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"PROCEDE D'OBTENTION DIRECTE D'UN GAZ DE VILLE PAR LA GAZEIFI- @ CATION DU CHARBON"
Faisant l'objet d'une première demande de Brevet déposée en FRANCE, le 22 janvier 1929, au nom de la Société dite: COMPAGNIE CONTINENTALE POUR LA FABRICATION DES COMPTEURS ET AUTRES APPAREILS, résidant à PARIS, et dont la susdite Société est l'ayant-droit.,
Tous les procédés employés jusqu'à ce jour pour l'obtention d'un gaz de ville utilisent la distillation du charbon complétée ou non complétée avec des gaz provenant de fabrications annexes :
gaz à l'eau, gaz double, gaz inté- gral, etc..., mais aucun de ces appareils annexes qui ef- fectuent la gazéification, soit,du charbon, soit du coke,
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ne permet à lui seul de produire un gaz répondant aux ca- ractéristiques physiques et à la composition chimique exi- gées en France pour le gaz de ville. Dans sa demande de brevet du 24 octobre 1928, pour : "Procédé de fabrication combinée de composés gazeux dont le mélange a les caracté- ristique's du gaz utilisé en France comme gaz de ville", la demanderesse a notamment envisagé une combinaison de divers modes de fabrication de gaz industriels dans laquelle on utilisait, en particulier, l'hydrogène fabriqué en par- tant du gaz à l'eau obtenu au moyen d'un appareil annexe générateur dudit gaz à l'eau.
La présente invention a pour objet un procédé d'obten- tion directe d'un gaz de ville basé sur l'utilisation de l'hydrogène, fabriqué au moyen de gaz à l'eau servant comme réducteur, mais dans lequel ce gaz à l'eau provient non pas d'un appareil annexe, mais est prélevé dans l'appareil de gazéification intégrale lui-même.
On a déjà proposé d'extraire une partie du gaz à l'eau produit dans un appareil de gazéification intégrale, notam- ment dans les procédés faisant l'objet des brevets français N 624739 du 17 novembre 1926; au nom de la Société dite : DELLWIK PLEISCHER WASSERGAS Ges. m.b.H., et n 632.826, du 15 avril 1927, au nom de Otto MISCH. Mais dans ces procédés le gaz à l'eau est extrait pour être brûlé à la base de la cornue et favoriser les phénomènes de distillation dans cette cornue.
Suivant la présente invention, au contraire, le gaz à l'eau extrait est non plus brûlé à la base de la cornue, mais est envoyé dans un appareil annexe producteur d'hydro- gène selon les méthodes bien connues, et l'hydrogène est mélangé au gaz produit par l'appareil de gazéification.
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Il résulte de cette extraction d'une partie du gaz à l'eau produit,une diminution du nombre de calories appor- tées dans la cornue par la chaleur sensible du dit gaz à l'eau.
Cette réduction de chaleur sensible est telle, qu'elle peut porter ou ne pas porter selon les modalités d'exploi- tation un préjudice à la détermination ou au maintien de la distillation dans la cornue. Dans le cas où cela est né- cessaire, il est prévu de compenser la réduction de cha- leur sensible soit en faisant circuler le gaz à l'eau extrait, dès sa sortie du gazogène, dans des carneaux convenablement établis, à l'entour de la cornue, soit en fournissant à la cornue un apport de calories supplémen- taires par l'effet d'une circulation des fumées ou des gaz résiduels provenant de la fabrication de l'hydrogène.
On pourra également, dans le même but, fournir à la cornue un apport de calories supplémentaires par une circulation de fumées provenant des gaz de soufflage pro- duits dans le cycle de gazéification intégrale et recueil- lis soit à la sortie de leur trajet dans les appareils, soit en un point de ce trajet. Enfin, il sera bien enten- du possible de combiner ces différents moyens.
La description qui va suivre, en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre de quelle manière l'invention peut être réalisée.
La Fig. 1 représente schématiquement une installation de production de gaz de ville réalisée suivant l'inven- tion.
