発明によると、設備１４の吸収装置１７に、ＣＯ２の化学吸収のために供給される。洗浄されたジェネレータガス５４のさらなる部分もやはり、湿式洗浄装置６０においてさらに洗浄され、冷却のためにガス圧縮機６１に供給される。次に、吸収装置１７から除去され、ＣＯ２が取り除かれた製品ガス６２と混合された後、再び冷却のために、溶融ガス化装置４８を経た後のジェネレータガス５４に供給される。ＣＯ２が除去されたガス６２をこのようにして再循環させることによって、当該ガスに含まれる還元性成分をさらにＦｉｎｅｘ法に利用することが可能であり、他方では、必要とされる高温のジェネレータガス５４の約１０５０℃から７００℃〜８７０℃までの冷却が保証される。
【００８２】
鉄ブリケット又は酸化鉄が、溶融ガス化装置４８からの脱塵及び冷却されたジェネレータガス５４によって加熱及び還元される貯蔵設備５３から排出される炉頂ガス５５は、湿式洗浄装置６４において洗浄された後、やはりＣＯ２の除去のために吸収装置１７に供給される。
【００８３】
ストリッパ１８を経た後の残留ガス２０は、再び全て若しくは一部がＨ２Ｓ洗浄装置２１を経た後、大気中に放出されるか、又は、全て若しくは一部が、圧縮機２２によって圧縮された後、ＣＯ２の貯蔵に供給される。
【００８４】
送出ガス１２は、送出ガス容器１３に一時的に貯蔵され得る。任意の膨張タービン３５は、送出ガス１２内に含まれるエネルギーを利用するために用いられる。
【００８５】
ストリッパ１８には、予熱が行われた吸収液が供給される。当該吸収液は、少なくとも１つの熱交換器１９によって、主空気圧縮機２４若しくは昇圧空気圧縮機２５を経た後の高温圧縮空気の熱が放出されて、又は伝熱媒体を用いて加熱される。熱交換器１９には、図３の場合のように、空気分離設備２３からの少なくとも１つの高温ガス流れが供給される。ガス流れ２６は主空気圧縮機２４から出発し、５ｂａｒｇ〜１２ｂａｒｇの圧力、特に約５．２ｂａｒｇの圧力と、約２８０℃の温度とを有している。第２のガス流れ２７は昇圧空気圧縮機２５から出発し、２０ｂａｒｇ〜２５ｂａｒｇの圧力、特に２３ｂａｒｇの圧力と、約２００℃の温度とを有している。昇圧空気圧縮機２５を経た後の圧縮空気は、タービンで動作する圧縮機３４によって、３６ｂａｒｇにまで圧縮される。
【符号の説明】
【００８６】
１ ブラスト炉
２ 焼結設備
３ 酸素含有ガス
４ 環状導管
５ 還元ガス
６ 還元ガス炉
７ スラグ
８ 銑鉄
９ 炉頂ガス又はブラスト炉ガス
１０ 粉塵分離装置又はサイクロン
１１ 湿式洗浄装置
１２ 送出ガス
１３ 送出ガス容器
１４ ＣＯ２の化学吸収のための設備
１５ 圧縮機
１６ アフタークーラ
１７ 吸収装置
１８ ストリッパ
１９ 熱交換器
２０ ストリッパ１８を経た後の残留ガス
２１ Ｈ２Ｓ洗浄装置
２２ ＣＯ２の液化のための圧縮機
２３ 空気分離設備
２４ 主空気圧縮機
２５ 昇圧空気圧縮機
２６ 主空気圧縮機２４からのガス流れ
２７ 昇圧空気圧縮機２５からのガス流れ
２８ 洗浄塔
２９ 吸着装置
３０ 洗浄された空気流れ
３１ コールドボックス
３２ 精留カラム３３からの廃棄窒素
３３ 精留カラム
３４ タービンで動作する圧縮機
３５ 膨張タービン
３６ 液体酸素
３７ 第４の還元反応器
３８ 第３の還元反応器
３９ 第２の還元反応器
４０ 第１の還元反応器
４１ 粉鉱及び添加剤
４２ 鉱石乾燥機
４３ 還元ガス
４４ 還元反応器３７〜４０からの排ガス
４５ 液体窒素
４６ 窒素冷却塔
４７ 排ガス４４のための湿式洗浄装置
４８ 溶融ガス化装置
４９ 塊炭
５０ 粉末の形態の石炭
５１ 鉄ブリケット製造装置（ＨＣＩ設備）
５２ 高温運搬設備
５３ 固定床反応器として構成された、酸化鉄及び／又は鉄ブリケットの予熱及び還元のための貯蔵容器
５４ 溶融ガス化装置４８からのジェネレータガス
５５ 湿式洗浄装置６４からの炉頂ガス
５６ 高温金属及びスラグ
５７ 粉鉱のための分離装置
５８ 湿式洗浄装置
５９ 過剰ガス
６０ 湿式洗浄装置
６１ ガス圧縮機
６２ ＣＯ２が取り除かれた、吸収装置１７からのガス
６３ 低温の鉄ブリケット又は酸化物材料
６４ 湿式洗浄装置
６５ 冷却ユニット
６６ 予熱装置
６７ 低還元率の還元鉄（ＬＲＩ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
銑鉄製造設備からの排ガス、又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガス（１２、４４、５５、５９）からＣＯ２を除去するための方法であって、
前記ＣＯ２は、化学吸収及び／又は物理吸収（１４）によって除去され、吸収剤を再生するための熱は、少なくとも部分的に空気分離設備（２３）から得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
吸収剤として炭酸カリウムが用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アミン洗浄が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
メチルアミン、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、及び／又はジグリコールアミン（ＤＧＡ）などの第１級アミンが用いられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ジエタノールアミン（ＤＥＡ）及び／又はジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）などの第２級アミンが用いられることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
トリエタノールアミン（ＴＥＡ）及び／又はメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などの第３級アミンが用いられることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉（１）からの炉頂ガス（９）からＣＯ２が洗浄されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
