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Procédé pour l'obtention de magnésium métallique par réduction au moyen de charbon en partant des composés oxydiques du
L'invention concerne l'obtention de magnésium métal- lique en partant d'oxyde-de magnésium ou des matières initiales contenant ou fournissant de l'oxyde de magnésium, par réduction au moyen de charbon 'opérée à des températures notablement su- périeures à la température de vaporisation du magnésium de façon que le magnésium soit mis en liberté à 1-'.état de vapeurs.
Jusqu'il y a peu d'années, on produisait le magné- sium exclusivement par la voie électrolytique., les procédés purement thermiques n'ayant guère été employés dans la grande industrie. En ce qui concerne notamment la réduction de l'oxy- de de magnésium par le charbon suivant la formule MgO + C # Mg + CO, @
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elle avortait encore récemment malgré de nombreuses tentatives de résoudre la question, car l'oxyde de carbone se formant en même temps que les vapeurs de magnésium produites par la réac- tion reconvertit celles-ci en oxyde de magnésium, dans une large zone de températures descendantes, lorsque la tempéra- ture s'abaisse en-dessous de la température de réduction.
Cette difficulté ne fut écartée efficacement que par un procédé de la demanderesse (brevet 388.360) qui consiste essentiellement à maintenir les produits de réaction vaporeux et gazeux, avant leur départ de la chambre de réduction, à une tempéra- ture élevée telle que l'équilibre de la réaction réversible est pratiquement déplacé vers la formation du magnésium, et à n'entreprendre qu'après leur sortie de la chambre de réduc- tion de les diluer par admission de grandes quantités d'hy- drogène (ou d'un autre gaz indifférent vis-à-vis du magnésium) et de les refroidir en même temps brusquement à une tempéra- ture qui est en-dessous du point de condensation du magnésium.
On recueille ainsi de préférence le condensat à l'état de poussière. Après avoir séparé la poussière de magnésium, on épure par élimination d'oxyde de carbone les gaz de refroidis- sement sortant du condenseur et on les réutilise en circuit fermé. Etant donné qu'un refroidissement suffisamment rapide exige de très grandes quantités de gaz de refroidissement (50 à 70 m3 par kilogramme de magnésium), les frais d'épura- tion jouent un rôle essentiel dans l'économie du procédé.
L'invention procure le moyen de-réduire ces frais le plus possible dans le cas d'utilisation d'hydrogène comme gaz de refroidissement, et non seulement de ne pas diminuer, mais encore d'augmenter l'efficacité de l'épuration.
La présente invention consiste essentiellement en ce qu'après avoir séparé la poussière de magnésium du mélange gazeux quittant le condenseur de la chambre de réduction on
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élimine dudit mélange la quantité d'oxyde de carbone corres- pondant à l'accroissement par formation d'oxyde de carbone dans la phase de réduction, en opérant à de basses tempéra- tures par adsorption sélective sur du charbon actif, et on réutilise ensuite comme gaz de refroidissement le mélange ga- zeux ainsi épuré.De préférence, on divise le mélange gazeux, quit- tant le condenseur, en deux portions dont l'une, de préféren- ce la plus faible, reste inchangée après avoir été séparée, tandis qu'on soumet l'autre portion à l'épuration au moyen de charbon actif,
pour réutiliser ensuite le mélange en circuit fermé.
L'adsorption sur du charbon actif ne peut servir à la séparation intégrale ou presque intégrale d'hydrogène et d'oxyde de carbone, vu que même à de basses températures de travail les constantes d'adsorption des deux gaz par rapport au charbon actif sont trop rapprochées l'une de l'autre, mais dans le cadre du présent procédé où on ne cherche à .éliminer du mélange de départ que la quantité d'oxyde de carbone qui correspond à l'accroissement par formation d'oxyde de carbone dans la phase de réduction, l'adsorption sur du charbon actif présente des avantages spéciaux.
En effet, par ce procède d'épuration, déjà recommandable' rien qu'en raison de son économie, on débarrasse le mélange gazeux traité non seule- ment de l'oxyde de carbone, mais encore des autres impuretés qui, bien que n'étant présentes qu'en faibles ou très faibles quantités, exercent cependant une influence très nuisible sur la condensation quand elles sont contenues dans le gaz de refroidissement.