Les Figs. 2 et 3 montrent schématiquement en coupe ver- ticale différents types de cornues munies d'un dispositif
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de récupération de chaleur destiné à compenser la réduction de chaleur sensible apportée à l'intérieur de la cornue par suie de la réduction du volume de gaz circulant dans ladite cornue.
Sur la Fig. 1, une partie du gaz à l'eau produit en 1 dans le gazogène d'un appareil de gazéification intégra- le, est dirigée suivant ?¯, dans la cornue 2 du gazogène et le gaz intégral obtenu à la sortie de la cornue est ensui- te envoyé à la manière connue en 3 dans les appareils fai- sant normalement suite au gazogène (surchauffeur gaz, sur- chauffeur vapeur, barillet, condenseurs. , etc...,) tandis que l'autre partie du gaz à l'eau produit en 1 est envoyée suivant à l'installation de fabrication d'hydrogène 5.
Le gaz intégral provenant de 3 et arrivant par 4 ainsi que l'hydrogène venant de 5 par 6 sont ensuite mélangés, soit par 6 bis, à l'intérieur du surchauffeur gaz, soit après le barrillet ou le condenseur par 6 ter, et l'on obtient en 7 un gaz répondant aux caractéristiques du gaz de ville.
Il ressort de ce qui précède qu'un gaz répondant aux caractéristiques exigées en France, par exemple pouvoir calorifique 4.200, teneur en CO 15 %, est obtenu par le mélange de :
1 - Gaz intégral obtenu dans un gazogène de gazéifi- cation intégrale, une partie du gaz à l'eau produit dans la zone inférieure de l'appareil de gazéification intégra- le étant extraite au cours de la fabrication.
2 - fIydrogène obtenu en partant du gaz à l'eau extrait comme il est indiqué ci-dessu et agissant comme gaz ré- ducteur, dans un quelconque des procédés connus de fabri- cation de l'hydrogène.
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A titre d'exemple, les proportions des éléments du mélange gazeux final peuvent être obtenues de la manière s uivante :
Si l'on suppose par exemple que 100 m3 de gaz inté- gral sont constitués par 75 m3 de gaz à l'eau et 25 m3 de gaz de distillation (avec ou sans gaz de goudron) on distraira les 2/3 du gaz à l'eau, soit 50 m3 avant son mélange au gaz de distillation; dans ces conditions, le gaz final comprendra 25 m3 de gaz à l'eau, 25 m3 de gaz de distillation et aura comme caractéristique environ 40600 calories et 20 à 25 % d'oxyde de carbone. Les 50 m3 de gaz à l'eau distraits du gazogène serviront à fabri- quer 20 m3 d'hydrogène qui, ajoutés aux 50 m3 de mélan ge ci-dessus donneront 70 m3. d'un gaz ayant environ 4. 200 calories et 15 % d'oxyde de carbone.
Dans l'exemple envisagé ci-dessus, l'hydrogène sera obtenu par exemple selon la méthode connue utilisant la réaction
2 Fe + 3 H20 = Fe2O3 + 3 H2 Au contact du fer chauffé au rouge, la vapeur d'eau se décompose en donnant de l'hydrogène; d'autre part le gaz à l'eau agissant par ses éléments réducteurs (hydrogène et oxyde de carbone) réduit l'oxyde ferrique formé en recons- tituant la vapeur d'eau et le métal. Cet exemple n'est d'ailleurs pas limitatif et tous les procédés connus de fabrication d'hydrogène, continus ou discontinus, par usage de catalyseurs ou sans catalyseurs peuvent être employés.
Sur la Fig. 1, on a,' représenté, d'autre part, schéma- tiquement en 2 un dispositif permettant de fournir un apport de calories supplémentaires en faisant circuler au- tour de cette cornue, d'une part les fumées ou gaz rési-
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duels provenant par 9 de l'atelier de fabrication d'hydro- gène et d'autre part les fumées'venant par 10 des gaz de soufflage produits en 3 durant!la période de soufflage du cycle de gazéification intégrale.
Les Figs. 2 et 3 représentent d'ailleurs deux types de cornues munies de carneaux pour la circulation des gaz de réchauffage .