溶融還元設備からの排ガス（４４、５５、５９）が洗浄されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
‐溶融ガス化装置（４８）からの排ガス（５９）、
‐少なくとも１つの還元反応器（３７〜４０）からの排ガス（４４）、及び、
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び／又は還元するための、少なくとも１つの固定床反応器（５３）からの排ガス（５５）の内、少なくとも１つの排ガスが洗浄されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
洗浄された排ガス（６２）の少なくとも一部が、再び還元ガスとして銑鉄製造に用いられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記空気分離設備（２３）からの高温空気又は伝熱媒体が、前記吸収剤の加熱及び再生のために熱交換器（１９）に導入されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
主空気圧縮機（２４）及び／若しくは昇圧空気圧縮機（２５）からの高温空気、又はそれらの廃熱が、伝熱媒体によって用いられることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ＣＯ２除去プロセスから得られたＣＯ２に富むガスは、製鉄プロセスにおいて、又はＣＯ２の処理及び貯蔵のために、代替ガスとして用いられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための設備（１４）が設けられており、吸収剤を再生するための前記設備の部分（１８）は、空気分離設備（２３）と接続されているので、前記空気分離設備内で生成された熱は、少なくとも部分的に、前記吸収剤の再生に用いられることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１５】
導管が設けられており、前記導管によって、ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉（１）からの炉頂ガス（９）が、化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）に導入され得ることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、溶融還元設備からの排ガス（４４、５５、５９）が、化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）に導入され得ることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記導管の内少なくとも１つが、
‐溶融ガス化装置（４８）、
‐１つ又は複数の還元反応器（３７〜４０）、
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び還元するための固定床反応器（５３）の内、少なくとも１つの装置と接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
導管が設けられており、前記導管によって、洗浄された排ガスの少なくとも一部（６２）が、再び還元ガスとして銑鉄製造のために返送され得ることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、前記空気分離設備（２３）からの高温空気（２６、２７）又はその他の伝熱媒体が、前記吸収剤の加熱及び再生のために熱交換器（１９）に導入されることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、主空気圧縮機（２４）及び／若しくは昇圧空気圧縮機（２５）からの前記高温空気（２６、２７）又はその他の伝熱媒体が、前記熱交換器（１９）に導入され得ることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）は、銑鉄製造のための設備及び／又はＣＯ２の処理及び貯蔵のための設備と接続されているので、得られたＣＯ２に富むガスは、製鉄プロセスにおいて、及び／又は、ＣＯ２の処理及び貯蔵のために、代替ガスとして用いられ得ることを特徴とする請求項１４から２０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１】
銑鉄製造設備からの排ガス、又は合成ガス設備からの排ガスなどの排ガス（１２、４４、５５、５９）からＣＯ２を除去するための方法であって、
前記ＣＯ２は、化学吸収及び／又は物理吸収（１４）によって除去され、吸収剤を再生するための熱は、少なくとも部分的に空気分離設備（２３）から得られることを特徴とする方法。
【請求項２】
吸収剤として炭酸カリウムが用いられることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
アミン洗浄が含まれることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
メチルアミン、モノエタノールアミン（ＭＥＡ）、及び／又はジグリコールアミン（ＤＧＡ）などの第１級アミンが用いられることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
ジエタノールアミン（ＤＥＡ）及び／又はジイソプロパノールアミン（ＤＩＰＡ）などの第２級アミンが用いられることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
トリエタノールアミン（ＴＥＡ）及び／又はメチルジエタノールアミン（ＭＤＥＡ）などの第３級アミンが用いられることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉（１）からの炉頂ガス（９）からＣＯ２が洗浄されることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
溶融還元設備からの排ガス（４４、５５、５９）が洗浄されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
‐溶融ガス化装置（４８）からの排ガス（５９）、
‐少なくとも１つの還元反応器（３７〜４０）からの排ガス（４４）、及び、