Il s'est montré qu'en.ramenant au circuit de circulation fermé du gaz de refroidissement un hydrogène ainsi épuré, on arrête l'inversion de la réaction dans la phase de condensation, dans des conditions d'ailleurs identi- ques, beaucoup plus efficacement que par exemple quand on @
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épure le mélange gazeux par la réaction d'oxydation du gaz à l'eau, ce qui s'exprime'par le résultat que la teneur du con- densat en magnésium métallique croit dans une mesure surpre- nante.
Pour assurer que la proportion d'hydrogène traver- sant le charbon actif sans être retenue soit suffisamment débarrassée d'oxyde de carbone avec un concours économique du refroidissement à basse température, il est recommandable d'arrêter la charge de l'adsorbant longtemps avant que l'é- quilibre d'adsorption s'établisse. Tant que le charbon est encore entièrement apte à l'adsorption, l'hydrogène sortant ne contient que de faibles quantités de CO; au fur et à mesure que le degré de saturation croit, la courbe de la teneur en oxyde de carbone monte en pente raide jusqu'à éta- blissement de l'équilibre d'adsorption. Bien que la teneur moyenne *du mélange gazeux désorbé soit dans tous les cas in- férieure à celle du mélange brut, tout parle néanmoins dans ces cas en faveur du choix d'une durée des phases de charge aussi brève que possible.
Sous une dépression appropriée, l'adsorbat peut être chassé intégralement en peu de minutes; par suite, même quand il n'est prévu que deux chambres d'ad- sorption mises en service alternativement, on peut faire al- terner les phases de charge et de décharge à des intervalles de temps se chiffrant en minutes. Après suppression du rac- cordement avec la pompe à vide, le charbon actif est prêt à adsorber la charge suivante sans qu'aucune activation spécia- le soit nécessaire; il suffit de débarrasser l'adsorbant, de temps à autre, par un léger chauffage (par exemple à environ 70 C), des admixtions retenues qui sont solides à la tempé- rature de l'opération et qui n'ont pas une pression de vapeur suffisamment élevée pour pouvoir être éliminées par dépression (par exemple l'eau).
Par suite, il est avantageux d'opérer
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avec trois chambres d'adsorption dont au moins une est équi- pée d'un dispositif de chauffage et de refroidissement.
A la grande économie du procédé contribue aussi le fait que, en raison de l'alternance rapide des périodes de charge et de décharge, la quantité d'adsorbant peut être si faible qu'elle ne constitue qu'une fraction des quantités gé- néralement employées. En outre, par suite du peu de fatigue du charbon actif, sa durée d'existence est presque illimitée.
On chasse l'adsorbat par des procédés connus, de préférence par abaissement de la pression. De cette façon, on obtient une proportion d'hydrogène fortement enrichie d'oxy- de de carbone qu'on peut régénérer de toute manière voulue.
Si l'on ne ramène pas à la circulation en circuit fermé l'hy- drogène retenu par l'adsorbant, il faut ajouter une quantité correspondante d'hydrogène frais.
Toutefois, de préférence, on soumet le mélange gazeux expulsé à un traitement ultérieur suivant des procédés chimiques ou physiques connus pour la séparation de l'oxyde de carbone d'avec l'hydrogène, avec ou sans récupération de CO, et de cette façon on réutilise aussi ce résidu d'hydrogène pour la circulation en circuit fermé. A cet effet, on diminue jusqu'à la teneur résiduelle voulue en oxyde de carbone une partie correspondante du mélange gazeux désorbé, en'recourant par exemple à la réaction d'oxydation du gaz à l'eau; l'excé- dent suffit à fournir par combustion la quantité de vapeur requise pour cette conversion.
Lorsqu'on a recours au moyen supplémentaire consis- tant à abaisser la pression en deux phases ou davantage et à recueillir séparément le désorbat ainsi mis en liberté, comme c'est connu en soi, on peut en outre séparer, en quel- que sorte comme produit de tête, une fraction relativement pauvre en oxyde de carbone, avant de chasser les fractions @
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riches en oxyde de carbone. De préférence, on ramène ce produit de tête au mélange de départ avant que celui-ci entre dans la chambre d'adsorption.
Exemple d'exécution.
