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Procédé pour la gazéification continue d'une matière en grains fins ou en poussière, telle que le charbon, le ligni- te, le coke, le coke d'usine à gaz ou une matière équivalen- te,
La présente invention concerne un procédé de gazéifica- tion complète qui permet un fonctionnement continu et un grand débit dans des installations de gazéification relati- vement petites.
Le nouveau procédé consiste en ce que la matière à traiter, comme la houille, le lignite, le coke, le coke d'usine à gaz ou une matière analogue, en poussière ou en grains fins, est conduite en même temps que l'oxygène nécessaire pour la gazéification, se trouvant sous la forme combinée ou non, par exemple à l'état d'air, de vapeur d'eau ou d'oxygène industriellement pur, éventuellement en mélan- ge de ces substances, dans des canaux juxtaposés parallèles qui sont formés par subdivision d'un/tambour rotatif au
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moyen de pierres moulées, un chauffage de la matière à la température de gazéification se faisant en même temps..
Par le fait que le nouveau procédé est réalisé dans des canaux parallèles situés très près l'un de l'autre dans un tambour tournant, on obtient un débit très élevé pour un espace étroit, et le chauffage des couches relativement minces dans les différents canaux peut se faire très uniformément et efficacement. Les mêmes circonstances permettent également une évacuation accélérée des gaz formés.
La chaleur supplémentaire de réaction ou le chauffage à la température de gazéification peut être réalisé par chauffage extérieur ou bien par le fait que l'on envoie de l'oxygène en excès en quantité telle qu'il sert en par- tie à la combustion de la matière en traitement. Cet excès d'oxygène peut être amené sous la forme d'un excès d'air ou d'un excès d'oxygène industriellement pur+ Le procédé de chauffage direct par combustion partielle de la matière en traitement peut être combiné au procédé de chauffage indi- rect à travers les parois des canaux.
Par le choix de la température de la chambre de réaction et par la variation des proportions des additions en vapeur d'eau, en air, en oxygène ou en leur mélange, qui peuvent être chauffés au préalable , on peut influencer à volonté dans de larges limites la teneur en hydrogène et en oxyde de carbone du produit.,
Différentes formes possibles de réalisation du nouveau procédé sont expliquées ci-après avec référence aux exem- ples de réalisation représenté s aux dessins qui montrent des modes de construction du four de distillation à tambour ro- tatif adaptés au nouveau procédé.
En cas d'emploi d'un four rotatif suivant la figure 1, la matiére à gazéifier est amenée en a et est transportée par le dispositif d'alimentation b dans le canaux de réao- tion c formés à l'extrémité antérieure du tambour f par des
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tubes et à l'intérieurdu tambour au contraire par des pierres moulées. Le gaz de chauffage entre en , dans l'avant chambre d et parvient dans les canaux de chauffage e ( figu- re 2) qui sont formés par les pierres moulées entre les car- naux de réaction.
La vapeur d' eau pour la gazéification est amenée par le tuyau % dans lequel on a intercalé un organe d'obturation appropriée Comme on l'a représenté au dessin, cette vapeur peut être conduite dans le même sens que la ma- tière à gazéifier ou bien en cohtre-courant par rapport celle-ci.. Le gaz de chauffage quitte. le four par la tubulure h tandis que le produit gazeux obtenu, par exemple du gaz à l'eau, s'échappe vers le haut au moyen de la tubulure 1 et que les cendres sont extraites par le bas au moyen de la trémie g.
La vitesse de la vapeur d'eau peut être choisie de telle façon qu'en pratique la matière parcourt seulement par son propre poids les canaux obliques du tambour, ou bien elle peut être prise plus élevée de manière qu'il se produise un certain tourbillonnement ou une mise en suspen- sion de la matière pulvérulente dans les canaux de traite- ment
Le four suivant la figure 3 et le procédé à effectuer au moyen de ce four correspondent dans les grandes lignes à ceux décrits plus haut, La seule différence consiste en ce que la vapeur d'eau est amenée aux différents canaux de réaction par' des tuyères spciales o qui sont alimentées par une chambre de distribution commune n. La vapeur d'eau est amenée à la chambre de distribution au moyen de la con- duite m.
