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Procédé et dispositif pour la fabrication de gaz pauvres en oxyde de carbone.
Pour réduite la teneur d'un mélange gazeux en CO toxique ou pour éliminer complètement ce dernier gaz ( détoxication du gaz) on fait appel des procédés connus, dans lesquels la matière de réaction est de la chaux dans lesquels on opère suivant les équations ci-après
EMI1.1
Ca0 CO. H30 Ca C03 Ii2o 11 2 Ca0 C02 II- 00 . MO " 3 Ca C0i * H2 21 2 caO p C il- (X)2 + 2 H20e 2 Ca C03 .. 2 Fi2 3) , Ces phases de ré action ont lieu à 5002 C environ.
Pour rendre à la matière de réaction son pouvoir 4*-réaation- nel, on la chauffe à 800 jusque 900ec: Ca CO:3 a Ca 0 00 2 La présente invention concerne la réalisatinqlirecte de ces eérréactions connues dans les opérations les plus diverses donnant lieu la fabrication des'gaz, pour obtenir
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déjà au moment de la production du gaz une teneur aussi faible que possible du gaz en CO, à l'aide des quantités de chaleur qui se dégagent et qui deviennent disponibles au cours de cette fabrication et en utilisant tout au moins partiellement, les appareils de fabrication du gaz, résulta;-; que l'on obtient par la transformation de CO en CO2 avec production de H2, Le processus de transformation du CO, c'est-à-dire la détoxication du gaz, est par ce procédé,rendue économique.
L'invention ne vise pas l'élimination complète du CO du gaz ou la détoxication complète de ce dernier, ce qui d'ailleurs n'est pas possible non plus, parce que presque chaque gaz contient en plias de CO, encore d'autres substances toxiques Le but de l'invention consiste à produire un gaz de ville su fissamment pauvre en CO pour les besoins de la pratique et de de façon écom&que et sans modification essentielle de ses propriétés combustibles.
Le procécé confor me à l'invention est applicable à toutes sortes de gaz, c'est-à-dire aussi bien au gaz à l'eau ou aux gaz analogues produits par voie dis- continue, qu'à tous les gaz produits de façon continue tels que 1 e gaz de gazogène ou le demi-gaz à l'eau ou encore le gaz d'éclairage ou des mélanges de ces gaz tels que le gaz double. Suivant l'invention le procédé s'adapte parfaitement à la production du gaz à obtenir, tant pendant la réaction que pendant la régénération de la matière de réaction et quand au dispositif utilisé pour la réalisation du procédé on utilise soit en totalité, soit en majeure partie, le dispositif corres- pondant servant à la fabrication du gaz.
C' est ce qu'on montrera à l'aide des exemples de réalisation qui vont être décrits et exposés plus loin avec référence aux dessins schématiques annexés
On produit du gaz à l'eau pauvre en CO, par le procédé discontinu connu, en deux phases alternatives. On modifie l'ins- tallation de fabrication du gaz en ce sens que la chambre de combustion ( l'accumulateur de chaleur) le carburateur et
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le surchauffeur peuvent servir à recevoir la matière de réac- tion ,
ou bien que celle-ci se trouve dans une autre chambre distincte au gazogène et dans laquelle ont lieu lesopérations de transformation suivant Ses équations 1 à 3 et l'opération de régénération suivant 1 équation 4 Dans la période de gazéification les réactions se font à 500 C environ et dans la période :le soufflage à chaud la matière de réaction est régénérée à 800 -900 C environo Les doux opérations peuvent être provoquées au cours de la production du gaz à l'eau ou d'un gaz ou mélange gazeux analogue au gaz à l'eau. On réaliâe ensuite le procédé de la façon suivante.
On introduit dans le gazogène, par couches, du coke, du charbon et de la chaux, ou au lieu de celle-ci, les oxydes ou carbonates pouvant la remplacer ('de préférence de l'ankérite, c'est-'à-dire un mélange naturel de carbonate de calcium et de carbonate de fer) ou des hydroxydes ( par exemples des métaux alcalins, des métaux alcalino-terreux ou des métaux liurds et on réalise l'opération périodique de fabrication du gaz à l'eau. Les réactions et la régénération de la matière de réaction ont lieu de la même façon que lorsque cette matière se trouve dans une chambre distincte du gazogène à cette exception près que la matière de réaction est détournée, le cas échéant au moyen d'appareils mécaniques ,
en même temps que les scories de la matière de gazéification, scories qui restent aptes la production du gaz.. La matième réactionnelle extraite du gazogène peut être séparée desscories par un triage et être réintroduite dans le gazogène, le cas échéant après avoir été régénérée par chauffage ( grillage ), Lorsqu'il s'agit de gaz de gazogène ou demi-gaz à l'eau ou encore de gaz analogues, tous pauvres en CO, obtenus par un procédé par voie continue, la transformation du CO et la régénération de la matière de réaction peuvent avoir lieu le cas échéant par l'amenée alternative dans le gazogène ou dans
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la chambre dans laquelle se trouve la matière de réaction d 'un excès de vapeur d'eau et d'un excès d'air.