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On suppose qu'on ramène à la circulation en circuit fermé, par heure, 13.200 m3 d'un mélange gazeux se composant de 96,14 % d'hydrogène et 3,86 % d'oxyde de carbone et que dans la phase de réduction il se produise, par heure, un accroisse- ment de 155 m3 de CO à 100 %, ce qui porte la quantité du gaz sortant du condensatéur à 13.355 m/heure et la teneur en oxyde de carbone à 4,95 %. De ce mélange gazeux on sépare inchangés 3685 m/heure, tandis que 9670 m3/heure se rendent aux chambres d'adsorption chargées de charbon actif. On réus- sit à chasser de l'adsorbat, par abaissement de la pression à 100 mm, un produit de tête de 330 m3/heure avec une teneur en oxyde de carbone de 6 %.
On ajoute ce produit de tête à la portion de 9670 m3 du mélange brut à épurer par adsorption au moyen de charbon actif, avant que ce mélange entre dans la chambre d'adsorption, ce qui porte cette portion à 10000 m3/ heure. On refroidit alors cette quantité totale à -50 C. et on la conduit sur le charbon actif prérefroidi à la même tem- pérature, de manière qu'il sorte, par heure, 9340 m3 d'un mélange non retenu dont la teneur en oxyde de carbone est tombée à 3,45 %. Par un abaissement de pression ultérieur à environ 10 mm. on relâche 330 m3/heure d'une fraction conte- nant 47 % d'oxyde de carbone. De cette portion, on brûle 115 m/heure pour la production de vapeur à l'aide de laquelle on convertit le résidu en 200 m3/heure d'hydrogène à 3 % de CO.
On mélange la portion, séparée inchangée, du mélange gazeux sortant du condenseur, constituée de 3685 m/heure avec une teneur de 4,95 % en CO, aux 9340 m3/heure qui sortent
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épurés de la chambre d'adsorption avec une teneur de 3,45 % en CO. Pour une perte mécanique de 25 m3/heure, on obtient de la sorte un produit en retour de 13.000 m3 de H2 à 3,88 % de CO, qui donne avec les 200 m3, portés horairement par la réaction d'oxydation du gaz à l'eau à une teneur résiduelle de 3 % en CO, les 13.200 m3 à 3,86 % de CO qu'on doit envoyer par heure au condenseur comme mélange gazeux de refroidisse- ment.
En chiffres ronds, le bilan d'oxyde de carbone est le suivant:
EMI7.1
<tb> 13 <SEP> 200 <SEP> . <SEP> 3,86 <SEP> = <SEP> 510 <SEP> m3/h
<tb>
<tb>
<tb> Accroissement <SEP> de <SEP> CO: <SEP> 155 <SEP> = <SEP> 155 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 665 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Portion <SEP> inchangée: <SEP> 3 <SEP> 685 <SEP> . <SEP> 4,95 <SEP> = <SEP> 182 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gaz <SEP> sortant <SEP> du <SEP> charbon <SEP> actif <SEP> 9 <SEP> 340 <SEP> . <SEP> 3,45 <SEP> = <SEP> 322 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Désorbat <SEP> converti <SEP> : <SEP> 200. <SEP> 3 <SEP> = <SEP> 6 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 510 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 665 <SEP> - <SEP> 510 <SEP> = <SEP> 155 <SEP> m <SEP> 3/h
<tb>
Une installation convenant pour exécuter le pro- cédé est représentée schématiquement sur le dessin annexé.
La réduction s'opère dans un four électrique 1 dans l'ouverture de sortie duquel est monté un condenseur 2 où se rend le mélange de vapeurs de magnésium et de gaz, notamment d'oxyde de carbone, engendré dans la chambre de réduction. Par le tuyau 3 on insuffle le gaz de refroidis- sement pour condenser en poussière les vapeurs de magnésium.
Le mélange de gaz de refroidissement et de poussière de ma- gnésium se rend ensuite par le tuyau 4 dans un réfrigérant 5, puis dans un filtre 6 où on sépare la poussière de magnésium, tandis que les gaz s'en vont par la conduite 7 qui se bifurque en deux conduites tubulaires 8, 9. Par la conduite 8 une fai- ble portion du mélange gazeux passe à un gazomètre 10, tandis . que la conduite 9 sert à refouler la plus grande portion du
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mélange à l'aide d'une soufflerie 12 dans un réfrigérant à bas- se température 14. Le rapport des quantités de gaz s'écoulant par les conduites 8 et 9 est réglé par un choix approprié des sections transversales des conduites. Le réfrigérant à basse température 14 est relié par la conduite 15 à une chambre d'ad- sorption 16 contenant du charbon actif.
