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"PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE GAZ FORT ET DE SOUS-PRODUITS PAR
EMI1.1
oN A L'OXYGENE SOUS UNE PRESSION ELEVEE."
En vue de la production d'un gaz fort, c'est-à- dire d'un gaz présentant une valeur calorique plus élevée que celle qu'on attend du gaz de gazogène, on a récemment proposéla gazéification à l'oxygène suivie d'unevalori- sation du gaz brut, accompagnée de réactions catalytiques, et d'une élimination de l'anhydride carbonique inerte par lavage. Pour les besoins de la distribution à distance il est nécessaire, autant qu'on ne l'a pas effectué déjà avant la valorisation, de comprimer ce gaz jusqu'à la pression nécessaire après qu'on l' a débarrassé de l'hydrogène sulfu-
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ré et autres impuretés.
La préparation du gaz fort par ce procédé se heurte, toutefois, à des difficultés techniques et économiques imputables, avant tout, aux rendements encore insuffisants des appareillages et des procédés proposés aux dépenses auxquelles entrainent l'oxygène nécessaire et la compression de quantités de gaz considérables et à la dif- ficulté qu'il y a à régir les conditions de température dans le lit de combustible, si bien qu'on n'a encore rien fait connaitre de la réalisation industrielle de ces proposi- tions .
Pour éliminer ces difficultés , suivant l'invention, on effectue maintenant la gazéification des combustibles sous pression élevée avec de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène et des quantités abondantes de vapeur d'eau'; A l'oxygène on peut, dans certains cas particuliers, ajouter aussi de l'anhydride carbonique en outre ou au lieu de vapeur d'eau.
On connait certains types de gazogènes dite "à haute pression", mais ils ne fonctionnent pas, conne le veut l'in- vention, à une pression de plusieurs atmosphères ; au con- traire, ils servent à gazéifier du charbon finement granulé avec des pressions de vent atteignant à peu près 700mm. d'eau.
Cet excédent de pression sert principalement à assurer la traversée de la colonne de charbon contenu dans le gazogène et le gaz produit se trouve à la pression ordinaire. Il est vrai que d'autres propositions récentes préconisent la gazéification du semi-coke opérée sous pression avec de la vapeur d'eau, mais on se heurte ici, avec les moyens actuels de la technique, à des difficultés insurmontables, car l'exé- cution continue de la réaction endothermique du gaz à l'eau' comporte la production d'une chaleur dont l'introduction par surchauffage de la vapeur à haute tension jusqu'à des tempé-
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ratures supérieures à. 600 C. est techniquement impossible.
De plus, on a déjà proposéd'effectuer l'opéra- tion de gazéification à des températures aussi élevées que possible en employant, comme agent gazéificateur, de l'air sec ou additionné de quantités aussi faibles que possible de vapeur d'eau, l'opµration tant conduite sous une pression suffisamment élevée pour que son action et celle de la haute température produisent une large disso- ciation du goudron contenu dans le combustible et sa transfor- mation en hydrocarbures gazeux. On élève ainsi dans une faible mesure la valeur calorifique du gaz et l'on évite la formation d'éléments condensables tel que le goudron, l'huile etc....
Toutefois, ce procédé ne saurait être envisagé pour la distribution du gaz à distance ou dans les villes car ni la valeur calorique du gaz, si sa composition, ni surtout son poids spécifique, pas plus que sa teneur en hydrogène et en mono-oxyde de carbone ne permettent son affectation à cet usage.
Au contraire, la gazéification sous pression élevée, à l'aide d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène avec addition abondante da vapeur d'eau telle qu'elle est prévue par l'in- vention fournit un gaz de grande valeur riche en hydrogène. Le procédé suivant l'invention opàre, par exemple, de la façon suivante:
Dans le gazogène on fait pénétrer, comme agent ga- zéificateur, de l'oxygène sous pression auquel suivant l'in- vention et à la différence de la pratique antérieure, on ajoute des quantités suffisantes de vapeur d'eau pour qu'il s'ensuive un abaissement des températures de réaction tel que, sans tenir compte du fait que le gaz produit est notamment pauvre en oxyde de carbone, les difficultés relatives aux matériaux cons- tituant la cuve de gazogène et à la scorification des résidus de gazéification soient complètement évitées. De plus,cette
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vapeur d'eau peut être introduite avec une surchauffe, de 450 C. environ, parfaitement réalisable industriellement.
On peut donner à la pression sous laquelle l'agent gazéificateur est introduit une valeur suffisamment élevée pour qu'il ne soit plus nécessaire de comprimer le gaz soufflé en vue de son transport à distance et de son épuration, par exemple pour l'élimination de l'anhydride carbonique par lavage.
On supprime donc toute opération de compression puisque, sans frais supplémentaires considérables, la vapeur d'eau et lóxy- gène nécessaires pour la gazéification peuvent être d'avance produits sous la pression même à laquelle ils sont utilisés suivant l'invention. A l'inverse,dans tous les proc4dés anté- rieurement connus pour la production de gaz à distribuer à distance, le gaz produit, dont le volume représentait de 5 à 6 fois celui de l'oxygène utilisécomme agent gazéificateur, devait, avant ou après son épuration, être comprimé jusqu'à la pression nécessaire. C'est l'économie assurée par le nouveau procédé, du fait qu'il évite la compression, qui rend la ga- zéification aumoyen d'oxygène admissible avant tout du point de vue économique.
La réaction effectuée sous pression élevée présente cet autre avantage qu'elle s'accompagne d'un notable accroissement du débit volumétrique. On sait que, pour un combustible ayant une grosseur de grain donnée, la production de poussière et les risques de percement localisé du lit de combustion sont proportionnels au carré de la vitesse et directement proportion- nels au poids spécifique de l'agent gazéificateur;
il s'ensuit que, par comparaison avec le procédé habituel de gazéification sous une pression voisine de celle de l'atmosphère, à mesure qu'augmente la pression de gazéification on peut, de même, augmenter la charge par unité de section proportionnellement à la racine de cette pression, si bien que, tout-à-fait indépen- damment de l'augmentation de rendement déjà assurée par la
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gazéification à l'oxygène, on peut encore augmenter la cir- culation à travers le combustible dans une proportion, par exem- ple, voisine de 3,8 lorsque la gazéification, s'opère'au-dessous de 15 atmosphères.
De plus, dans le cas du procéda suivant l'invention, l'emploi d'une haute pression, joint à la forte saturation en vapeur d'eau, produit une notable amélioration du gaz fort par suite de la formation d'hydrocarbures complexes ( C H4, C2 H6,etc.) résultant de l'effet d'yydrogénation produit sur le combustible par l'hydrogène naissant.En ce qui concerne le processus général des réactions gazeuses, on sait que l'élévation des températures favorise la dissociation de ces composes complexes on déplaçant du c6té hydrogène l'équation de réaction.