La tempe rature d'environ 500 à 6002 C nécessaire pour la réaction et la température d'environ 800-900 C nécessaire pour la régénéra- tion peuvent être réglées directement à l'aide de l'excès alternatif de vapeur et d'air, sans qu'on soit obligé de renoncer à la continuité de la production du gaz. Ce procédé décrit en dernier lieu peut être appliqué aussi avantageusement. dans la fabrication dite continue du gaz à l'eau;
Enfin, on peut aussi effectuer le chauffage de la matière de réaction par voie de régénération d'après le principe :le Siemens à l'aide d'une installation qui sera décrite plus loin.
Ce procédé qu'on met en oeuvre de préférence a moyen de deux chambres dans lesquelles suivant l'invention, se trouve la masse de réaction, convient bien de préférence pour le mode de fabrication du gaz qui a .ieu par voie continue et sans intermittences ( par exemple la fabrication du gaz d'éclairage dans des cornues, des chambres de fours etc, ou la fabrication du gaz pauvre dans des gazogènes, etc). Le chauffage'des chambres de récupération peut se faire par la chaleur propre du gaz produit avec une combustion supplémen- taire, dans les chambres de régénération, d'une partie du gaz produit, combustion ayant lieu au moyen de gaz de chauffage étrangers qu'on fait bruler dans les chambres de régénération, ou par le chauffage de ces chambres de l'extérieur au moyen d'une source de chaleur étrangère extérieure.
Le chauffage des chambres de régénération et le chauffage, suivant l'in- vention, de la matière de réaction qui s' y trouver pour la réaction et la régénération dans les conditions de tempé- rature optima indiquées, suivant l'invention, avec et sans vapeur d'eau) peutent aussi être réalisé par l'utilisation de la chaleur d'échappement d'une source de chaleur étrangère extérieure.
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Ainsi qu'on l'a déjà dit, l'application des réactions sur lesquelles est basé le procédé à l'aide de CaO servant -l'agent de réaction est connue. Ce qui est toutefois nouveau, cest l'utilisation de cette matière déjà dès la production des gaz dans une installation de fabrication de gaz fournis- sant un gaz prêt à servir, pauvre en CO et enrichi en H2, On a constaté qu'il est avantageux d'ajouter à la chaux des oxydes hydroxydes ou des carb&nates d'autres métaux ( seuls ou mélangés avec de l'ankérite par exemple ceux des métaux alcalins ou des métaux alcalino-terreux , du fer, du chrome, du nickel, du cobalt ou du zinc On décrira en principe ci-dessous à l'aide d'exemples de réalisation,
les installations nécessaires pour la réalisa- tion du procécé donforme à 1 invention Ces installations constituent une partie essentielle de l'invention en ce sens que la succession correcte des appareils est une condition essentielle de la réussite du procédé et de sa réalisation économique. Autrement dit, on n'obtient l'effet cherché qu'en montant à l'endroit voulu ie l'installation la chambre contenant la matière de réaction pour la conversion du CO, Quant à l'ins- tallation même de fabrication du gaz, elle peut être quelconque, mais on utilisera de préférence, pour la mise en pratique du procédé conforme à l'invention, des gazogènes comportant des chaudières à vapeur et construits en substance comme ceux qui sont décrits dans les brevets autrichiens 101466 et 114467.
C'est à l'aide de ces gazogènes que le procédé peut être appliqué dans les meilleurs conditions au double point de vue industriel et économique,
Les fige 1, 2 et 3 des dessins annexés représentent trois installations différentes de fabrication du gaz, au moyen desquelles l'invention petit être,mise en pratique,
L'installation représentée enfig<, 1 montre schématiquement le montage en série d' un gazogène ordinaire a monté dans un
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massif en maçonnerie ou refroidi par de l'eau, pour la fabrica- tion du gaz à l'eau, d'une chambre de combustion b ( chambre d'allumage, accumulateur de chaleur, carburateur ) et de la chambre c, qui contient la matière de réactionk, ( CaO ou autre matière) pour la conversion du 00 en CO2 avec production de H2.
Au-dessus de cette chambre se trouve une cheminée cl. e dispositif de queue de ce groupe d'appareils est l'épura- teur,d,dans la partie Inférieure duquel se trouve l'otu- rateur hydraulique dl. Le fonctionnement de cette installation est le suivant :
On procède alternativement au " soufflage à chaud " et à la gazéification, celle-ci ayant lieu uniquement d'en bas ou alternativement d'en bas et d'en haut.
L'air servant au soufflage à chaud entre dans le gazogène a par la conduite d'air e ou el, le registre à air 1 étant ouvert, tandis que les gaz de soufflage à chaud entrent dans l'accumulateur de chaleur ( carburateur ) b par la conduite g, le registre à gaz 3 étant ouvert, et par la conduite Ils y cèdent de façon connue une partie de leur chaleur au cloison- nage en matière réfractaire, grace au fait que de l'air secon- daire venant de la conduite d'air e2 est introduit dans l'ac- cumulateur de chaleur, le registre 2 étant ouvert et fait brûler le Co des gaz de soufflage à chaud.