Il est prévu au moins deux chambres d'adsorption qu'on met en service tour à tour, mais de préférence elles sont au nombre de trois dont au moins une est équipée de dispositifs de chauffage et de re- froidissement. Sur chacune des chambres d'adsorption 16 mon- tées en parallèle sont branchées des conduites 17 et 18. La conduite 17 ramène au gazomètre 10 d'où la soufflerie 20 as- pire par la conduite 19 le gaz accumulé, pour le refouler par la conduite 3 dans le cond-enseur 2. L'autre conduite, 18, mène au côté aspiration,d'une pompe 21 au côté refoulement de laquelle est raccordée une conduite 22 commune à toutes les chambres d'adsorption, qui se bifurque en deux conduites 23 et 24. Au point de bifurcation est monté un robinet à deux voies 25.
La conduite 23 débouche dans la conduite 9, en un endroit situé en amont de la soufflerie 12, en regardant dans le sens de la circulation. La conduite 24 va à un gazomètre 26 d'où un compresseur 28 aspire par la conduite 27 le gaz accumulé, pour l'envoyer par la conduite 29 à l'installation de conversion 30. Dans la conduite de départ 31 de l'installation de conversion est intercalé un réser- voir 32 sous pression. Sur la conduite d'amenée du gazomètre 26 est branchée une conduite 33 allant à un gazogène 34.
L'installation fonctionne de la manière suivante: Le mélange de vapeurs et gaz des produits de réaction est aspiré du condenseur 2 par la soufflerie 12 à travers le ré- - frigérant 5 et le filtre 6. Dans le filtre 6 se sépare la
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poussière de magnésium contenue dans le mélange. Une partie du mélange gazeux sortant par la conduite 7 se rend par le tuyau 8 au gazomètre 10, tandis que le restant passe dans le réfrigérant à basse température 14 où il est refroidi à, par exemple, -50 C. De là le mélange se rend dans la chambre d'adsorption 16 dont la charge est refroidie à -50 C. par un appareil de refroidissement non représenté.
Pendant cette opération, la vanne 17' intercalée dans la conduite 17 est ouverte et la vanne 18' de la conduite 18 est fermée, de sorte que le mélange de CO et H, sortant sans avoir été re- tenu; peut se rendre par la conduite 17 au gazomètre 10. On envoie alors le courant de mélange dans la deuxième chambre d'adsorption et on relie la première chambre à la pompe 21 pour la vider, en fermant la vanne 17' et en ouvrant la vanne 18'. Avant qu'une dépression déterminée (par exemple de 100 mm) soit atteinte, on aspire un mélange dont la teneur en CO est sensiblement égale à celle du mélange sortant du condenseur.
On ramène ce produit de tête par la conduite 23 dans la con- duite 9, après avoir fermé au*moyen du robinet à deux voies 25 la conduite 24 allant à l'installation de conversion. En- suite, en tournant le robinet 25, on livre passage à la cir- culation de gaz par la conduite 24 et on continue à diminuer progressivement la pression jusqu'à ce qu'elle atteigne, par exemple, une hauteur de 10 mm. on chasse ainsi un mélange gazeux qui contient grosso modo 50 % de CO. Ce mélange passe par la conduite 24 dans le gazomètre 26 d'ou il est transpor- té par le compresseur 28 dans l'installation de conversion 30 où on élimine ' l'oxyde, de carbone jusqu'à une teneur résiduel- le de 3 % par la réaction d'oxydation du gaz à l'eau.
Après séparation de l'acide carbonique par lavage, le gaz épuré se rend du réservoir 32, par la conduite 31, à la conduite 3 dans laquelle la soufflerie 20 envoie d'autre part le mélange
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gazeux accumulé dans la gazomètre 10.
Pour mettre l'installation en service, on engendre du gaz à l'eau dans le gazogène 34 et, après avoir éliminé le CO jusqu'à la teneur résiduelle minimum réalisable, on l'in- suffle directement de l'installation de conversion dans le condenseur 2 par les conduites 31 et 3.