La chambre de distribution 1 peut naturellement aussi être subdivisée et le réglage de l'amenée de la vapeur d'eau peut se faire séparément pour chaque partie de la chambre n ou également pour chaque tuyère. L'action des .tuyères faci-
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lite le travail du dipositiW d' a7.ïmentat.on
Suivant la figure g l'amenée de vapeur se fait par des tuyères qui sont montées dans des branchements g, d'une con-
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duite de vapeur centrale p. Ces tuyères peuvent avantageu- sement déboucher devant les points des canaux de traitement ou ceux-ci sont formés par les pierres moulées. La conduite p munie des branchements doit naturellement tourner avec le tambour.
Au lieu d'introduire la vapeur d'eau au commencement des canaux de traitement ou un peu après le commencement, cette introduction peut aussi se faire en un point quelconque des canaux de traitement, après donc que la matière a déhà subi un certain traitement thermique. C'est à cela que sert la forme de réalisation du four suivant la figure 5. Le remplis- sage de pierres du tambour est interrompu en un point et les canaux formés par les pierres moulées sont reliés entre eux par .des tronçons de tube t,v. Dans la partie ou ces tron- çons de tube v servent à relier des canaux de traitement, ils soht fendus(t). Au point d'interruption du tambour on a prévu une chambrer dans laquelle de la vapeur est amenée par la conduite±.
Cette vapeur peut parvenir par la cham- bres et par les tentes .2 dans les tronçons tubulaires t et de cette façon dans les canaux de traitement au point approprié. Les tronçons de tube v qui servent à relier les canaux de chauffage ne sont naturellement pas fendus.
Le produit de la gazéification peut être influencé comme suit. Si la température est maintenue relativement basse dans les canaux de réaction, on obtient un gaz consis- tant principalement en de l'hydrogène et un cide carbonique, gaz à partir duquel on peut obtenir, par élimination de l'a- cide carbonique d'une manière connue, de l'hydrogène indus- triellement pur. Si la température est plus élevée, il prend¯ naissance à un gaz composé principalement d'hydrogène et d'exygéne.d'oxyde de carbone.
Les tomes de four représentées montrent l'apport de la chaleur'nécessaire par chauffage extérieur, par le fait que des gaz chauds sont envoyés dans les canaux de chauffa-
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ge, leur chaleur parvenant à travers les pierres dans les canaux de traitement et dans leur contenu, La présente inven- tion porte toutefois aussi sur le fait de produire dans les fours décrits la chaleur de réaction nécessaire, complè- tement ou partiellement, par combustion d'une partie appro- priée de la matière en traitement ou de sa teneur en carbone poiur donner de l'acide carbonique ou de l'oxyde de carbone;
dans ce cas, l'oxygène ne doit pas être fourni par de la va- peur d'eau mais à l'état d'oxygène de combustion sous la forme d'air, d'oxygéne industriellement pur ou d'un mé-alange de ces deux fluides, et est à dire d'air enrichi en oxygène.
Lorsque toute la.chaleur de réaction est ainsi amenée, tous les canaux± et .2 formés par les pierres moulées peuvent servir de chambres de réaction.
Tout comme la vapeur d'eau, l'oxygène de combustion peut être amené à l'extrémité d'entrée ou à l'extrémité de sortie du tambour rotatifs L'évacuation du gaz obtenu peut se faire également à 7.' extrémité de chargement ou à une certaine dis- tance de celle-ci, au lieu de se faire à l'extrémité de sortie des résidus solides. Si l'on fait s'écouler l'oxygène de combustion de cette manière en contre-courant par rapport la matière à traiter, il est avantageux également de donner à la vapeur d'eau le même sens de mouvement* Bien n'empêche non plus d'effectuer l'évacuation du produit de gazéification en un point entre l'extrémité de chargement et l'extrémité de sortie, par exemple dans le voisinage de l'extrémité de char- gement.
Par le choix des proportions de la vapeur d'eau ajoutée, . de l'oxygène et le choix de la pureté de l'oxygène - c'est à dire depuis l'a teneur de l'air normal jusqu'à l'oxygène industriellement pur-, on peut faire varier la composition du gaz, et cela depuis le gaz de gazogène normal en passant par toutes les phases intermédiaires jusqu'à une composition qui correspond à celle d'un gaz à l'eau normal. ans l'autre
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sens on peut également faire varier la composition de tell e manière que la teneur en oxyde de carbone augmente, c'est à dire en partant de la composition d'un gaz de gazogène ordi- naitre pour allerjusqu'à un gaz formé principalement d'oxyde de carbone.