Les gaz de combustion chauds passent alors de l'accumulateur de chaleur par la conduite g3 dans la chambre c qui contient la matière de réac- tion k disposée comme habituellement, qui suivant k'invention, est nécessaire pendant la période ultérieure de gazéification pour la conversion du CO en CO2 avec production simultanée de H2. Les gaz de soufflage à chaud s'échappent ensuite par la cheminée C1, le clapet 10 étant ouvert. Le cas échéant on peut aussi introduire de l'air dans la chambre c par le regis- tre ouvert 2 et par la conduite d'air e3, pour y faire brûler encore le CO qui peut rester dans les gaz de la combustion de
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la période de soufflage à chaud et ppur porter la matière de réaction k à la température de conversion nécessaire.
Pendant le soufflage à chaud, la matière de réaction qui a absorbé le CO2 pendant la période précédente de gazéification, est simultanément régénérée. Le CO2 libéré s'échappe par la chemi- née c1. La matière de réaction est donc rendue de nouveau capable de réagir, au cours de la période de soufflage chaud pour l'absorption de CO2.
Chaque période de soufflage à chaud est suivie d'une période, de gazéification. Le processus est le suivants
En fermant les registres à air, 1, 2 et 2' on arrête l'arrivée de l'air dans les conduites e, e, e2 et e3 qui aboutissent aux appareils a, b, et c. Le registre à gaz 3 reste ouvert lorsque la gazéification a lieu e d'en bas" et le registre à gaz 4 reste ouvert lorsque la gazéification alieu d'en haut".
Le registre à gaz 5 ne sert qu'à la sortie des cendres folles, La gazéification se produit par litxoduction dans le gazogène a', de vapeur d'eau venant des conduites f et f2, le registre à vapeur 9' étant ouvert dans le cas de la gazéification par en haut et de vapeur venant des conduites f et fl les registres à vapeur 6 et 9 étant ouverts dans le cas de la gazéification par en base
Lorsque la gazéification a lieu Il d'en haut" le gaz à 117,au ainsi produit sort du gazogène a par les conduites à gaz gl et g2 pour entrer dans l'accumulateur de chaleur b et il sort de celui-ci par la conduite g3, pour enfin entrer dans la -chambre c,
dont le clapet 10 est fermée Le gaz à l'eau pauvre en CO et enrichi en H2 sort de la chambre c par l'ouverture 13 et entre dans l'épurateur d en passant par la conduite g4 et à travers l'obturateur hydraulique de sûreté d1. Lorsque la gagéification a lieu d'en bas le trajet est le même, sauf que le gaz à l'eau produit passe par la conduite g au lieu de passer par la conduite gl.
Pour augmenter dans la mesure du possible la conversion
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de CO en CO2 et la production en H2, on introduit de la vapeur pendant la période de gazéification dans 1' accumu-lateur de chaleur b en oàvrant le registre à vapeur 7, et dans la chambre c, par la conduite de vapeur f3 en ouvrant le regis- tre ,à vapeur 8.
Dès que la température a baissé, à 1a fin de la période de gazéification, suffisamment pour produire un gaez à l'eau de la qualité voulue, on recommence le soufflage à chaud. Ainsi qu'on l'a déjà dit, ce soufflgge à chaud rend à la matière de réaction k sa capacité d'entrer à nouveab en réaction. Le remplacement de cette matière est opéré après des périodes de fonctionnement assez longues, la matière à remplacer étant extraite par l'ouverture 12 et la nouvelle matière étant introduite dans la chambre c par l'ouverture IL].
Ainsi qu'on l'a déjà dit, le procédé conforme à l'invention peut être appliqué très avantageusement au moyen d'un gazogène construit d'après le brevet français N2603536 et relié, de la façon représentée dans la fig, 1 à une chambre c destinée à contenir la matière de réaction. Le fonctionnement est aaalogue à celui qui a été décrit- en regard de la fig.1.
L'installation représentée dans la fige 2 montre encore schématiquement la combinaison, avec la chambre c, d'un gazogène de fabrication de gaz à l'eau, combiné avec une chaudière à vapeur, construit et fonctionnant suivant les brevets français Nos. 603535 et 672271, Le gazogène utilisé dans ce cas, conr- biné avec un générateur de vapeur, comporte, au lieu des tubes de chauffage du générateur, dans l'enveloppe extérieure du gazogène enveloppe servant de chambre à gaz, un cloisonnage en matière réfractaire servant d'accumulateur de chaleur. Dans l'installation représentée par la fig. 2 la chambre de com- bustion b, agencée comme dans la fig. 1 est montée dans le gazogène lui-meme.