D'autre part ,l'accrois- sement de la pression favorise le système à petits volumes, c'est-à-dire, dans le cas présent, la tonna/tien d'hydrocarbures complexes avecfixation d'hydrogène libre. Des essais ont montré , que ce procédé permet, notamment dans le cas de combustibles récents, de réaliser un processus continu de gazéification à des températures de 600 à 700 C., si bien que de basses températures et une forte pression influencent déjà dansle générateur le cours de la réaction dans le sens désiré de la formation d' hy- drocarbures. En outre, on peut obtenir une notable accélération de la réaction en ajoutant au combustible des substances à action catalytique.
Mais il y a particulièrement avantage à ce que,grâce à la basse température de gazéification et à l'action de la pression élevée, la formation d'oxyde de carbone soit modérée au profit de la formation d'anhydride carbonique afin que le gaz obtenu ait, comme on le désire, une faible teneur en oxyde de carbone, tandis qu'il est facile,par des procédés connus, d'éliminer l'anhydride carbonique constituant un élé- ment gazeux inerte, d'autant plus que le gaz soufflésuivant
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l'invention se trouve d'avance produit sous la pression voulue pour cette opération d'élimination de l'anhydride carbonique et que la compression nécessaire en d'autres circonstances est, par suite inutile. En même temps, la quantité d'oxygène nécessaire par mètre cube de gaz produit diminue à mesure que la pression augmente.
Le gaz produit par le procédé suivant l'invention peut être soumis directement à des procédés complénentaires d'épuration et de valorisation dont l'exécution est notablement facilitée et accélérée par la pression sous laquelle il se trouve déjà. Ce- ci s'applique en général à l'élimination des éléments conden- sables ou gazeux du gaz, soit par compression suivie d'un re- froidissement à basse température,soit par adsorption, soit par fixation chimique à l'aide de corps solides ou liquides, et en- fin à l'exécution de réactions catalytiques de transformation.
L'invention rend possible, par gazéification sous pression élevée, la transformation de combustibles maigres même médiocres, tels que le lignite, en un gaz fort qui, sous le rapport de son poids spécifique, de sa valeur calorique et de sa faible teneur en oxyde de carbone, correspond à la norme du gaz d'éclairage.
Les combustibles pulvérisés se prêtent d'une façon particu- lièrement avantageuse à un traitement par le procédé suivant l'invention. L'emploi des combustibles pulvérisas ou finement granules simplifie notablement l'introduction du combustible dans la chambre de réaction sous pression et l'évacuation des ré- sidus qui, aux basses températures de gazéification que comporte le procédé, demeurent sous forme de poussière. Evidemment, la réaction de gazéification ne se produit alors pas dans un lit de combustible immobile; au contraire, comme on le sait, on fait circuler la poussière de combustible, de préférence animée d'un mouvement tourbillonnaire, en sens contraire à celui du courant ascendant de gaz de réaction.
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Un mode d'exécution du procédé suivant l'invention consiste alors, par exemple, à faireruisseler dans une cuve maçonnée verticale ou oblique la poussière à gazéifier, tandis que l'agent gazéificateur sous haute pression est introduit par le bas de cette cuve dans laquelle il s'élève à contre sens de la poussière; en ce cas, par exemple en introduisant tanentiel- lement l'agent gazéificateur, il y a avantage à maintenir la poussière,comme on le sait, pendant un certain temps suspendue et animée d'un mouvement tourbillonnaire,cependant quelle se transforme en gaz .
Une autre forme d'exécution de l'invention consiste à in- troduire l'agent gaz4ificateur et la poussière dans le même sens par la partie inférieure de la chambre de réaction qui, toutefois, s'évase ,'en cône à ea partie supérieure de telle sorte que, par suite de la diminution de la vitesse du gaz, la poussière se sépare au moins en partie du courant gazeux.
L'évacuation du r4sidu de gazéification s'effectue alors en interrompant pendant quelques secondes et à des intervalles, par exemple, de cinq minutes l'introduction de l'agent ganéi- ficateur, afinde permettre au résidu de tomber à travers la zone rétrécie. En ce cas, il est inutile de laisser tomber la pression dans la chambre de gazéification.
Pour augnenter l'effet d'hydrogénation produit par l'hydrogène résultant de la gazéification , on peut intercaler en outre, en amont de la zône de gazéifieation, une zone spéciale d'hydrogénation dans laquelle l'hydrogène formé peut agir plus longtemps sur le combustible avant sa gazéification. Les gaz contenant de l'hydrogène peuvent, dès leur sortie de la zone de gazéification,passer dans la zône d'hydrogénation située au- dessus, tandis que le combustible descend progressivement dans la zône de gazéification. La chaleur nécessaire pour l'hydrogé- nation est fournie en majeure partie par le gaz ascendant lui- même.
Toutefois, comme un réglage aussi exact que possible de la
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réaction d'hydrogénation accélère beaucoup cette dernière, on peut aussi prévoir un chauffage complémentaire spécial de la zone d'hydrogénation, obtenue, comme on le sait, par exemple à l'aide d'éléments chauffants traversant la zone d'hydrogéna- tion et qu'on peut chauffer soit par des gaz soit au moyen de résistances électriques. Le combustible peut àussi ,s'il s'y prête ,servir lui-même de résistance pour le courant élec- trique et jouer ainsi le rôle d'élément chauffant. Il a avantage à ce que le combustible lui-même soit élevé à la température nécessaire dans chaque cas avant d'être admis dans la zone d'hy- drogénation.
Evidemment, il n'est pas nécessaire que la pression sous laquelle s'effectue la gazéification corresponde à celle qui rè- gne dans la conduite de distribution;c'est ainsi qu'il peut être avantageux, parfois, de gazéifier sous une pression plus forte lorsque cela suffit pour permettre la production d'un gaz forin qui, après élimination de l'anhydride carbonique, a déjà la composition voulue. I1 y a alors avantage à utiliser l'énergie de tension superflue pour actionner les machines auxiliaires nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé.
Inversement, eu égard à l'ensemble du procédé, la pression à l'intérieur du gazogène peut aussi être maintenue légèrement plus faible que ne le comporte l'utilisation ultérieure du gaz, pour être élevée par paliers aussitôt après les opérations d'épuration et de va- lorisation ou dans l'intervalle de ces diverses opérations.
Les dispositifs pour le chargement et 1'évacuation d'un gazogène fonctionnant d'après le procédé suivant l'invention doivent naturellement être réalisés en tenant compte de considé- rations particulières. Les générateurs servant pour la gaz4ifica- tion sous pression normale par le procédé antérieur comportaient en général des fermetures à double cône par lesquelles le com- bustible était projeté dans la chambre de gazéification.Mais en ce qui concerne la gazéification des combustibles sous pres-
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sion et comparativement à tout ce qu'on connaissait jusqu'à ce jour,
il est nécessaire d'assurer l'étanchéité des dispositifs de fermeture sous une pression extrêmement élevée et ces dis- positifs sont soumis à une usure considérable .Lorsqu'on ouvre les dispositifs de fermeture, l'égalisation des pressions entre les diverses chambres se produit avec des vitesses d'é- coulement très élevées et le combustible entrainé dans le courant de gaz provoque une très forte usure, notamment, des faces de joints; de plus, il faut autant que possible éviter les pertes degaz lors de l'éclusage.