Le réglage nécessaire pour la température peut également être facilité par le choix de la température de réchauffage de la vapeur d'eau, de l'air, de l'oxyg ene, etc. Un réglage du chauffage extérieur est également possible et aussi 1' ap- port direct de chaleur par combustion d'une partie de la matière en traitement. On règle de cette manière l'équilibre de l'oxyde de carbone et de l'acide carbonique dans les cham- bres de réaction pour obtenir la composition désirée du gaz,
Le nouveau procédé est utilisable pour tous les combus- tibles à grains fins et permet d'une manière économique la production continue de gaz de composition différente et de puissance calorifique différente
Revendications.
1/ Procédé pour la-gazéification continue d'une matière de traitement en grains fins ou en poussière, comme la houille, le lignite, le coke, le coke d'usine à gaz ou des matières équivalentes, caractérisé en ce que la matière en traitement est conduite, avec l'oxygène nécessaire pour la gazéifica- tion et se trouvant sous la forme de vapeur, d'eau, d'air, d'oxygène industriellement pur ou d'un mélange de ces fluides, - dans des canaux parallèles qui sont formés par la subdivision d'un tambour rotatif au moyen de pierres moulées, tandis qu'en même temps s'effectue un chauffage de la matière à la température de gazéification.
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A process for the continuous gasification of a fine-grained or dusty material, such as coal, lignite, coke, gas-works coke or the like,
The present invention relates to a complete gasification process which allows continuous operation and high throughput in relatively small gasification plants.
The new process consists in that the material to be treated, such as hard coal, lignite, coke, gas plant coke or the like, in dust or fine grains, is conducted together with the oxygen. required for gasification, whether in combined form or not, for example in the state of air, water vapor or industrially pure oxygen, optionally in a mixture of these substances, in parallel juxtaposed channels which are formed by subdivision of a rotating / drum at the
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by means of cast stones, heating of the material to the gasification temperature taking place at the same time.
By the fact that the new process is carried out in parallel channels located very close to each other in a rotating drum, a very high flow rate is obtained for a narrow space, and the heating of relatively thin layers in the different channels. can be done very evenly and efficiently. The same circumstances also allow an accelerated evacuation of the gases formed.
The additional heat of reaction or the heating to the gasification temperature can be achieved by external heating or by supplying excess oxygen in an amount such that it is used in part for the combustion of gas. the material being processed. This excess oxygen can be supplied in the form of excess air or excess industrially pure oxygen. The direct heating process by partial combustion of the material under treatment can be combined with the indirect heating process. rect through the walls of the channels.
By choosing the temperature of the reaction chamber and by varying the proportions of the additions of water vapor, air, oxygen or their mixture, which can be heated beforehand, one can influence at will in large limits the hydrogen and carbon monoxide content of the product.,
Various possible embodiments of the new process are explained below with reference to the exemplary embodiments shown in the drawings which show embodiments of the rotary drum distillation furnace adapted to the new process.
If a rotary kiln according to Figure 1 is used, the material to be carbonated is brought to a and is transported by the feed device b into the reaction channels c formed at the front end of the drum f by
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tubes and inside the drum on the contrary by molded stones. The heating gas enters the front chamber d and arrives in the heating channels e (Fig. 2) which are formed by the stones cast between the reaction corals.
The water vapor for the gasification is supplied through the pipe% in which a suitable closure member has been inserted As shown in the drawing, this vapor can be conducted in the same direction as the material to be gasified. or in cohtre-current with respect to this one. The heating gas leaves. the furnace through the pipe h while the gaseous product obtained, for example gas with water, escapes upwards by means of the pipe 1 and the ashes are extracted from the bottom by means of the hopper g.
The speed of the water vapor can be chosen so that in practice the material only travels by its own weight through the oblique channels of the drum, or it can be taken higher so that a certain vortex occurs. or suspending the pulverulent material in the treatment channels
The furnace according to FIG. 3 and the process to be carried out by means of this furnace correspond broadly to those described above. The only difference consists in that the water vapor is supplied to the various reaction channels by 'nozzles special o which are supplied by a common distribution chamber n. The water vapor is brought to the distribution chamber by means of the pipe m.