La matière à gazéifier contenue dans la cuve du gazogène a, cuve qui est constituée par des tubes a 1 conformes au brevet français N 672271, cède d'abord de la
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chaleur au générateur tubulaire all. Les tubes de ce générateur reçoivent en butre de la chaleur de la chambre à gaz de l'enveloppe b, par suite du rayonnement du cloison- nage réfractaire qui s'y trouve et qui est chauffé pendant la période :
le soufflage à chaud, Cette disposition présente en ce qui concerne le procédé conforme à l'invention, l'a- vantage que toute la chaleur des gaz de soufflage à chaud de l'opération de production du gaz à l'eau n'est pas utilisée exclusivement pour la production de la vapeur, mais qu'il reste encore assez de chaleur pour la régénération de la matière de réaction k contenue dans la chambre c. Néanmoins la quantité de vapeur produite dans l'enveloppe ou chambre à gaz extérieure du gazogène, grâce au cloisonnage en matière réfractaire et de sa chaleur de rayonnement, suffit pour activer sensiblement l'enrichissement du gaz en hydrogène par l'apport de vapeur dans la chambre c, en plus de la quantité de vapeur nécessaire pour la production du gaz à 1' eau..
Le fonctionnement de cette ànstallation en substance est le suivante
On procède alternativement au soufflage à chaud et à la gazéification, comme dans l'installation représentée par la fig. 2 Le soufflage à chaud peut avoir lieu d'en bas seulement ou alternativement 3 en haut et 3 en bas.
L'air nécessaire au soufflage à chaud entre dans la cuve du gazogène a, le registre à air 1 étant ouvert, par la conduite el et provient de la conduite d'air e Le registre 'il gaz 3 est femmé, et le réglette à gaz le de g2 est ouvert Les gaz de soufflage à chaud sortant de la cuve a passent par la conduite g2 et entrent dans l'enveloppe ou chambre à gaz extérieure b dans laquelle se trouve le cbisonnage en briques réfractai- res ( accumulateur de chaleur).
En faisant arriver de l'air par la conduite e2, le registre à air 2 étant ouvert, on fait brûler les gaz de soufflage à chaud dans l'enveloppe ou
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chambre à gaz b et ces gaz y chauffent non seulement l'accumulateur de chaleur, mais encore, par cette enveloppe, les tubes a 1 qui constituent la cuve du gazogène. Les gaz de la combustion des gaz du soufflage à chaud passent, avec les gaz contenus dans cette enveloppe et non encore brûlés à travers le registre à gaz 15, qui est ouvert, en- trent dans la conduite g3 et arrivent ainsi à la chambrec.
Pour le reste le fonctionnement est exactement le meme que celui qui est décrit en regard de la fig, 1, de sorte qu'aucune autre description détaillée n'est nécessaire.
Pendant la période de gazéification on prélevé de la vapeur d'eau à lachaudière secondaire a2.
Les formes de réalisations représentées à titre d'exem- ple dans les fig, 1 et 2, des installations serrant à la mise en pratique eu procédé conforme à l'invention peu-? vent naturellement subit différentes mmdifications. La seule chose essentielle est que l'on doit toujours pré- voir, dans toutes les installations quelles quelles soient une chambre c contenant la matière de réaction k nécessaire pour la réalisation du procédé, à moins que cette matière ne soit introduite dans le gazogène ou autre appareil de production du gaz ( four de distillation, cornues, etc) en même temps que la matière à gazéifier.
La chambre u ne sert d'ailleurs pas seulement de dispositif pour la mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention dans la fabrication du gaz à l'eau mais ellepeut aussi servir pour la fabri- cation de tout autre gaz ou mélange gazeux quel qu'il soit, lorsque s'agit de transformer CO en CO2 avec production de H2 ou enrichissement en H2 à l'aide d'une matière de réaction à laquelle on peut rendre , après transformation son pouvoir de réaction par chauffage et expulsion de CO2.
L'installation représentée dans la fig. 3 est un exem. ple de réalisation d'une installation destinée à l'applica-
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tion du procédé de transformation de CO suivant l'invention à la fabrication de gaz par un procédé continu de fabrica- tion d'après le principe de récupération de Siemens.
L'ins- tallation est constituée principalement par un gazogène , par exemple un gazogène combiné avec un générateur de vaper a pour la fabrication continue d'un gaz, et par deux chambres e régénération cl et c2 de construction semblable, con- tenant la matière de réaction k et agencées, dans cet exemple de réalisation, en vue du chauffage *intérieur par la chaleur même du gaz produit et en vue d'un chauffage supplémentaire par la combustion périodique de quantités partielles de ce gaz, Un branchement e 1 partant de la conduite de gaz e abouti au gazogène tandis que les branchements, e2, e3, e4, et e5, e6 etc.. aboutissent aux chambres de régénération.
Pour la réalisation du procédé conforme à l'invention la conduite de gaz e contient des organes 3 arrêt ou obturateurs 1,2,3,4.
