احیا مستقیم بدون انتشار CO۲ با استفاده از تکنولوژی میدرکس هیدروژنی

به گزارش می‌متالز، امروزه بیش از ۹۰ درصد آهن خام در جهان به روش کوره بلند تولید می‌گردد؛ اما روش احیا مستقیم نیز رشد بسیار زیادی از زمان تجاری‌سازی در دهه ۱۹۷۰ تا امروز داشته است. تا سال ۱۹۹۰ میزان تولید آهن با استفاده از این روش به میزان اندک ۳ درصد از کل تولید آهن خام در جهان افزایش یافت. این مقدار تا سال ۲۰۰۰ به ۶ درصد و تا سال ۲۰۱۹ به ۸ درصد، برابر ۱۰۸ میلیون تن، افزایش یافت. در سال ۲۰۲۰ تولید DRI به دلیل پاندمی کووید۱۹ اندکی کاهش یافت، ولی اکنون با توجه به استقبال گسترده از تکنولوژی‌های سبز، مجدداً در حال گسترش است.

احیامستقیم با استفاده از گاز طبیعی، یک تکنولوژی بسیار شناخته‌شده است و سهم ۸۲ میلیون تنی از تولید آهن خام در سال ۲۰۱۹ را داشته است. به‌طورکلی دو تکنولوژی برجسته در زمینه فرآیند‌های احیا مستقیم شافتی وجود دارد: رتبه اول از آن میدرکس است که ۸۰ درصد از سهم بازار در سال ۲۰۱۹ را تشکیل می‌دهد و پس از آن تکنولوژی HYL Tenova قرار دارد.

فرآیند میدرکس از حیث منبع انرژی و خوراک اکسیدآهن، دارای انعطاف‌پذیری زیادی است. این تکنولوژی به‌طور معمول با استفاده از ۱۰۰ درصد گاز طبیعی عمل می‌کند، اما می‌تواند با استفاده از هیدروژن، با هر نسبتی (حتی تا ۱۰۰ درصد هیدروژن) نیز فعالیت نماید. نسبت گاز احیاکننده (H ۲:CO) در یک واحد استاندارد احیا با استفاده از گاز طبیعی، معمولاً در محدوده ۱.۵ تا ۱.۷ است، ولی واحد‌های میدرکسی نیز وجود دارند که نسبت H ۲/CO در گاز احیاکننده آن‌ها در محدوده ۳.۷ تا ۳.۹ است.

امروزه ثابت شده انعطاف‌پذیری تکنولوژی میدرکس به حدی است که می‌تواند با استفاده از هیدروژن در محدوده صفر تا ۱۰۰ درصد عمل احیا را انجام دهد. فرآیند میدرکس هیدروژنی از ورودی هیدروژن به‌عنوان عامل احیا استفاده می‌کند.

ازآنجاکه در این فرآیند الزامی به استفاده از هیدروژن با خلوص بسیار زیاد نیست، می‌توان از هیدروژن تولیدشده با استفاده از سوخت فسیلی (هیدروژن خاکستری)، هیدروژن تولیدشده با استفاده از سوخت فسیلی در کنار تکنولوژی جذب و استفاده از کربن (هیدروژن آبی) و هیدروژن تولیدشده با استفاده از فرآیند الکترولیز و انرژی تجدیدپذیر (هیدروژن سبز) استفاده کرد. یک واحد میدرکس گاز طبیعی می‌تواند طی گام‌هایی به یک واحد میدرکس هیدروژنی تغییر یابد. این امر فولادسازان را قادر می‌سازد که انتشارات کربنی خود را کاهش دهند و ضمن تطابق بیشتر با الزامات زیست‌محیطی، هزینه‌های گزافی را نیز متحمل نشوند. گام اول شامل احداث یک واحد میدرکس منطبق با در دسترس‌ترین انرژی موجود است که خروجی آن (CDRI، HDRI یا HBI) می‌تواند در واحد فولادسازی موجود مورداستفاده قرار گیرد.

در گام دوم جایگزینی ۳۰ درصد از گاز طبیعی ورودی با هیدروژن، بدون نیاز به تغییر در تجهیزات، انجام می‌شود. گفتنی است که تا ۱۰۰ درصد هیدروژن نیز با اعمال تغییرات تجهیزاتی اندکی قابل‌استفاده است، زیرا این تکنولوژی می‌تواند با نسبت‌های مختلف هیدروژن در گاز ورودی تطابق یابد.

در گام سوم، در صورت دسترسی آسان به هیدروژن کم‌کربن و مقرون‌به‌صرفه، گذار کامل به میدرکس هیدروژنی اجرایی می‌گردد. در این مرحله برخی اصلاحات، جهت مطابقت عملکرد واحد با ۱۰۰ درصد هیدروژن، انجام می‌شود.

مراجع:

- MIDREX H ۲-The Road to CO ۲-free Direct Reduction, Primetals technologies Austria

- Midrex.com

منبع: پایگاه خبری - تحلیلی ایراسین