REVENDICATIONS ---------------------------
1.- Procédé pour l'obtention de magnésium métalli- que par réduction au moyen de charbon et volatilisation du magnésium en partant des composés oxydiques du magnésium, suivant lequel on maintient les produits de réaction vapo- reux et gazeux, avant leur départ de la chambre de réduction, à une température élevée telle que l'équilibre de la réàction réversible MgO + C Mg + CO est pratiquement déplacé vers la formation du magnésium et on n'entreprend qu'après la sortie de ces produits de réaction de la chambre de réduction de les diluer par admission de grandes quantités d'hydrogène réutilisé en circuit fermé et de les refroidir en même temps brusquement pour condenser à l'état de poussière les vapeurs de magnésium formées,
'ce procédé étant caractérisé en ce qu'après avoir séparé la poussière de magnésium, on élimine du mélange gazeux quittant le condenseur la quantité d'oxyde de carbone correspondant à 1'accroissement par formation d'oxyde de carbone dans la phase de réduction, en opérant par adsorption sélective sur du charbon actif à de basses tempé- ratures et on réutilise ensuite comme gaz de refroidissement le mélange ainsi épuré.
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Process for obtaining metallic magnesium by reduction by means of carbon, starting from the oxidic compounds of
The invention relates to the production of metallic magnesium starting from magnesium oxide or from starting materials containing or providing magnesium oxide by reduction with carbon at temperatures considerably above. the vaporization temperature of the magnesium so that the magnesium is released in a vapor state.
Until a few years ago, magnesium was produced exclusively by the electrolytic route, purely thermal processes having hardly been used in large-scale industry. With regard in particular to the reduction of magnesium oxide by carbon according to the formula MgO + C # Mg + CO, @
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it was still recently aborted despite numerous attempts to resolve the question, because the carbon monoxide forming at the same time as the magnesium vapors produced by the reaction reconvert them into magnesium oxide, over a wide temperature range. falling, when the temperature drops below the setback temperature.
This difficulty was effectively overcome only by a process of the Applicant (patent 388,360) which essentially consists in maintaining the vaporous and gaseous reaction products, before their departure from the reduction chamber, at a high temperature such as equilibrium. of the reversible reaction is practically shifted towards the formation of magnesium, and to be undertaken only after their exit from the reduction chamber to dilute them by admitting large quantities of hydrogen (or of another gas indifferent to magnesium) and simultaneously cooling them abruptly to a temperature which is below the dew point of magnesium.
The condensate is thus preferably collected in the form of dust. After separating the magnesium dust, the cooling gases leaving the condenser are purified by carbon monoxide removal and reused in a closed circuit. Since sufficiently rapid cooling requires very large quantities of cooling gas (50 to 70 m3 per kilogram of magnesium), purification costs play an essential role in the economy of the process.
The invention provides the means of reducing these costs as much as possible in the case of using hydrogen as a cooling gas, and not only of not decreasing, but also of increasing the efficiency of the purification.
The present invention consists essentially in that after having separated the magnesium dust from the gas mixture leaving the condenser of the reduction chamber,
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removes from said mixture the quantity of carbon monoxide corresponding to the increase by formation of carbon monoxide in the reduction phase, operating at low temperatures by selective adsorption on activated carbon, and then reusing as cooling gas the gaseous mixture thus purified. Preferably, the gaseous mixture, leaving the condenser, is divided into two portions, one of which, preferably the smallest, remains unchanged after having been separated, while the other portion is subjected to purification by means of activated carbon,
to then reuse the mixture in a closed circuit.
The adsorption on activated carbon cannot be used for the complete or nearly complete separation of hydrogen and carbon monoxide, since even at low working temperatures the adsorption constants of the two gases with respect to the activated carbon are too close to each other, but in the context of the present process where one seeks to eliminate from the starting mixture only the quantity of carbon monoxide which corresponds to the increase by formation of carbon monoxide in The reduction phase, adsorption on activated carbon has special advantages.
In fact, by this purification process, already recommendable just because of its economy, the gaseous mixture treated is freed not only of carbon monoxide, but also of other impurities which, although not being present only in small or very small quantities, however, exert a very detrimental influence on the condensation when they are contained in the cooling gas.
It has been shown that by returning to the closed circulation circuit of the cooling gas a hydrogen thus purified, the reversal of the reaction in the condensation phase is stopped, under conditions which are moreover identical, much more efficiently than for example when we @
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purifies the gas mixture by the oxidation reaction of the gas with water, which is expressed by the result that the content of the metallic magnesium condensate increases to a surprising extent.