Suivant l'invention, une chambre d'éclusage a été prévue à l'effet d'éliminer cette difficulté.Le combustible est intro- duit dans cette chambre, qu'on ferme ensuite et dans laquelle, à l'aide de l'excès d'anhydride carbonique provenant du procédé, ou de vapeur d'eau, ou de l'un et l'autre, ou par des moyens analogues, on établit la pression régnant à l'intérieur du ga- zogène.Le combustible est ensuite introduit de cette chambre dans le gazogène, la séparation entre l'un et l'autre étant en- suite rétablie en vue de l'introduction d'une nouvelle charge de combustible.
Lorsqu'il s'agit de combustibles fortement aqueux , la chambre d'éclusage peut aussi être agencée de telle sorte qu'il puisse s'y produire un séchage du combustible par le procédé connu comportant l'introduction directe de vapeur à haute pres- sion. De même, l'évacuation des r3sidus de la gazéification s'effectue par éclusage ou encore par un dispositif à chasse pour le vidage des cendres. Quant au gazogène, il est réalisé sous forme d'une cuve maçonnée munie ou non d'un dispositif mécanique d'évacuation des cendres et, malgré les fortes pressions utilisées, on lui donne une section relativement grande, car l'emploi de basses températures de gazéification permet de maintenir les efforts auxquels est soumise la paroi du générateur
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dans des limites absolument à la portée de la technique.
De même, un refroidissement de la paroi par l'eau ou l'air peut être réalisé sans difficulté.
Toutefois, le chargement du gazogène peut aussi s'effectuer en amenant le charbon, sous une pression notablement supérieure à la pression de gazéification, à pénétrer dans le gazogène à travers un canal de moulage convenablement rétréci en cône, de telle sorte que le combustible entassé dans ce eanal fasse joint entre la pression intérieure du générateur et la pression extérieure de l'atmosphère et serve en même temps d'appui pour le tampon comprimé suivant.
C'est ainsi qu'on peut, par exemple, utiliser une presse de construction connue servant à mouler les/briquettes de lignite.
Le canal de moulage étanche aux gaz de cette presse se termine par un tronçon tubulaire de forme correspondant à celle de la briquette et qui s'ouvre dans la partie supérieure du générateur fonctionnant sous haute pression. Le charbon pulvérulent ou finement granulé est déversé dans le tronc de remplissage de la presse à briquettes, puis refoulé dans le canal de moulage par le pilon de cette dernière. Les aspérités du canal de moulage se .rétrécissent progressivement de telle sorte que la résistance de frottement qui s'y produit soit supérieure à celle permettant d'obtenir une solidité suffisante des briquettes moulées et une résistance suffisante de la briquette- "bouchon" contre la pression intérieure.
Le tronc de remplissage de la presse est obturé, de préférence, par une écluse à action automatique fonc- tionnant sous de faibles pressions ( à peu près celle de l'atmos- phère) afin de garantir le personnel de service contre les gaz qui pourraient éventuellement s' échapper par le canal de moulage de la presse. En outre, il y a avantage à aspirer les gaz contenus dans le tronc de remplissage de la presse afin d'éviter en tous cas que le personnel de service soit incommodé par les gaz qui
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s' échappent .
En ce quiconcerne les installations de gazogène comportant plusieurs générateurs, on a reconnu en outre qu'il était extrê- mement avantageux d'assurer le chargement des divers générateurs, ainsi que l'évacuation des cendres, au moyen de dispositifs d'éclusage communs et de ne répartir le combustible entre les divers générateurs qu'après l'introduction de l'éclusée dans la chambre sous pression. Indépendamment de l'économie de matériel et de personnel de service réalisé, on évite ainsi à peu près complètement tous les risques d'incidents de service résultant de fausses manoeuvres et de défauts d'étanchéité des fermetures.
Dans certains cas, il y a avantage aussi à employer des chambres d' 4clusage de plus grande capacité que ce n'était la règle jusqu'ici@ ces chambres contenant, par exemple, la provision de combustible nécessaire pour une période plus longue; de même on peut prévoir, par exemple, deux de ces dispositifs de charge- ment à grande capacité,lesquels sont alternativement mis en com- munication avec les chambres de refoulement des générateurs. Cette communication entre le générateur et la chambre d'éclusage est alors assurée, de préférence, par l'intermédiaire d'un dispositif spécial de transport, tel qu'une vis transporteuse, à l'aide duquel le combustible est distribué aux divers points de consom- mation.
Bien entendu, même dans ce cas, l'introduction du com- bustible dans la chambre d'où il est distribué entre les divers générateurs peut s'effectuer à l'aide non pas d'une écluse mais d'une presse.
Divers dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention sont représentés à titre d'exemple au des- sin ci-joint,
La fig. I représente schématiquement plusieurs générateurs assemblés en une installation comportant un dispositif commun de chargement et d'évacuation desrésidus.
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La fig.2 représente de façon analogue un dispositif conve- nable pour l'hydrogénation simultanée.
Les générateurs 1,2 et 3 sont munis d'un dispositif de chargement commun. Ce dispositif se compose de la chambre d'é- clusage' 4: qu'on peut fermer hermétiquement à sa partie supérieure au moyen d'un couvercle 5. Dans la chambre d'éclusage est dispo- sée unefermeture 6 également hermétique composée d'un cône 6a qu'une timonerie 6b et un contrepoids 6c permet de monter et de descendre et qui, dès que la pression est plus forte dans le compartiment inférieur de la chambre d'éclusage que dans le com- partiment supérieur, s'applique hermétiquement contre la face de joint de la trémie 6d. Du compartiment inférieur de la chambre d'éclusage partent des conduites de chargement 14 aboutissant aux divers générateurs.
Dans les conduites 14 peuvent être disposés des registres servant à régler à volonté la répartition du charbon entre les divers générateurs. La conduite 10 part de l'une des conduites de chargement 14, ou de l'un des générateurs, et aboutit dans le campartiment supérieur de la chambre d'éclusage. Une conduite 11 pennet de laisser échapper du gaz de ce compartiment de la chambre d'éclusage .Dans les conduites 10 et 11 sont inter- calées des vannes d'arrêt 10a et 11a.
L'agent gazéificateur est amené par les conduites 12 dans les générateurs qui se composent d'une paroi 16 en métal à haute résistance par exemple en acier, et d'un revêtement 17 en matière réfractaire. @' évacuation du gaz produit est assurée par les conduites 13. 18 d4signe les ou- vertures d'évacuation des résidus des générateurs. Aces ouvertures font suite des éléments transporteurs! par exemple des vis sans fin 7,qui amènent les résidus de gazéification par les conduites 19 dans le dispositif d'évacuation. Ce dernier est agencé de la même manière que le dispositif de chargement.