Au sortir du gazogène, le gaz produit et contenant 00 est conduit par g, gl et g2 en cl et c2, les manoeuvres né ces- saires étant effectuées par une ouverture et une fermeture systématises des obturateurs 5 et 6 montés dans les condui- tes de gaz. Une conduite :le vapeur f partant du gazogène comporte en outre des branchements f1, f2 confisant à en et c2. En outre un brahchement f3 partant de f aboutit au gazogène lui-même au-dessous de la grille (vapeur arrivant en bas). f1, f2 et f3 contiennet des obturateurs 11,12, 13 pour l'ouverture et la fermeture systématiques de l'arrivée de la vapeur en vue de la mise en pratique suivant l'invention du procédé dont il s'agit.
Des condittens de gaz g3, g4 et g5 servantévacuer le gaz de cl et de c2 après l'ovation de transformation, g3 et g4 contiennent également des organes d'arrêt 7 et 8 pour l'ouverture et la fermeture systématiques en vue de la mise en pratique du procédé conforme à l'invention.
Un branchement g6 partant de g5 comporte des obturateurs 9 et 10 pour l'ouverture et la fermeture systématiques. C sert
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aafaire arriver une partie du gaz produit (dont le CO est déjà transformé dans cet exemple de réalisai,ion),, gaz qui est brûlé périodiquement dans cl et c2 ppur chauffer la matière de réaction k le cas échéant et pour la porter à la température de régénération, Les gaz de la combus- tion, gaz qui contiennent aussi le CO2 expulsé de la matière.de réaction au cours de sa régénération, sortent de cl et de c2 par les cheminées c1 et c", les obturateurs étant ouverts.
Le procédé de transformation de CO en CO2 avec enrichissement simultané en H2 et avec expulsion ultérieure du CO2 hors de la matière de réaction est dans le dispositif décrit, réalisé de la façon suivante :
En produit de façon continue du 'gaz en a et ce gaz encore chaud traverse cl ou c2, où son CO est transformé en 002 avec production de H2 par le contact avec K en présance de vapeur d'eau à la température de 500 à 600 C qui . est nécessaire à la réaction. Pendant que la transformation a lieu par exemple en c2, k est régénéré en cl à la tempé- rature de 800 à 9002 C nécessaire à cette régénération, c'est-à-dire que k est débarrassé du CO2 absorbé auparavant.
!Au bout d'un certain temps, lorsque les températures mptima indispensables à la réalisation du procédé n'existent plus dans les chambres cl et c2 on effectue le changement, la réaction ayant alors lieu en cl et la régénération de la matière de réaction en c2. Le même jeu se répète continuel- lement avec ces opérations alternatives.
La position des organes d'arrêt dans les conduites ( de gaz, d'air et de vapeur) variera haturellement pour c1 et c2 pour chaque opération; cette position sera la suivante : a) réaction dans c 1 et réservation dans c 1 : ouverts ;6,8,12, 5, 9 et clapet de c2 fermés: 5,4,10, 13, 7 et clapet de cl b) réaction dans c1 et régénérationdans c2
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ouverts5, 7, 11, 4, 10 et clapet de cl fermés: 3, 9, 6, 12, 8 et clapet de c2, Revendications.
1/ Procédé de fabrication de gaz pauvres en CO par la transformation du 00 en d'autres gaz à l'aide d'une matière de réaction contenant CaO, caractérisé en ce que la réac- tion de transformation du Co en présence de vapeur de H20, ainsi que la régénération de la matière de réaction ont lieu pendant la phase de production du gaz, ce qui fait que les quantités de chaleur libérées au cours de cette opération peuveht servir pour la réaction aussi bien que pour la régénération de la matière et que la production de gaz pauvres enCO est ainsi rendue économique..
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Process and device for the production of gases poor in carbon monoxide.
In order to reduce the content of a gas mixture of toxic CO or to completely eliminate the latter gas (detoxification of the gas), known methods are used, in which the reaction material is lime in which one operates according to the equations above. after
EMI1.1
Ca0 CO. H30 Ca C03 Ii2o 11 2 Ca0 C02 II- 00. MO "3 Ca C0i * H2 21 2 caO p C il- (X) 2 + 2 H20e 2 Ca C03 .. 2 Fi2 3), These reaction phases take place at approximately 5002 C.
To restore the reaction material to its 4 * -reaational power, it is heated at 800 to 900ec: Ca CO: 3 to Ca 0 00 2 The present invention relates to the direct realization of these known reactions in the most diverse operations giving place the manufacture of gas, to obtain
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already at the time of gas production as low a CO content as possible in the gas, using the quantities of heat which are given off and which become available during this production and by using, at least partially, the gas production, resulted; -; that is obtained by the transformation of CO into CO2 with production of H2, The process of transformation of CO, that is to say the detoxification of gas, is by this process, made economical.
The invention does not aim at the complete elimination of CO from the gas or the complete detoxification of the latter, which moreover is not possible either, because almost every gas contains in layers of CO, still others. Toxic substances The object of the invention is to produce a town gas which is crackly low in CO for practical purposes and in an economical manner and without essential modification of its combustible properties.