In order to ensure that the proportion of hydrogen passing through the activated carbon without being retained is sufficiently free of carbon monoxide with the economical aid of low temperature cooling, it is advisable to stop the loading of the adsorbent long before the adsorption equilibrium is established. As long as the carbon is still fully suitable for adsorption, the outgoing hydrogen contains only small amounts of CO; As the degree of saturation increases, the curve for the carbon monoxide content steeply rises until the adsorption equilibrium is established. Although the average content * of the desorbed gas mixture is in all cases lower than that of the crude mixture, in these cases everything speaks in favor of choosing a duration of the charging phases as short as possible.
Under a suitable vacuum, the adsorbate can be completely removed in a few minutes; therefore, even when only two adsorption chambers are provided which are switched on alternately, the charging and discharging phases can be altered at time intervals amounting to minutes. After removing the connection to the vacuum pump, the activated carbon is ready to adsorb the next charge without any special activation being necessary; it suffices to rid the adsorbent, from time to time, by slight heating (for example at about 70 ° C.), of the retained admixtures which are solid at the operating temperature and which do not have a pressure of steam high enough to be removed by vacuum (eg water).
Therefore, it is advantageous to operate
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with three adsorption chambers, at least one of which is equipped with a heating and cooling device.
The great economy of the process also contributes to the fact that, owing to the rapid alternation of the charging and discharging periods, the quantity of adsorbent may be so small that it constitutes only a fraction of the quantities generally. employees. In addition, owing to the little fatigue of activated carbon, its life is almost unlimited.
The adsorbate is removed by known methods, preferably by lowering the pressure. In this way, a proportion of hydrogen which is highly enriched with carbon oxide is obtained, which can be regenerated in any desired way.
If the hydrogen retained by the adsorbent is not returned to closed circuit circulation, a corresponding quantity of fresh hydrogen must be added.
Preferably, however, the expelled gas mixture is subjected to further treatment according to known chemical or physical processes for the separation of carbon monoxide from hydrogen, with or without CO recovery, and in this way it is achieved. also reuses this hydrogen residue for closed circuit circulation. To this end, a corresponding part of the desorbed gas mixture is reduced to the desired residual content of carbon monoxide, by resorting for example to the oxidation reaction of the gas with water; the excess is sufficient to supply by combustion the quantity of steam required for this conversion.
When resorting to the additional means of lowering the pressure in two or more phases and collecting the desorbate thus released separately, as is known per se, one can further separate, in some way. as top product, a fraction relatively poor in carbon monoxide, before expelling the fractions @
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rich in carbon monoxide. Preferably, this overhead product is returned to the starting mixture before the latter enters the adsorption chamber.
Example of execution.
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It is assumed that 13,200 m3 of a gas mixture consisting of 96.14% hydrogen and 3.86% carbon monoxide are brought back to closed circuit circulation per hour and that in the reduction phase an increase of 155 m3 of 100% CO occurs per hour, which brings the quantity of gas leaving the condensate to 13.355 m3 / hour and the carbon monoxide content to 4.95%. From this gas mixture are separated unchanged 3685 m 3 / hour, while 9670 m 3 / hour go to the adsorption chambers loaded with activated carbon. A head product of 330 m 3 / hour with a carbon monoxide content of 6% was successfully removed from the adsorbate by lowering the pressure to 100 mm.
This overhead product is added to the 9670 m 3 portion of the crude mixture to be purified by adsorption using activated carbon, before this mixture enters the adsorption chamber, which brings this portion to 10,000 m 3 / hour. This total quantity is then cooled to -50 ° C. and carried over the pre-cooled activated carbon at the same temperature, so that 9,340 m3 of an unretained mixture emerges per hour, the oxide content of which. of carbon fell to 3.45%. By subsequent pressure reduction to approx. 10 mm. 330 m 3 / hour are released of a fraction containing 47% carbon monoxide. Of this portion, 115 m / hour is burned for the production of steam with the help of which the residue is converted into 200 m 3 / hour of hydrogen at 3% CO.