Il se compose d'une chambre d'éclusage 15 hermétiquement fermée en bas par le couver- cle 9 et qu'un dispositif 8, également hermétique, subdivise
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en un compartiment supérieur et un compartiment inférieur. Le dispositif 8 peut être réalise de la même manière quele dispositif de chargement, c'est-à-dire se composer d'un cône 8a joignant hermétiquement avec la ironie 8d et susceptible d'être élevé et abaissé au moyen de la timonerie 8b et du contrepoids 8c.
Cependant, il faut ici que l'obturation hermétique entre la face conique et la face de joint de la Ironie 8d s'effectue sous une pression d'application suffisamment élevée, obtenue par exemple par des moyens hydrauliques. Une conduite de gaz 2Q relie la partie inférieure de la chambre d'éclusage 8 avec le générateur ou avec la conduite d'évucation 19, tandis qu'une autre conduite de gaz 21permet d' évacuer le gaz du compartiment inférieur de la chambre d' éclusage . Dans ces deux conduites sont prévus des dispositifs d'arrêt 20a et 21a.
Pour introduire le combustible dans l'écluse 6 on laisse d'abord le gaz s'échapper du compartiment supérieur de la chambre d'éclusage par la conduite¯¯Il jusqu'à ce que la pression régnant dans cette chambre soit à peu près celle de l'atmosphère. Le compartiment inférieur se trouve alors hermétiquement isolé du compartiment d'éclusage supérieur par le cône 6a et l'élément intérieur 6d. On ouvre alors le couvercle 2 et l'on introduit le combustible dans le compartiment d'éclusage supérieur.Apres qu'on a refermé ce dernier au moyen du couvercle 2 on ouvre la vanne 10a incluse dans la conduite 10 et l'on établit dans le compartiment d'éclusage supérieur la mêmepression que dans les générateurs.
On peut dès lors abaisser le cône 6a, de sorte que le combustible tombe du compartiment supérieur dans le compartiment inférieur de la chambre d'éclusage.De là, il se répartit par les conduites 14 entre les divers générateurs. C'est dans ces dernières que s'effectue la gazéification. Elle a lieu grâce à l'introduction d'un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau par la conduite d'amenée 12, l'espace libre formé au-dessous de la saillie 22 de la maçon- nerie assurant une meilleure répartition de l'agent gazéificateur
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L'agent gazéificateur, qui peut contenir, par exemple, de 6 à 10 volumes de vapeur d'eau pour un volume d'oxygène, est introduit par le bas sous une pression de 20 à 50 atmos- phèresà peu près.
Le gaz produit, qui quitte le générateur par la conduite 13, se trouve sensiblement sous la même pres- sion. Les résisdus de gazéification sont amenés par les vis transporteuses 2. des ouvertures d'évacuation 18 dans le com- partiment supérieur de la chambre d'éclusage 15 ou ils s'ac- cumulent sur le cône. Lorsque le compartiment est suffisamment plein, on abaisse le cône et les résidus tombent dans le compar- timent d'éclusage inférieur.
Après qu'on a remonté le cône 8a et qu'on a établi une fermeture hermétique entre les compar- timents inférieur et supérieur de la chambre d'éclusage, on laisse tomber la pression dans le compartiment d'éclusage, inférieur, on ouvre le couvercle 2. et les résidus s'échappent du dit compartiment inf érieur. Ayant refermé le compartiment d'éclusage inférieur et rétabli une pression suffisante par une arrivée de gaz provenant de la conduite 20, on peut évacuer de la même manière une nouvelle quantité de résidus de gazéifi- cation. Les dispositifs de chargement et d'évacuation étant réalisés de cette manière ou de façon analogue, il est doncpos- sible d'effectuer la gazéification en service continu sans dif- ficultés opératoires.
De plus, comme le même dispositif de char- gement et d'évacuation peut desservir toute une série de généra- teurs, le service devient relativement simple.
Lorsque, dans des cas spéciaux, on doit opérer sous des pressions très élevées, à cette gazéification continue on peut aussi préférer une production de gaz intermittente. A cet effet, on laisse tomber la pression dans la chambre de gazéification lorsque la réaction est terminée, on en évacue le résidu et on le recharge de combustible. En ce cas, on peut renoncer à l'é- tablissement d'écluses spéciales.
Si, à la gazéification, on désire associer en même temps
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une action d'hydrogénation exercée sur le combustible, dont la cokéfaction ou la gazéification sont encore incomplètes ou même inexistantes, par l'hydrogène ou analogue contenu dans le gaz produit, il y a avantage à employer le dispositif suivant la fig.
2. Il se compose d'une cuve à en acier, par exemple cylindrique, construite en vue de supporter, suivant les conditions opératoires désirée une pression intérieure de 100 atmosphères parexemple.
Ce cylindre d'acier est intérieurement garni d'un revêtement ré- fractaire et calorifuge et sa cavité se subdivise, de haut en bas, en une zône d'hydrogénation b, une zône de gazéification c et une chambre à cendres d. Au-dessus du cylindre d'acier se trouve un dispositif de chargement a pour l'introduction du combustible.
La chambre à cendres d est munie d'un dispositif f pour l'évacua- tion des cendres. Le dispositif de chargement et d'évacuation peut, dans ces détails, être réalisé de la façon indiquée à la fig. I. Dans les limites de la zône d'hydrogénation b sont ins- tallés des dispositifs de chauffage g , de préférence établis sur le principe du chauffage électrique à résistance, qui portent le combustible à une température favorisant l'hydrogénation après son entrée dans la zone d'hydrogénation. Par la conduite d'amenée h située au-dessous de la zône de gazéification c on fait arriver de l'oxygène, ou de l'air enrichi en oxygène, mélan- gé avec de la vapeur d'eau et, éventuellement, de l'anhydride carbonique.
Les produits gazeux de la gazéification s'échappent à l'extrémité supérieure de la zone d'hydrogénation par la con- duite i pour subir ensuite, dans unappareillage connu et égale- ment sous pression, un traitement complémentaire tel que l'éli- mination de la vapeur d'eau, de l'anhydride carbonique, des hy- drocarbures condensables et des composés sulfurés. On dispose alors d'un gaz épuré comprimé d'avance et ayant une valeur calo- rique appropriée aux usages du gaz ce ville .
On peut aussi, bien entendu, le soumettre encore à d'autres transformations ou l'utiliser à des usages chimiques tels que la synthèse de l'am-
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moniaque,etc.. C'est ainsi que, par exemple, l'oxygène néces- saire pour la gazéification étant tiré de l'air par compression, l'azote obtenu en même temps peut avantageusement être utilisé, avec une partie du gaz produit, pour la synthèse de composés de l'azote.
Toutefois, afin d'augmenter l'action d'hydrogénation, tout ou partie du gaz produit dans la zône de gazéification c peut être évacué entre cette zone et la zone d'hydrogénation par la conduite k et débarrassé d'abord de la vapeur d'eau, de l'anhydride carbonique et des composés sulfurés . Après qu'on l'a porté à la température d'hydrogénation, le gaz ainsi épuré est alors introduit par la conduite i dans la z8ne d'hydrogéna- tion. Les produits de lhydrogénation peuvent alors être évacués de la chambre d'hydrogénation par une conduite spéciale, ou, mélangés aux gaz tonnés dans la zone de gazéification, par la conduite k.
