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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

En los procesos de

En los procesos de reducción directa que usan gas natural reformado como agente reductor, este debe ser reformado previamente antes de entrar al reactor. Este proceso se realiza en un Reformador, que es un horno que cuenta con una serie de tubos metálicos que contienen un catalizador que interviene en la reacción de reformación. Esta reacción ocurre al altas temperaturas (T> 1.000 ºC). El gas natural mezclado con vapor de agua o gas proceso de reciclo, se hace pasar por el reformador, donde se convierte en una mezcla de gases hidrógeno (H 2 ) y monóxido de carbono (CO), que constituyen la mezcla de gases reductores. Composición típica del Gas Natural: CH 4 = 89,03 % C 2 H 6 = 6,23 % C 3 H 8 = 0,81 % C 4 H 10 = 0,55 % CO 2 = 2,25 % CO = 1,13 % PM = 18,10 g/mol LVH = 9105 Kcal/Nm 3 (11.261 Kcal/Kg) HVH = 9640 Kcal/Nm 3 (11.923 Kcal/Kg) H 2 S = 5 ppm El contenido de azufre como H 2 S, debe ser controlado, cuando sobrepasa niveles de 10 ppm, debe ser eliminado ya que puede producir envenenamiento en los catalizadores del reformador. La reformación del gas natural es uno de los procesos fundamentales que se lleva a cabo en una planta de reducción directa, pues es a través del mismo, que se obtienen los gases reductores (CO y H 2 ) que se encargarán de eliminar el oxígeno presente en los óxidos de hierro alimentados al reactor u horno de reducción. El reformador es una gran estructura metálica en forma rectangular, hermética, atravesada verticalmente por tubos, alineados longitudinalmente. Estos tubos son de una aleación especial resistente a altas temperaturas y están llenos de un catalizador a base de Níquel (oxido de níquel). TIPOS DE REFORMADORES. Los reformadores pueden ser básicamente de dos tipos, reformador “Estequiométrico” que usa gas de reciclo proveniente del proceso de reducción y una cantidad estequiométrica de gas natural, y reformador “a Vapor”, donde el gas natural se mezcla con un exceso de vapor de agua. Ambos equipos presentan características estructurales diferentes, siendo la composición de gas reformado, también diferentes. Existen procesos de reducción directa que no usan reformador, como el proceso AREX o los procesos indicados como ZR (zero reformer). REFORMADOR ESTEQUIOMETRICO. En la figura No 14 se muestra el esquema de un reformador estequiométrico. Cuenta con el reformador propiamente dicho y un intercambiador de calor (Recuperador de Calor) como paso previo al proceso de reformación, el cual aprovecha el calor latente de los gases de combustión producidos por los quemadores del reformador, para calentar la mezcla de gases antes de entrar al proceso. Los flujos de esta mezcla de gas natural y “gas proceso” están relacionados estequiométricamente. El reformador estequiométrico es casi exclusivo de la tecnología Midrex. 32

Fig. No 14. Reformador Estequiométrico. El gas de alimentación precalentado entra por la parte inferior de cada tubo a unos 450°C, atraviesa todo el relleno de catalizador y sale por la parte superior, dependiendo de los límites de operación de los tubos catalizadores, a una temperatura aproximada de 900°C, convirtiéndose de esta manera en gas reformado. La reformación puede definirse como la transformación de la mezcla Gas Proceso y Gas Natural a Gas Reformado en presencia de un catalizador a alta temperatura. El “gas proceso” es una parte del gas tope que sale del horno de reducción, y después de un tratamiento de limpieza, se recircula al proceso, con el propósito de aprovechar la presencia de agentes reductores H 2 y CO, así como también la presencia de H 2 O y CO 2 necesarios para la reacciones de reformación. Este gas proceso se mezcla con el gas natural en un mezclador y la corriente de gas resultante es denominada gas de alimentación, que es la que se introduce al reformador para obtener el gas reformado con alto porcentaje de H 2 y CO. El gas de alimentación (mezcla de gas proceso y gas natural) se introduce al reformador estequiométrico donde ocurren las reacciones de reformación que dan origen al gas reformado que contiene: metano (CH 4 ), hidrógeno (H 2 ), vapor de agua (H 2 O), monóxido de carbón (CO), dióxido de carbono (CO 2 ) como especies gaseosas en equilibrio. Estas especies gaseosas pueden ser representadas en diagramas de fases, donde las coordenadas ternarias representan los componentes (C-H-O) de las especies gaseosas en equilibrio mencionadas. En la figura No 15 se puede observar los tubos portacatalizadores y catalizadores utilizados en el reformador Midrex: 33

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