Sur la Fig. 2, le carneau g. est parcouru par le gaz à l'eau extrait du gazogène et servant ensuite à fabriquer l'hydrogène.
Sur la Fig. 3, le carneau est parcouru par les fumées provenant de l'atelier de fabrication d'hydrogène ou des gaz de soufflage, ou par une combinaison convenablement réalisée de ces deux catégories de fumées.
Lé procédé décrit a l'avantage de réaliser la gazéi- fication totale du charbon, en n'egigeant qu'un seul appa- reil et non un appareil annexe producteur de gaz à l'eau, à partir du coke comme il a été envisagé dans la demande du 24 octobre 1928 précitée, on peut en outre obtenir un enrichissement complémentaire du gaz (soit par exemple dans le cas envisagé ci-dessus le pouvoir calorifique de 4. 200 à 4. 500 calories) par cracking de gas oil par exem- ple, ou par addition d'un gaz riche quelconque, tel que méthane ou acétylène, ou gaz réiduel d'un cracking ou tout autre gaz à haut pouvoir 'calorifique.
Ce procédé pos- sède également l'avantage de pouvoir fonctionner sans apport extérieur de vapeur ou force motrice , les récupérations et dispositifs thermiques envisagés selon des procédés connus fournissant en quantité suffisante la vapeur et la force! motrice.
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"PROCESS FOR DIRECT OBTAINING A TOWN GAS BY GAZEIFI- @ CATION DU COAL"
Subject to a first patent application filed in FRANCE, January 22, 1929, in the name of the Company known as: CONTINENTAL COMPANY FOR THE MANUFACTURING OF COUNTERS AND OTHER APPARATUS, residing in PARIS, and of which the aforesaid Company is the have right.,
All the processes used to date to obtain town gas use the distillation of coal, completed or not completed with gases from ancillary manufacturing:
water gas, double gas, integral gas, etc ..., but none of these ancillary devices which carry out the gasification, either of coal or of coke,
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does not on its own make it possible to produce a gas that meets the physical charac- teristics and chemical composition required in France for town gas. In its patent application of October 24, 1928, for: "Process for the combined manufacture of gaseous compounds the mixture of which has the characteristics of gas used in France as town gas", the applicant notably envisaged a combination of various methods of manufacture of industrial gases in which use was made, in particular, of the hydrogen produced by starting from gas with water obtained by means of an auxiliary apparatus generating said gas with water.
The present invention relates to a process for the direct obtaining of a town gas based on the use of hydrogen, produced by means of water gas serving as a reducing agent, but in which this gas is used as a reducing agent. The water does not come from an auxiliary apparatus, but is taken from the integral gasification apparatus itself.
It has already been proposed to extract part of the gas with water produced in an integral gasification apparatus, in particular in the processes forming the subject of French patents No. 624739 of November 17, 1926; in the name of the Company known as: DELLWIK PLEISCHER WASSERGAS Ges. m.b.H., and n 632.826, of April 15, 1927, in the name of Otto MISCH. But in these processes the water gas is extracted to be burnt at the base of the retort and promote the phenomena of distillation in this retort.
According to the present invention, on the contrary, the water gas extracted is no longer burnt at the base of the retort, but is sent to an auxiliary device producing hydrogen according to well-known methods, and the hydrogen is obtained. mixed with the gas produced by the gasification apparatus.
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The result of this extraction of part of the gas from the water produced is a reduction in the number of calories supplied to the retort by the sensible heat of said gas to the water.
This reduction in sensible heat is such that it may or may not, depending on the operating methods, be prejudicial to the determination or maintenance of distillation in the retort. In the event that this is necessary, provision is made to compensate for the reduction in sensible heat either by circulating the gas to the water extracted, as soon as it leaves the gasifier, in suitably established flues in the surrounding area. of the retort, or by supplying the retort with an additional supply of calories by the effect of a circulation of fumes or residual gases from the production of hydrogen.
For the same purpose, it is also possible to provide the retort with a supply of additional calories by circulating fumes from the blowing gases produced in the integral gasification cycle and collected either at the outlet of their path in the pipes. devices, or at a point along this path. Finally, it will of course be possible to combine these different means.