Dans ce cas, il se produit une circulation fermée d'une partie des gaz chargés d'hydrogène à travers la zone d'hydrogénation b et l'appareillage pour l'élimination des produits d'hydrogénation, de l'anhydride carbonique et de l'hy- drogène sulfuré. Toutefois, les deux gaz peuvent aussi être soumis séparément à ces opérations d'épuration.
De même que la productiondu gaz, les réactions d'hydrogé- nation peuvent être accélérées en ajoutant au combustible des substances catalytiques ou accélératrices telles, par exemple, que des composés des métaux alcalins, du calcium ou du fer. Il y a particulièrement avantage à utiliser des substances addition- nelles susceptibles de se volatiliser aux hautes températures régnant dans la zone de gazéification et que les gaz fornés ra- mènent dans la zône d'hydrogénation, à l'état extrêmement dissé- miné, sous forme d'un nuage.
De plus, il y a parfois avantage à introduire dans la chambre d'hydrogénation des huiles résiduelles, des phényles et autres substances produites sur place ou d'origine extérieur,
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substances qu'on peut ainsi transformer en huiles plus légères et en gaz de grande valeur sans frais spéciaux.
Le gaz produit par le procédé suivant l'invention se trouve déjà sous une pression élevée,par exemple de 20 atmosphères.
Il s'ensuit que la condensation de la vapeur d'eau contenue dans le gaz s'effectue,lors du refroidissement et de 11 épuration de ce dernier, à une température bien plus élevée que précédem- ment. Pour la condensation onpeut employer des réfrigérateurs à surface ou à mélange. Avec le condensat on peut avantageu- sement produire une vapeur à moyenne pression que l'on amène , par exemple par compression, à la pression de gazéification et qu'on réintroduit dans le générateur.
Si le gaz produit suivant l'invention est destiné à la synthèse de l'ammoniaque ou à l'hydrogénation, il y a avantage à rechercher une teneur en hydrogène aussi élevée que possible, On y parvient, suivant l'invention, en n'accordant à l'agent gaféificateur ( du fait qu'on l'amène à traverser rapidement le combustible ) qu'un temps relativement court pour réagir avec celui-ci, ce qui diminue encore la réduction de l'anhydride car- bonique en oxyde de carbone et empêche autant que possible la formation d'hydrocarbures par fixation d'hydrogène. On peut ainsi produire un gaz composé d'hydrogène et d'anhydride carbonique dans une proportion atteignant 80% environ.
Naturellement, on peut aussi modifier dans le sens désiré et d'une manière déjà connue la composition du gaz par une gazéification incomplète du combustible ou encore par évacuation partielle du combustible débarrasséde gaz.
En vue de la gazéification à l'oxygène sous pression normale , il était courant jusqu'ici de séparer l'oxygène de l'air.
L'oxygène ast alors obtenu sous la pression normale et il faut, pour l'introduire dans le générateur , le comprimer à la pression voulue. Toutefois, il est parfois avantageux de produire l'oxy- gène nécessaire pour la gazéification par électrolyse de
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l'eau -sous pression. L'oxygène est alors obtenu directement sous une pression qui peut correspondre à celle de la gazéifica- tion, rendant inutile la compression sans cela nécessaire. En même temps, l'hydrogène obtenu sous pression peut être utilisé pour la valorisation du gaz produit ou de celui qu'on introduit dans la zône d'hydrogénation ou encore pour l'hydrogénation directe.
Le procédé suivant l'invention permet de produire un gaz fort de grande valeur ayant une composition analogue à celle du gaz d'éclairage ainsi qu'un rendement appréciable en huiles lé- gères. En réglant convenablement les conditions des opérations, on peut, suivant les conditions du marché, orienter l'activité de l'installation davantage vers la production du gaz ou vers Çelle des huiles. Bien qu'on obtienne directement un gaz ayant la pression nécessaire pour les besoins de la consommation à distance, aucun autre travail de compression ne s'impose que celui des quantités)relativement minimes de l'oxygène consommé dans le procédé.
REVENDICATIONS.
Procède et dispositif pour la production de gaz fort et éventuellement des hydrocarbures liquides par gazéification de combustibles bitumineux ou de résidus de distillation sèche, caractérises en ce que :
1 ) La gazéification s'effectue sous pression élevée en employant un agent gazéificateur composé d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène et de quantités abondantes de vapeur d'eau.
2 ) A l'agent gazéificateur on ajoute de la vapeur d'eau en quantités telles que la réaction de gazéification se produise à des températures de 600 à 900 C. et que le carbone gazéifié soit transformé en majeure partie en anhydride carbonique.
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"PROCESS FOR THE PRODUCTION OF STRONG GAS AND BY-PRODUCTS BY
EMI1.1
ON TO OXYGEN UNDER HIGH PRESSURE. "
With a view to the production of a strong gas, that is to say a gas having a higher caloric value than that expected from the gasifier gas, gasification with oxygen followed by upgrading of the raw gas, accompanied by catalytic reactions, and removal of inert carbon dioxide by washing. For the needs of remote distribution it is necessary, as far as has not already been done before upgrading, to compress this gas to the necessary pressure after it has been freed from hydrogen sulfide. -
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d and other impurities.
The preparation of the strong gas by this process comes up, however, with technical and economic difficulties attributable, above all, to the still insufficient yields of the equipment and of the processes proposed to the expenditure to which the necessary oxygen and the compression of considerable quantities of gas entail. and the difficulty in controlling the temperature conditions in the fuel bed, so that nothing has yet been reported of the industrial implementation of these proposals.
To eliminate these difficulties, according to the invention, the gasification of the fuels is now carried out under high pressure with oxygen or oxygen-enriched air and copious amounts of water vapor; In some special cases, carbon dioxide can also be added to oxygen in addition to or instead of water vapor.
Certain types of so-called “high pressure” gasifiers are known, but they do not operate, as the invention wishes, at a pressure of several atmospheres; instead, they are used to gasify finely granulated coal with wind pressures of up to around 700mm. of water.
This excess pressure is used mainly to ensure the crossing of the column of carbon contained in the gasifier and the gas produced is at ordinary pressure. It is true that other recent proposals advocate the gasification of semi-coke operated under pressure with water vapor, but here we come up against, with the current means of the technique, insurmountable difficulties, because the exe - continuous cution of the endothermic reaction of gas with water 'involves the production of heat, the introduction of which by superheating the steam at high tension to high temperatures.
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erasures greater than. 600 C. is technically impossible.
In addition, it has already been proposed to carry out the gasification operation at temperatures as high as possible by employing, as gasifying agent, dry air or with the addition of as small quantities as possible of water vapor, The operation is both carried out under a sufficiently high pressure so that its action and that of the high temperature produce a large dissociation of the tar contained in the fuel and its transformation into gaseous hydrocarbons. The calorific value of the gas is thus slightly increased and the formation of condensable elements such as tar, oil, etc. is avoided.