The distribution chamber 1 can naturally also be subdivided and the water vapor supply can be adjusted separately for each part of the chamber n or also for each nozzle. The action of the nozzles facilitates
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lite the work of the a7.ïmentat.on
According to figure g, the steam is fed through nozzles which are mounted in connections g, with a con
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central steam pickup p. These nozzles can advantageously open out in front of the points of the treatment channels where these are formed by the cast stones. The pipe p fitted with the connections must naturally rotate with the drum.
Instead of introducing the water vapor at the beginning of the treatment channels or a little after the beginning, this introduction can also be done at any point of the treatment channels, therefore after the material has already undergone a certain heat treatment. . This is the purpose of the embodiment of the furnace according to Fig. 5. The stone filling of the drum is interrupted at one point and the channels formed by the cast stones are interconnected by sections of tube t. , v. In the part where these tube sections v serve to connect treatment channels, they are split (t). At the point of interruption of the drum, a chamber is provided in which steam is supplied via the ± pipe.
This steam can reach through the chambers and the tents .2 in the tubular sections t and in this way into the treatment channels at the appropriate point. The sections of tube v which serve to connect the heating channels are naturally not split.
The gasification product can be influenced as follows. If the temperature is kept relatively low in the reaction channels, a gas consisting mainly of hydrogen and carbon dioxide is obtained, a gas from which can be obtained by removal of carbon dioxide from in a known manner, industrially pure hydrogen. If the temperature is higher, it forms a gas composed mainly of hydrogen and exygenic carbon monoxide.
The furnace volumes shown show the supply of the heat required by external heating, by the fact that hot gases are sent into the heating channels.
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ge, their heat reaching through the stones in the treatment channels and in their contents, The present invention however also relates to the fact of producing in the furnaces described the heat of reaction necessary, completely or partially, by combustion a suitable part of the material being treated or its carbon content to give carbonic acid or carbon monoxide;
in this case, the oxygen must not be supplied by water vapor but in the form of combustion oxygen in the form of air, industrially pure oxygen or a mixture of these two fluids, and is to say of air enriched in oxygen.
When all of the reaction heat is thus supplied, all the channels ± and .2 formed by the cast stones can serve as reaction chambers.
Like water vapor, combustion oxygen can be supplied to the inlet end or to the outlet end of the rotating drum. The gas obtained can also be evacuated at 7. ' loading end or some distance from it, instead of at the solid residue exit end. If the combustion oxygen is made to flow in this manner in countercurrent to the material to be treated, it is also advantageous to give the water vapor the same direction of movement * Good does not prevent no addition to effecting the evacuation of the gasification product at a point between the loading end and the outlet end, for example in the vicinity of the loading end.
By the choice of the proportions of the added water vapor,. oxygen and the choice of oxygen purity - that is to say from the content of normal air to industrially pure oxygen -, the composition of the gas can be varied, and this from the normal gasifier gas passing through all the intermediate phases to a composition which corresponds to that of a normal water gas. years the other
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sense one can also vary the composition in such a way that the carbon monoxide content increases, that is to say from the composition of an ordinary gasifier gas to go to a gas formed mainly of carbon monoxide.
The necessary adjustment of the temperature can also be facilitated by the choice of the reheating temperature of the water vapor, air, oxygen, etc. Control of the external heating is also possible and also the direct supply of heat by combustion of part of the material being processed. In this way, the equilibrium of carbon monoxide and carbonic acid in the reaction chambers is adjusted to obtain the desired composition of the gas,
The new process can be used for all fine-grained fuels and economically allows the continuous production of gases of different composition and different calorific power.
Claims.
1 / A method for the continuous gasification of a processing material in fine grains or dust, such as hard coal, lignite, coke, gas plant coke or equivalent materials, characterized in that the material in treatment is carried out, with the oxygen necessary for gasification and in the form of steam, water, air, industrially pure oxygen or a mixture of these fluids, - in parallel channels which are formed by the subdivision of a rotating drum by means of cast stones, while at the same time heating the material to the gasification temperature.