The description which will follow, with reference to the appended drawing, given by way of example, will make it clear how the invention can be implemented.
Fig. 1 diagrammatically represents a town gas production installation produced according to the invention.
Figs. 2 and 3 schematically show in vertical section different types of retorts fitted with a device
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heat recovery intended to compensate for the reduction in sensible heat provided inside the retort by soot from the reduction in the volume of gas circulating in said retort.
In Fig. 1, part of the water gas produced in 1 in the gasifier of an integral gasification apparatus, is directed along? ¯, into the retort 2 of the gasifier and the integral gas obtained at the outlet of the retort is then sent in the known manner at 3 in devices normally following the gasifier (gas superheater, steam superheater, barrel, condensers., etc ...,) while the other part of the gas to l The water produced in 1 is sent next to the hydrogen production plant 5.
The integral gas coming from 3 and arriving by 4 as well as the hydrogen coming from 5 by 6 are then mixed, either by 6 bis, inside the gas superheater, or after the barrel or the condenser by 6 ter, and the 'in 7 a gas is obtained which meets the characteristics of town gas.
It emerges from the foregoing that a gas meeting the characteristics required in France, for example calorific value 4,200, CO content 15%, is obtained by mixing:
1 - Integral gas obtained in an integral gasification gasifier, part of the water gas produced in the lower zone of the integral gasification apparatus being extracted during manufacture.
2 - Hydrogen obtained by starting from the gas with water extracted as indicated above and acting as reducing gas, in any of the known processes for the manufacture of hydrogen.
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By way of example, the proportions of the elements of the final gas mixture can be obtained as follows:
If, for example, we assume that 100 m3 of integral gas are made up of 75 m3 of water gas and 25 m3 of distillation gas (with or without tar gas), 2/3 of the gas will be distracted. water, ie 50 m3 before it is mixed with the distillation gas; under these conditions, the final gas will comprise 25 m3 of water gas, 25 m3 of distillation gas and will have as characteristic approximately 40,600 calories and 20 to 25% of carbon monoxide. The 50 m3 of water gas removed from the gasifier will be used to produce 20 m3 of hydrogen which, added to the 50 m3 of mixture above, will give 70 m3. of a gas having about 4,200 calories and 15% carbon monoxide.
In the example considered above, the hydrogen will be obtained for example according to the known method using the reaction
2 Fe + 3 H20 = Fe2O3 + 3 H2 On contact with red-hot iron, water vapor decomposes to give hydrogen; on the other hand, the water gas acting by its reducing elements (hydrogen and carbon monoxide) reduces the ferric oxide formed by reconstituting the water vapor and the metal. This example is moreover not limiting and all the known processes for the production of hydrogen, continuous or discontinuous, by the use of catalysts or without catalysts can be used.
In Fig. 1, there is shown, on the other hand, diagrammatically at 2 a device making it possible to supply an additional supply of calories by circulating around this retort, on the one hand the fumes or residual gases.
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duels coming from 9 from the hydrogen fabrication shop and on the other hand the fumes from 10 blowing gases produced in 3 during the blowing period of the integral gasification cycle.
Figs. 2 and 3 also show two types of retorts provided with flues for the circulation of the heating gases.
In Fig. 2, the flue g. is traversed by the water gas extracted from the gasifier and then used to manufacture hydrogen.
In Fig. 3, the flue is traversed by the fumes from the hydrogen manufacturing workshop or from the blowing gases, or by a suitably produced combination of these two categories of fumes.
The process described has the advantage of carrying out the total gasification of the coal, by using only a single device and not an additional device producing gas with water, from coke as has been envisaged. in the aforementioned application of October 24, 1928, it is also possible to obtain an additional enrichment of the gas (ie for example in the case envisaged above the calorific value of 4,200 to 4,500 calories) by cracking of gas oil for example - Pole, or by adding any rich gas, such as methane or acetylene, or residual gas from a cracking or any other gas with high calorific value.
This process also has the advantage of being able to operate without external input of steam or motive force, the recoveries and thermal devices envisaged according to known processes providing sufficient steam and force! motor.