The process according to the invention is applicable to all kinds of gases, that is to say both to water gas or to similar gases produced discontinuously, as to all gases produced by gas. continuously, such as the gasifier gas or the water half-gas or else the lighting gas or mixtures of these gases such as the double gas. According to the invention, the process is perfectly suited to the production of the gas to be obtained, both during the reaction and during the regeneration of the reaction material and when the device used for carrying out the process is used either entirely or mainly part, the corresponding device used for the production of gas.
This will be shown with the aid of the exemplary embodiments which will be described and explained below with reference to the attached schematic drawings.
CO-poor water gas is produced by the known batch process in two alternating phases. The gas production plant is modified in that the combustion chamber (the heat accumulator) the carburetor and
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the superheater can be used to receive the reaction material,
or else that it is in another separate gasifier chamber and in which take place the transformation operations according to Its equations 1 to 3 and the regeneration operation according to equation 4 In the gasification period the reactions take place at 500 C approximately and in the period: hot blowing the reaction material is regenerated at 800 -900 C approximately o Mild operations can be caused during the production of water gas or a gas or gas mixture similar to gas to water. The process is then carried out as follows.
Coke, carbon and lime are introduced into the gasifier in layers, or instead of the latter, the oxides or carbonates which can replace it ('preferably ankerite, that is to say say a natural mixture of calcium carbonate and iron carbonate) or hydroxides (for example alkali metals, alkaline earth metals or hard metals and the periodic operation of manufacturing gas with water is carried out. reactions and regeneration of the reaction material take place in the same way as when this material is in a chamber separate from the gasifier, except that the reaction material is diverted, if necessary by means of mechanical devices,
at the same time as the slag from the gasification material, which slag remains suitable for gas production. The reaction material extracted from the gasifier can be separated from the slag by sorting and reintroduced into the gasifier, if necessary after having been regenerated by heating (roasting), In the case of gasifier gas or water half-gas or even similar gases, all low in CO, obtained by a continuous process, the transformation of CO and the regeneration of The reaction material can optionally take place via the alternate feed in the gasifier or in
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the chamber in which there is the reaction material of excess water vapor and excess air.
The temperature of about 500 to 6002 C required for the reaction and the temperature of about 800-900 C required for the regeneration can be controlled directly by using the alternating excess of steam and air, without having to give up the continuity of gas production. This last described method can also be applied advantageously. in the so-called continuous manufacture of gas to water;
Finally, it is also possible to heat the reaction material by means of regeneration according to the principle: the Siemens using an installation which will be described later.
This process, which is preferably carried out by means of two chambers in which, according to the invention, the reaction mass is located, is preferably well suited for the method of manufacturing the gas which takes place continuously and without intermittences. (for example the manufacture of lighting gas in retorts, furnace chambers, etc., or the manufacture of lean gas in gasifiers, etc.). The heating of the recovery chambers can be effected by the own heat of the gas produced with an additional combustion, in the regeneration chambers, of part of the gas produced, combustion taking place by means of foreign heating gases which are not used. one burns in the regeneration chambers, or by heating these chambers from the outside by means of an external external heat source.
Heating the regeneration chambers and heating, according to the invention, the reaction material therein for the reaction and regeneration under the optimum temperature conditions indicated according to the invention with and without water vapor) can also be achieved by using exhaust heat from an external foreign heat source.
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As already stated, the application of the reactions on which the process is based using CaO serving as the reaction agent is known. What is new, however, is the use of this material already from the production of gases in a gas production installation supplying a ready-to-use gas, poor in CO and enriched in H2. It has been observed that it is advantageous to add to lime hydroxide oxides or carbnates of other metals (alone or mixed with ankerite, for example those of alkali metals or alkaline earth metals, iron, chromium, nickel, cobalt or zinc Will be described in principle below with the aid of exemplary embodiments,
the installations necessary for carrying out the process according to the invention. These installations constitute an essential part of the invention in the sense that the correct succession of the apparatuses is an essential condition for the success of the process and its economical realization. In other words, the desired effect is only obtained by mounting at the desired location, ie the installation the chamber containing the reaction material for the conversion of CO. As for the installation itself for the production of the gas, it can be any, but we will preferably use, for the practice of the process according to the invention, gasifiers comprising steam boilers and constructed in substance like those described in Austrian patents 101466 and 114467.
It is with the aid of these gasifiers that the process can be applied under the best conditions from both an industrial and economic point of view,
Figures 1, 2 and 3 of the accompanying drawings show three different gas manufacturing plants, by means of which the invention can be put into practice.
The installation shown in fig <, 1 shows schematically the series connection of an ordinary gasifier mounted in a
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solid masonry or water-cooled, for the manufacture of water gas, of a combustion chamber b (ignition chamber, heat accumulator, carburetor) and chamber c, which contains the reaction material (CaO or other material) for the conversion of 00 into CO2 with production of H2.
Above this bedroom is a key fireplace. he tail device of this group of devices is the scrubber, d, in the lower part of which the hydraulic valve dl is located. The operation of this installation is as follows:
The "hot blowing" and the gasification are carried out alternately, the latter taking place only from below or alternately from below and above.