However, this process cannot be considered for the distribution of gas at a distance or in cities because neither the caloric value of the gas, if its composition, nor especially its specific weight, nor its content of hydrogen and mono-oxide of carbon does not allow its allocation for this purpose.
On the contrary, gasification under high pressure, with the aid of oxygen or oxygen-enriched air with the abundant addition of water vapor as provided for by the invention, provides a gas of high rich value. in hydrogen. The method according to the invention operates, for example, as follows:
Pressurized oxygen is introduced into the gasifier as a gasifier to which, according to the invention and unlike the prior practice, sufficient quantities of water vapor are added so that it s This results in a lowering of the reaction temperatures such that, without taking into account the fact that the gas produced is in particular poor in carbon monoxide, the difficulties relating to the materials constituting the gasifier tank and to the slagging of the gasification residues are completely avoided. In addition, this
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water vapor can be introduced with overheating, of approximately 450 C., perfectly feasible industrially.
The pressure under which the gasifying agent is introduced can be given a sufficiently high value so that it is no longer necessary to compress the blown gas for its remote transport and for its purification, for example for the elimination of gas. carbon dioxide by washing.
Any compression operation is therefore eliminated since, at no considerable additional cost, the water vapor and oxygen necessary for the gasification can be produced in advance at the same pressure at which they are used according to the invention. Conversely, in all the previously known processes for the production of gas to be distributed remotely, the gas produced, the volume of which represented 5 to 6 times that of the oxygen used as a gasifying agent, had to, before or after its purification, be compressed to the necessary pressure. It is the economy provided by the new process, since it avoids compression, which makes gasification with oxygen medium acceptable above all from an economic point of view.
The reaction carried out under high pressure has the other advantage that it is accompanied by a notable increase in the volumetric flow rate. It is known that, for a fuel having a given grain size, the production of dust and the risks of localized perforation of the combustion bed are proportional to the square of the speed and directly proportional to the specific weight of the gasifying agent;
It follows that, by comparison with the usual process of gasification under a pressure close to that of the atmosphere, as the gasification pressure increases, it is also possible to increase the load per unit of section in proportion to the root of this pressure, so that, quite independently of the increase in yield already ensured by the
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gasification with oxygen, the circulation through the fuel can be further increased to an extent, for example, in the region of 3.8 when the gasification takes place below 15 atmospheres.
In addition, in the case of the process according to the invention, the use of high pressure, together with the high water vapor saturation, produces a notable improvement in the strong gas as a result of the formation of complex hydrocarbons ( C H4, C2 H6, etc.) resulting from the effect of hydrogenation produced on the fuel by nascent hydrogen. With regard to the general process of gas reactions, it is known that the rise in temperatures favors the dissociation of these complex compounds displacing the reaction equation from the hydrogen side.
On the other hand, the increase in pressure favors the small volume system, ie, in this case, the release of complex hydrocarbons with the attachment of free hydrogen. Tests have shown that this process makes it possible, especially in the case of recent fuels, to carry out a continuous gasification process at temperatures of 600 to 700 C., so that low temperatures and high pressure already influence the generator in the generator. during the reaction in the desired direction of the formation of hydrocarbons. In addition, a noticeable acceleration of the reaction can be obtained by adding catalytically active substances to the fuel.
But there is a particular advantage that, thanks to the low gasification temperature and the action of the high pressure, the formation of carbon monoxide is moderate in favor of the formation of carbon dioxide so that the gas obtained has, as desired, a low carbon monoxide content, while it is easy, by known methods, to remove carbon dioxide constituting an inert gaseous element, especially since the following blown gas
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the invention is produced in advance under the pressure desired for this carbon dioxide removal operation and that the compression required under other circumstances is therefore unnecessary. At the same time, the amount of oxygen needed per cubic meter of gas produced decreases as the pressure increases.
The gas produced by the process according to the invention can be subjected directly to complementary purification and upgrading processes, the execution of which is notably facilitated and accelerated by the pressure under which it is already found. This generally applies to the removal of condensable or gaseous elements from the gas, either by compression followed by cooling at low temperature, or by adsorption, or by chemical fixation using substances. solids or liquids, and finally to the execution of catalytic transformation reactions.
The invention makes possible, by gasification under high pressure, the transformation of even poor fuels, such as lignite, into a strong gas which, in terms of its specific weight, its caloric value and its low oxide content of carbon, corresponds to the standard of lighting gas.
The pulverized fuels lend themselves in a particularly advantageous manner to treatment by the process according to the invention. The use of pulverized or finely granulated fuels considerably simplifies the introduction of the fuel into the reaction chamber under pressure and the removal of the residues which, at the low gasification temperatures involved in the process, remain in the form of dust. Obviously, the gasification reaction does not then take place in an immobile fuel bed; on the contrary, as is known, the fuel dust is made to circulate, preferably animated by a vortex movement, in the opposite direction to that of the upward current of reaction gas.
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One embodiment of the method according to the invention then consists, for example, in making the dust to be gasified into a vertical or oblique masonry tank, while the gasifying agent under high pressure is introduced from the bottom of this tank into which it rises against the direction of the dust; in this case, for example by introducing the gasifying agent tanentially, it is advantageous to keep the dust, as is known, for a certain time suspended and animated in a vortex movement, while it turns into gas.
Another embodiment of the invention is to introduce the gasifying agent and the dust in the same direction through the lower part of the reaction chamber which, however, widens out into a cone at the upper part. so that, as a result of the decrease in the gas velocity, the dust at least partly separates from the gas stream.
The evacuation of the gasification residue is then effected by interrupting for a few seconds and at intervals, for example, five minutes the introduction of the ganifying agent, in order to allow the residue to fall through the constricted area. In this case, there is no need to drop the pressure in the gasification chamber.
To increase the hydrogenation effect produced by the hydrogen resulting from gasification, it is also possible to insert, upstream of the gasification zone, a special hydrogenation zone in which the hydrogen formed can act longer on the gas. fuel before gasification. The gases containing hydrogen can, as soon as they leave the gasification zone, pass into the hydrogenation zone located above, while the fuel gradually descends into the gasification zone. Most of the heat required for hydrogenation is supplied by the rising gas itself.
However, as an adjustment as exact as possible of the
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hydrogenation reaction greatly accelerates the latter, it is also possible to provide a special additional heating of the hydrogenation zone, obtained, as is known, for example by means of heating elements passing through the hydrogenation zone and that can be heated either by gas or by means of electric resistances. The fuel can also, if suitable, itself serve as a resistance for the electric current and thus act as a heating element. It is advantageous if the fuel itself is raised to the temperature required in each case before being admitted into the hydrogenation zone.
Obviously, the pressure under which the gasification takes place need not correspond to that in the distribution line; thus it can sometimes be advantageous to gasify under a higher pressure. strong when this is sufficient to allow the production of a forin gas which, after removal of carbon dioxide, already has the desired composition. It is then advantageous to use the superfluous tension energy to actuate the auxiliary machines necessary for the implementation of the method.
