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LIBRO_REDUCCION_DIRECTA

Siderurgia para metalizar y obtener un acero de alto tenor

catalíticos del

catalíticos del reformador, los cuales contienen catalizadores a base de níquel, de diferentes actividades que elevan la velocidad de las reacciones. El gas reformado obtenido, es rico en CO y H 2 , es usado para reducir el oxido de hierro hasta hierro metálico en el horno de reducción, obteniéndose como subproducto gaseosos de dicha reacción CO 2 y H 2 O. Estos reluctantes y oxidante remanentes son lavados y enfriados para ser usados una parte como combustible, otra que luego de una inyección de vapor y de gas natural es enviada a los tubos catalizadores para ser nuevamente reformados y una última parte que es venteada a la atmósfera. En el reformador ocurren las siguientes reacciones: CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 (Reformación con CO 2 )……(1) CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (Reformación con H 2 O)…….(2) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (Reacción shift Gas-Agua)……(3) CO + H 2 → C + H 2 O (Reacción Carbón -Agua)……….(4) 2CO → C + CO (Reacción de Bouduard)………………(5) CH 4 → C + 2H 2 (Craqueo del CH 4 )…………………….(6) Cada una de estas reacciones están en equilibrio y dentro de los tubos del reformador establece un equilibrio entre las tres primeras. En la reformación estequiométrica, la relación de oxidante – hidrocarburos debe ser controlada de manera de que no exista ningún remanente de oxidante en el producto. En la práctica la reformación es llevada a cabo con 40 % más de oxidantes que el requerido. Para ello la operación del reformador debe realizarse correctamente para evitar la deposición de carbono en el catalizador, y degradación o daños en los tubos que contienen los catalizadores. La reacción Shift es importante por su acercamiento al equilibrio en el reformador, lo que permite calcular el contenido de agua en el gas reformado, partiendo del análisis del gas reformado seco y su temperatura. Las últimas tres reacciones son de deposición de carbono, deben ser evitadas para prevenir la degradación del catalizador y la pérdida temporal de capacidad. En la reacción 2 se puede observar que la reformación con CO 2 produce cantidades iguales de H 2 y CO , mientras que la reacción 2 produce tres veces más H 2 que CO. Por lo tanto la relación H 2 / CO en el gas reformado es determinada por la cantidades relativas de H 2 O en el gas proceso, siendo controlada durante la operación por la temperatura del gas proceso y la inyección de vapor a la mezcla. PROCESO HyL I y II. El proceso HyL I, y el Proceso HyL II, tienen una filosofía de operación común, usan un sistema de reactores de lecho fijo que trabajan en serie durante un ciclo de reducción (Ver Figura No 48). El proceso HyL II, como está integrado por tres módulos, que inicialmente funcionaban de manera independiente, pero luego se hicieron transformaciones a la planta para que los reactores de un mismo módulo pudieran operar en paralelo [22]. Los equipos básicos de este proceso por módulo son: Una unidad de reformación de gas (Reformador “a vapor”) Cuatro reactores Cuatro precalentadores Equipos auxiliares. 88

Donde: 1.- Reactor en Carga/descarga 2.- Reactor en “Secundario” 3.- Reactor en “Primario” 4.- Reactor en enfriamiento. Fig No 48. Diagrama del Proceso de Reducción Directa HyL I. En el Reformador se produce el gas reductor, que debe ser enfriado para eliminar el exceso de vapor de agua. Este gas se calienta hasta 800 ºC antes de entrar al reactor. Los precalentadores, cuatro por módulo y uno por cada reactor, calientan el gas reformado frio hasta los valores de reducción, por encima de 800 ºC. Los reactores, funcionan en un ciclo de cuatro etapas de tres horas de duración cada una, ellas son las siguientes: Descarga/Carga: una vez descargado el reactor se inspecciona internamente y se realizan algunas tareas rutinarias de mantenimiento. Luego se cierra la tapa inferior del reactor y se carga el reactor con pellas y mineral grueso. Reducción Secundaria (o Secundario): se llama así porque al reactor llega un gas que ha sido usado en una reducción previa (Primario) y contiene una menor concentración de gases reductores. En esta etapa se calienta el material y se inicia la reducción, alcanzándose una reducción aproximada del 40 %. Reducción Primaria (o Primario): usa el gas proveniente del reformador que es el gas rico en agentes reductores y que previamente ha sido calentado hasta 800 ºC en el precalentador. En esta etapa se completa la reducción, alcanzándose valores superiores al 90 %. Enfriamiento: una vez culminada la reducción primaria, se inicia el proceso de enfriamiento, el cual se divide en dos, “enfriamiento activo”, entre 850 y 500 ºC, donde se produce la deposición de carbono; y el “enfriamiento inerte” entre 500 y 40 ºC. En la Figura No 49 se muestra el diagrama de un reactor HyL: 89

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