The air used for hot blowing enters the gasifier a through the air line e or el, with the air damper 1 open, while the hot blowing gases enter the heat accumulator (carburetor) b through line g, the gas register 3 being open, and through line They give up there in a known manner a part of their heat to the partitioning of refractory material, thanks to the fact that the secondary air coming from the air line e2 is introduced into the heat accumulator, with register 2 open and causes the Co of the hot blowing gases to burn.
The hot combustion gases then pass from the heat accumulator through line g3 into chamber c which contains the reaction material k arranged as usual, which according to the invention is required during the subsequent gasification period for the gasification. conversion of CO to CO2 with simultaneous production of H2. The hot blowing gases then escape through the chimney C1, the valve 10 being open. If necessary, air can also be introduced into chamber c through the open register 2 and through the air line e3, in order to further burn the CO which may remain in the combustion gases of
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the hot blowing period and to bring the reaction material k to the necessary conversion temperature.
During hot blowing, the reaction material which has absorbed CO2 during the previous period of gasification is simultaneously regenerated. The released CO2 escapes through the chimney c1. The reaction material is therefore made capable of reacting again, during the period of hot blowing for CO2 absorption.
Each hot blowing period is followed by a gasification period. The process is as follows
By closing the air dampers, 1, 2 and 2 ', the arrival of air in the ducts e, e, e2 and e3 which leads to the devices a, b, and c is stopped. The gas register 3 remains open when gasification takes place from below "and gas register 4 remains open when gasification takes place from above".
The gas register 5 is only used for the exit of the loose ashes, The gasification takes place by the gasification in the gasifier a ', of water vapor coming from the pipes f and f2, the steam register 9' being open in the gasifier a '. case of gasification from above and of steam coming from the f and fl pipes, the steam registers 6 and 9 being open in the case of gasification from the base
When the gasification takes place II from above, the gas at 117, au thus produced leaves the gasifier a through the gas pipes gl and g2 to enter the heat accumulator b and it leaves the latter through the pipe g3, to finally enter room c,
whose valve 10 is closed The water gas poor in CO and enriched in H2 leaves the chamber c through the opening 13 and enters the purifier d passing through the pipe g4 and through the hydraulic shutter of safety d1. When the plating takes place from below, the path is the same, except that the water gas produced passes through line g instead of passing through line gl.
To increase the conversion as much as possible
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from CO to CO2 and the production of H2, steam is introduced during the gasification period in the heat accumulator b by oàvrant the steam register 7, and in the chamber c, through the steam line f3 in opening the register, steam 8.
As soon as the temperature has dropped, at the end of the carbonation period, enough to produce a water-based gas of the desired quality, the hot blowing is recommenced. As has already been said, this hot blowing restores the reaction material to its ability to react again. The replacement of this material is carried out after fairly long periods of operation, the material to be replaced being extracted through the opening 12 and the new material being introduced into the chamber c through the opening IL].
As has already been said, the process according to the invention can be applied very advantageously by means of a gasifier constructed according to French patent N2603536 and connected, as shown in FIG, 1 to a chamber c for containing the reaction material. The operation is analogous to that which has been described with regard to fig.1.
The installation shown in fig 2 still shows schematically the combination, with the chamber c, of a gasifier for the production of water gas, combined with a steam boiler, built and operating according to French patents Nos. 603535 and 672271, The gasifier used in this case, combined with a steam generator, comprises, instead of the heating tubes of the generator, in the outer casing of the gasifier casing serving as a gas chamber, a partitioning in refractory material serving as a heat accumulator. In the installation shown in FIG. 2 the combustion chamber b, arranged as in FIG. 1 is mounted in the gasifier itself.
The material to be gasified contained in the tank of the gasifier a, which tank consists of tubes a 1 in accordance with French patent N 672271, first yields
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heat to the tubular generator all. The tubes of this generator receive heat from the gas chamber of the casing b as a result of the radiation from the refractory partition which is there and which is heated during the period:
hot blowing, This arrangement has, with regard to the process according to the invention, the advantage that all the heat of the hot blowing gases from the operation of producing gas to water is not not used exclusively for the production of steam, but that there is still enough heat left for the regeneration of the reaction material k contained in the chamber c. However, the quantity of steam produced in the outer casing or gas chamber of the gasifier, thanks to the partitioning of refractory material and its radiant heat, is sufficient to appreciably activate the enrichment of the gas in hydrogen by the addition of steam in the chamber c, in addition to the quantity of steam necessary for the production of gas to water.
The operation of this installation in substance is as follows
Hot blowing and gasification are carried out alternately, as in the installation shown in FIG. 2 Hot blowing can take place from below only or alternatively 3 above and 3 below.
The air required for hot blowing enters the tank of the gasifier a, the air damper 1 being open, via the line el and comes from the air line e The gas register 3 is closed, and the strip to the gas of g2 is open The hot blowing gases leaving the tank a pass through the pipe g2 and enter the outer gas chamber or casing b in which the refractory brick casing is located (heat accumulator) .