Conversely, having regard to the entire process, the pressure inside the gasifier can also be kept slightly lower than the subsequent use of the gas entails, to be increased in stages immediately after the purification operations and of valuation or in the interval between these various operations.
The devices for charging and discharging a gasifier operating according to the process according to the invention must, of course, be made with special considerations in mind. Generators used for gasification under normal pressure by the prior process generally had double-cone closures through which the fuel was projected into the gasification chamber. But as regards the gasification of fuel under pressure.
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sion and compared to everything we have known to date,
it is necessary to ensure the tightness of the closing devices under extremely high pressure and these devices are subject to considerable wear. When the closing devices are opened, the pressure equalization between the various chambers occurs with very high flow speeds and the fuel entrained in the gas stream causes very high wear, in particular, of the seal faces; in addition, gas losses should be avoided as much as possible during the lock.
According to the invention, a lock chamber has been provided for the purpose of eliminating this difficulty. The fuel is introduced into this chamber, which is then closed and in which, using the excess of carbon dioxide from the process, or of water vapor, or of both, or by similar means, the pressure inside the gasifier is established. The fuel is then introduced. of this chamber in the gasifier, the separation between the one and the other then being reestablished with a view to the introduction of a new charge of fuel.
In the case of highly aqueous fuels, the lock chamber can also be arranged in such a way that drying of the fuel can take place there by the known method comprising the direct introduction of high pressure steam. if we. Likewise, the evacuation of the residues from the gasification is carried out by sluicing or else by a flushing device for emptying the ash. As for the gasifier, it is produced in the form of a masonry tank fitted or not with a mechanical ash evacuation device and, despite the high pressures used, it is given a relatively large section, because the use of low temperatures gasification keeps the forces to which the generator wall is subjected
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within limits absolutely within the reach of the technique.
Likewise, cooling of the wall by water or air can be achieved without difficulty.
However, the charging of the gasifier can also be effected by causing the coal, under a pressure significantly greater than the gasification pressure, to enter the gasifier through a molding channel suitably narrowed into a cone, so that the piled fuel in this eanal joins the internal pressure of the generator and the external pressure of the atmosphere and at the same time serves as a support for the next compressed buffer.
Thus it is possible, for example, to use a press of known construction for molding the lignite briquettes.
The gas-tight molding channel of this press ends in a tubular section of shape corresponding to that of the briquette and which opens in the upper part of the generator operating under high pressure. The pulverulent or finely granulated coal is discharged into the filling trunk of the briquetting press, then discharged into the molding channel by the pestle of the latter. The roughness of the molding channel gradually narrows so that the frictional resistance which occurs therein is greater than that allowing sufficient strength of the molded briquettes and sufficient resistance of the "plug" briquette to be obtained against the mold. internal pressure.
The filling trunk of the press is preferably closed by an automatically acting lock operating at low pressures (approximately that of the atmosphere) in order to protect the service personnel against gases which could possibly escape through the molding channel of the press. In addition, it is advantageous to suck the gases contained in the filling trunk of the press in order to avoid in any case that the service personnel are inconvenienced by the gases which
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escape.
With regard to gasifier installations comprising several generators, it was further recognized that it was extremely advantageous to ensure the loading of the various generators, as well as the evacuation of the ashes, by means of common locks and to distribute the fuel between the various generators only after the introduction of the lock into the pressure chamber. Irrespective of the savings in material and service personnel achieved, all the risks of service incidents resulting from false operations and leaks in the closures are thus almost completely avoided.
In some cases, it is also advantageous to use lock chambers of larger capacity than has hitherto been the rule - these chambers containing, for example, the supply of fuel necessary for a longer period; likewise, for example, two of these large capacity charging devices can be provided, which are alternately placed in communication with the discharge chambers of the generators. This communication between the generator and the lock chamber is then ensured, preferably, by means of a special transport device, such as a conveyor screw, by means of which the fuel is distributed to the various points of consumption.
Of course, even in this case, the introduction of the fuel into the chamber from which it is distributed between the various generators can be effected not by means of a lock but of a press.
Various devices for implementing the method according to the present invention are shown by way of example in the accompanying drawing,
Fig. I schematically represents several generators assembled in an installation comprising a common device for loading and evacuating the residues.
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Fig. 2 likewise shows a suitable device for simultaneous hydrogenation.
The generators 1, 2 and 3 are provided with a common charging device. This device consists of the lock chamber '4: which can be closed hermetically at its upper part by means of a cover 5. In the lock chamber there is placed a seal 6, also hermetic, composed of a cone 6a, a linkage 6b and a counterweight 6c make it possible to go up and down and which, as soon as the pressure is greater in the lower compartment of the lock chamber than in the upper compartment, applies hermetically against the seal face of the hopper 6d. From the lower compartment of the lock chamber, feed lines 14 lead to the various generators.
In the conduits 14 may be arranged registers serving to adjust the distribution of the coal between the various generators at will. Line 10 starts from one of the loading lines 14, or from one of the generators, and ends in the upper compartment of the lock chamber. A pipe 11 allows gas to escape from this compartment of the lock chamber. In the pipes 10 and 11 are interposed stop valves 10a and 11a.
The gasifying agent is fed through the pipes 12 into the generators which consist of a wall 16 made of high-strength metal, for example steel, and a coating 17 of refractory material. @ The evacuation of the gas produced is ensured by pipes 13. 18 denotes the openings for evacuating the residues of the generators. Aces openings follow the transport elements! for example endless screws 7, which bring the gasification residues through the pipes 19 into the discharge device. The latter is arranged in the same way as the loading device.
It consists of a lock chamber 15 hermetically closed at the bottom by the cover 9 and a device 8, also hermetic, subdivides
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into an upper compartment and a lower compartment. The device 8 can be realized in the same way as the loading device, that is to say to consist of a cone 8a joining hermetically with the irony 8d and capable of being raised and lowered by means of the linkage 8b and of the counterweight 8c.
However, here it is necessary for the hermetic sealing between the conical face and the seal face of the Ironie 8d to take place under a sufficiently high application pressure, obtained for example by hydraulic means. A gas pipe 2Q connects the lower part of the lock chamber 8 with the generator or with the drain pipe 19, while another gas pipe 21 allows gas to be evacuated from the lower compartment of the chamber. lockage. In these two conduits are provided stop devices 20a and 21a.
To introduce the fuel into lock 6, the gas is first allowed to escape from the upper compartment of the lock chamber through the pipeē¯Il until the pressure in this chamber is approximately that of the atmosphere. The lower compartment is then hermetically isolated from the upper lock compartment by the cone 6a and the interior element 6d. The cover 2 is then opened and the fuel is introduced into the upper lock compartment. After closing the latter by means of the cover 2, the valve 10a included in the pipe 10 is opened and it is established in the upper lock compartment the same pressure as in the generators.