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び／又は還元するための、少なくとも１つの固定床反応器（５３）からの排ガス（５５）の内、少なくとも１つの排ガスが洗浄されることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
洗浄された排ガス（６２）の少なくとも一部が、再び還元ガスとして銑鉄製造に用いられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記空気分離設備（２３）からの高温空気又は伝熱媒体が、前記吸収剤の加熱及び再生のために熱交換器（１９）に導入されることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
主空気圧縮機（２４）及び／若しくは昇圧空気圧縮機（２５）からの高温空気、又はそれらの廃熱が、伝熱媒体によって用いられることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
ＣＯ２除去プロセスから得られたＣＯ２に富むガスは、製鉄プロセスにおいて、又はＣＯ２の処理及び貯蔵のために、代替ガスとして用いられることを特徴とする請求項１から１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための設備（１４）が設けられており、吸収剤を再生するための前記設備の部分（１８）は、空気分離設備（２３）と接続されているので、前記空気分離設備内で生成された熱は、少なくとも部分的に、前記吸収剤の再生に用いられることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の方法を実施するための装置。
【請求項１５】
導管が設けられており、前記導管によって、ブラスト炉、特に炉頂ガス再循環を伴う酸素ブラスト炉（１）からの炉頂ガス（９）が、化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）に導入され得ることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、溶融還元設備からの排ガス（４４、５５、５９）が、化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）に導入され得ることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１７】
前記導管の内少なくとも１つが、
‐溶融ガス化装置（４８）、
‐１つ又は複数の還元反応器（３７〜４０）、
‐酸化鉄及び／又は鉄ブリケットを予熱及び還元するための固定床反応器（５３）の内、少なくとも１つの装置と接続されていることを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
導管が設けられており、前記導管によって、洗浄された排ガスの少なくとも一部（６２）が、再び還元ガスとして銑鉄製造のために返送され得ることを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１９】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、前記空気分離設備（２３）からの高温空気（２６、２７）又はその他の伝熱媒体が、前記吸収剤の加熱及び再生のために熱交換器（１９）に導入されることを特徴とする請求項１４から１８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの導管が設けられており、前記導管によって、主空気圧縮機（２４）及び／若しくは昇圧空気圧縮機（２５）からの前記高温空気（２６、２７）又はその他の伝熱媒体が、前記熱交換器（１９）に導入され得ることを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
化学吸収及び／又は物理吸収によってＣＯ２を除去するための前記設備（１４）は、銑鉄製造のための設備及び／又はＣＯ２の処理及び貯蔵のための設備と接続されているので、得られたＣＯ２に富むガスは、製鉄プロセスにおいて、及び／又は、ＣＯ２の処理及び貯蔵のために、代替ガスとして用いられ得ることを特徴とする請求項１４から２０のいずれか一項に記載の装置。
【図２】
【図３】
【図４】
【図１】
【図３】
【図４】
【図１】
【公表番号】特表２０１３−５０４４１３（Ｐ２０１３−５０４４１３Ａ）
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２８３４２（Ｐ２０１２−５２８３４２）
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３０９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９８１４
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５９５０３１３６２）シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー (23)
【出願人】（５０９００４８５９）レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月７日（２０１０．９．７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２０１０／０６３０９９
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２９８１４
【国際公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（５９５０３１３６２）シーメンス・ファオアーイー・メタルズ・テクノロジーズ・ゲーエムベーハー (23)
【出願人】（５０９００４８５９）レール・リキード・ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード (2)
【Ｆターム（参考）】
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