By supplying air through line e2, with air damper 2 open, the hot blowing gases are burnt in the casing or
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gas chamber b and these gases heat there not only the heat accumulator, but also, through this envelope, the tubes a 1 which constitute the gasifier tank. The gases from the combustion of the hot blowing gases pass, together with the gases contained in this envelope and not yet burned, through the gas register 15, which is open, enter the line g3 and thus arrive at the chamber.
Otherwise, the operation is exactly the same as that described with reference to FIG. 1, so that no further detailed description is necessary.
During the gasification period, water vapor is taken from the secondary boiler a2.
The embodiments shown by way of example in Figs, 1 and 2, of installations tightening the practice of the process according to the invention can? wind naturally undergoes different modifications. The only essential thing is that one must always provide, in all installations whatever may be a chamber c containing the reaction material k necessary for carrying out the process, unless this material is introduced into the gasifier or other gas production apparatus (distillation furnace, retorts, etc.) at the same time as the material to be gasified.
The chamber u moreover not only serves as a device for carrying out the process according to the invention in the manufacture of water gas, but it can also be used for the manufacture of any other gas or gas mixture whatever. whether, when it comes to transforming CO into CO2 with production of H2 or enrichment in H2 using a reaction material to which we can return, after transformation its reactive power by heating and expulsion of CO2 .
The installation shown in fig. 3 is an exem. the realization of an installation intended for the applica-
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conversion of the CO conversion process according to the invention to the production of gas by a continuous production process according to the Siemens recovery principle.
The plant consists mainly of a gasifier, for example a gasifier combined with a vapor generator a for the continuous production of a gas, and two regeneration chambers cl and c2 of similar construction, containing the material. reaction k and arranged, in this embodiment, for the internal heating * by the heat itself of the gas produced and for additional heating by the periodic combustion of partial quantities of this gas, A branch e 1 starting from the gas line e leads to the gasifier while the connections, e2, e3, e4, and e5, e6 etc ... lead to the regeneration chambers.
For carrying out the process according to the invention, the gas line e contains stop members 3 or shutters 1,2,3,4.
On leaving the gasifier, the gas produced and containing 00 is conducted through g, gl and g2 in cl and c2, the necessary maneuvers being carried out by systematized opening and closing of the shutters 5 and 6 mounted in the conduits. gas. A pipe: the steam f leaving the gasifier further comprises connections f1, f2 confiding in and c2. In addition, a braking f3 starting from f ends in the gasifier itself below the grid (steam arriving at the bottom). f1, f2 and f3 contain shutters 11, 12, 13 for the systematic opening and closing of the inlet of the steam for the purpose of carrying out the process in question according to the invention.
Gas condensers g3, g4 and g5 serving to evacuate the gas from cl and c2 after the transformation ovation, g3 and g4 also contain shut-off devices 7 and 8 for the systematic opening and closing for the in practice, the process according to the invention.
A branch g6 from g5 has shutters 9 and 10 for systematic opening and closing. C serves
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to bring in part of the gas produced (of which the CO is already transformed in this example of an embodiment), gas which is periodically burned in cl and c2 p to heat the reaction material k if necessary and to bring it to the temperature The combustion gases, gases which also contain the CO2 expelled from the reaction material during its regeneration, exit from c1 and c2 through the stacks c1 and c ", the shutters being open.
The process for converting CO into CO2 with simultaneous enrichment in H2 and with subsequent expulsion of the CO2 from the reaction material is in the device described, carried out as follows:
In continuously produces' gas in a and this still hot gas passes through cl or c2, where its CO is transformed into 002 with production of H2 by contact with K in the presence of water vapor at a temperature of 500 to 600 Who is it . is necessary for the reaction. While the conversion is taking place, for example in c2, k is regenerated in c1 at the temperature of 800 to 9002 C required for this regeneration, that is to say that k is freed from the CO2 absorbed previously.
After a certain time, when the mptima temperatures essential for carrying out the process no longer exist in the chambers c1 and c2, the change is effected, the reaction then taking place in c1 and the regeneration of the reaction material in c2. The same game is repeated over and over again with these alternative operations.
The position of the shut-off devices in the pipes (gas, air and steam) will vary greatly for c1 and c2 for each operation; this position will be as follows: a) reaction in c 1 and reservation in c 1: open; 6,8,12, 5, 9 and valve of c2 closed: 5,4,10, 13, 7 and valve of cl b) reaction in c1 and regeneration in c2
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open5, 7, 11, 4, 10 and closed key valve: 3, 9, 6, 12, 8 and c2 valve, Claims.
1 / A method of manufacturing low-CO gases by converting 00 into other gases using a reaction material containing CaO, characterized in that the reaction of converting Co in the presence of H2O, as well as the regeneration of the reaction material take place during the gas production phase, so that the amounts of heat released during this operation can be used for the reaction as well as for the regeneration of the material and that the production of low CO gas is thus made economical.