The cone 6a can therefore be lowered, so that the fuel falls from the upper compartment into the lower compartment of the lock chamber, from there it is distributed through the pipes 14 between the various generators. It is in the latter that gasification takes place. It takes place thanks to the introduction of a mixture of oxygen and water vapor through the supply pipe 12, the free space formed below the projection 22 of the masonry ensuring better distribution. gasifying agent
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The gasifying agent, which may contain, for example, 6 to 10 volumes of water vapor to one volume of oxygen, is introduced from below under a pressure of approximately 20 to 50 atmospheres.
The gas produced, which leaves the generator via line 13, is under substantially the same pressure. The gasification residues are fed through the conveyor screws 2 from the discharge openings 18 into the upper compartment of the sluice chamber 15 where they accumulate on the cone. When the compartment is sufficiently full, the cone is lowered and the residue falls into the lower lock compartment.
After raising cone 8a and establishing a hermetic seal between the lower and upper compartments of the lock chamber, the pressure in the lower lock chamber is released. cover 2. and the residues escape from said lower compartment. Having closed the lower sluice compartment and reestablished sufficient pressure by supplying gas from line 20, a further quantity of gasification residues can be discharged in the same way. Since the loading and discharge devices are made in this or similar manner, it is therefore possible to carry out the gasification in continuous service without operating difficulties.
In addition, since the same charging and discharging device can serve a whole series of generators, service becomes relatively simple.
When, in special cases, it is necessary to operate under very high pressures, an intermittent gas production may also be preferred to this continuous gasification. To this end, the pressure in the gasification chamber is dropped when the reaction is complete, the residue is evacuated therefrom and refueled. In this case, the establishment of special locks can be dispensed with.
If, with the gasification, one wishes to associate at the same time
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a hydrogenation action exerted on the fuel, the coking or gasification of which is still incomplete or even non-existent, by the hydrogen or the like contained in the gas produced, it is advantageous to use the device according to FIG.
2. It consists of a steel tank, for example cylindrical, built to withstand, depending on the desired operating conditions, an internal pressure of 100 atmospheres for example.
This steel cylinder is internally lined with a refractory and heat-insulating lining and its cavity is subdivided, from top to bottom, into a hydrogenation zone b, a gasification zone c and an ash chamber d. Above the steel cylinder is a loading device a for the introduction of fuel.
The ash chamber d is provided with a device f for evacuating the ash. The loading and evacuation device can, in these details, be made as shown in FIG. I. Within the limits of the hydrogenation zone b are installed heating devices g, preferably established on the principle of electric resistance heating, which bring the fuel to a temperature favoring hydrogenation after it has entered the tank. hydrogenation zone. Through the supply line h located below the gasification zone c, oxygen, or oxygen-enriched air, mixed with water vapor and, optionally, l. carbon dioxide.
The gaseous products of the gasification escape at the upper end of the hydrogenation zone through line i to then undergo, in a known apparatus and also under pressure, a complementary treatment such as elimination. water vapor, carbon dioxide, condensable hydrocarbons and sulfur compounds. A purified gas compressed in advance and having a caloric value suitable for the uses of gas in this city is then available.
One can also, of course, still subject it to other transformations or use it for chemical uses such as the synthesis of am-
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moniac, etc. Thus, for example, the oxygen necessary for gasification being drawn from the air by compression, the nitrogen obtained at the same time can advantageously be used, together with part of the gas produced. , for the synthesis of nitrogen compounds.
However, in order to increase the hydrogenation action, all or part of the gas produced in the gasification zone c can be evacuated between this zone and the hydrogenation zone via line k and first freed from the vapor d. water, carbon dioxide and sulfur compounds. After having brought it to the hydrogenation temperature, the gas thus purified is then introduced through line i into the hydrogenation zone. The hydrogenation products can then be discharged from the hydrogenation chamber through a special line, or, mixed with the gases thundered in the gasification zone, through line k.
In this case, there occurs a closed circulation of a part of the gases charged with hydrogen through the hydrogenation zone b and the apparatus for the removal of the hydrogenation products, carbon dioxide and l. hydrogen sulfide. However, the two gases can also be subjected separately to these purification operations.
Like the production of gas, hydrogenation reactions can be accelerated by adding catalytic or accelerating substances to the fuel, such as, for example, compounds of the alkali metals, calcium or iron. There is a particular advantage in using additional substances liable to volatilize at the high temperatures prevailing in the gasification zone and which the forged gases bring back into the hydrogenation zone, in an extremely disseminated state, under shape of a cloud.
In addition, it is sometimes advantageous to introduce into the hydrogenation chamber residual oils, phenyls and other substances produced on site or of external origin,
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substances that can thus be transformed into lighter oils and valuable gases at no special cost.
The gas produced by the process according to the invention is already under high pressure, for example 20 atmospheres.
It follows that the condensation of the water vapor contained in the gas takes place, during the cooling and purification of the latter, at a much higher temperature than before. For condensation, surface or mixing refrigerators can be used. With the condensate it is possible to advantageously produce a medium pressure vapor which is brought, for example by compression, to the gasification pressure and which is reintroduced into the generator.
If the gas produced according to the invention is intended for the synthesis of ammonia or for hydrogenation, it is advantageous to seek a hydrogen content as high as possible. This is achieved, according to the invention, in n ' giving the gaffing agent (because it is caused to pass through the fuel rapidly) a relatively short time to react with it, which further decreases the reduction of carbon dioxide to carbon dioxide. carbon and prevents as much as possible the formation of hydrocarbons by hydrogen fixation. It is thus possible to produce a gas composed of hydrogen and carbon dioxide in a proportion of up to about 80%.
Naturally, the composition of the gas can also be modified in the desired direction and in a manner already known by incomplete gasification of the fuel or alternatively by partial evacuation of the fuel freed of gas.
For the purpose of gasification with oxygen under normal pressure, it has hitherto been common to separate oxygen from air.
The oxygen is then obtained under normal pressure and it is necessary, in order to introduce it into the generator, to compress it to the desired pressure. However, it is sometimes advantageous to produce the oxygen necessary for the gasification by electrolysis of
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water - under pressure. The oxygen is then obtained directly under a pressure which may correspond to that of the gasification, rendering the compression unnecessary without this necessary. At the same time, the hydrogen obtained under pressure can be used for upgrading the gas produced or that which is introduced into the hydrogenation zone or else for direct hydrogenation.
The process according to the invention makes it possible to produce a strong gas of great value having a composition analogous to that of the illumination gas as well as an appreciable yield of light oils. By suitably adjusting the operating conditions, it is possible, depending on the market conditions, to orient the activity of the installation more towards the production of gas or towards that of oils. Although a gas having the pressure necessary for the needs of remote consumption is obtained directly, no further compression work is required than that of the relatively small amounts of oxygen consumed in the process.
CLAIMS.
Process and device for the production of strong gas and possibly liquid hydrocarbons by gasification of bituminous fuels or dry distillation residues, characterized in that:
1) The gasification is carried out under high pressure using a gasifying agent composed of oxygen or oxygen-enriched air and copious amounts of water vapor.
2) To the gasifying agent is added water vapor in such quantities that the gasification reaction takes place at temperatures of 600 to 900 ° C. and most of the gasified carbon is converted to carbon dioxide.
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