The portion, separated unchanged, of the gas mixture leaving the condenser, consisting of 3685 m / hour with a content of 4.95% CO, is mixed with the 9340 m 3 / hour which exit
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purified from the adsorption chamber with a content of 3.45% CO. For a mechanical loss of 25 m3 / hour, we thus obtain a return product of 13,000 m3 of H2 at 3.88% CO, which gives with the 200 m3, carried hourly by the oxidation reaction of the gas to water with a residual content of 3% CO, the 13,200 m3 at 3.86% CO which must be sent per hour to the condenser as a cooling gas mixture.
In round numbers, the carbon monoxide balance is as follows:
EMI7.1
<tb> 13 <SEP> 200 <SEP>. <SEP> 3.86 <SEP> = <SEP> 510 <SEP> m3 / h
<tb>
<tb>
<tb> Increase <SEP> of <SEP> CO: <SEP> 155 <SEP> = <SEP> 155 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 665 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Portion <SEP> unchanged: <SEP> 3 <SEP> 685 <SEP>. <SEP> 4.95 <SEP> = <SEP> 182 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Gas <SEP> leaving <SEP> from the <SEP> activated carbon <SEP> <SEP> 9 <SEP> 340 <SEP>. <SEP> 3.45 <SEP> = <SEP> 322 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Desorbat <SEP> converted <SEP>: <SEP> 200. <SEP> 3 <SEP> = <SEP> 6 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 510 <SEP> "
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 665 <SEP> - <SEP> 510 <SEP> = <SEP> 155 <SEP> m <SEP> 3 / h
<tb>
A suitable installation for carrying out the process is shown schematically in the accompanying drawing.
The reduction takes place in an electric furnace 1, in the outlet opening of which is mounted a condenser 2 where the mixture of magnesium vapors and gases, in particular carbon monoxide, generated in the reduction chamber goes. Cooling gas is blown through pipe 3 to condense the magnesium vapors into dust.
The mixture of cooling gas and magnesium dust then goes through pipe 4 to a condenser 5, then to a filter 6 where the magnesium dust is separated, while the gases go through pipe 7 which branches off into two tubular conduits 8, 9. Through conduit 8 a small portion of the gas mixture passes to a gasometer 10, while. that line 9 is used to discharge the largest portion of the
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mixing by means of a blower 12 in a low temperature refrigerant 14. The ratio of the quantities of gas flowing through the pipes 8 and 9 is controlled by an appropriate choice of the cross sections of the pipes. The low temperature refrigerant 14 is connected via line 15 to an adsorption chamber 16 containing activated carbon.
At least two adsorption chambers are provided which are put into service in turn, but preferably there are three of which at least one is equipped with heating and cooling devices. On each of the adsorption chambers 16 mounted in parallel are connected conduits 17 and 18. The conduit 17 returns to the gasometer 10 from where the blower 20 sucks the accumulated gas through the conduit 19, to deliver it through the line 3 in the condenser 2. The other line, 18, leads to the suction side, of a pump 21 to the discharge side of which is connected a line 22 common to all the adsorption chambers, which branches in two pipes 23 and 24. A two-way valve 25 is fitted at the junction point.
The pipe 23 opens into the pipe 9, at a location upstream of the blower 12, looking in the direction of traffic. Line 24 goes to a gasometer 26 from which a compressor 28 sucks the accumulated gas through line 27, to send it through line 29 to the conversion installation 30. In the outgoing line 31 of the heating installation. A pressurized tank 32 is inserted in the conversion. On the supply line of the gasometer 26 is connected a line 33 going to a gasifier 34.
The installation works as follows: The mixture of vapors and gases of the reaction products is sucked from the condenser 2 by the blower 12 through the cooler 5 and the filter 6. In the filter 6 separates the
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magnesium dust contained in the mixture. Part of the gas mixture exiting through line 7 goes through pipe 8 to the gasometer 10, while the remainder goes into the low temperature refrigerant 14 where it is cooled to, for example, -50 C. From there the mixture is obtained. returns to the adsorption chamber 16, the charge of which is cooled to -50 ° C. by a cooling device, not shown.
During this operation, the valve 17 'inserted in the pipe 17 is open and the valve 18' of the pipe 18 is closed, so that the mixture of CO and H, exiting without having been retained; can go through line 17 to the gasometer 10. The mixture stream is then sent into the second adsorption chamber and the first chamber is connected to the pump 21 to empty it, by closing the valve 17 'and opening the valve. 18 '. Before a determined depression (for example 100 mm) is reached, a mixture is sucked in, the CO content of which is substantially equal to that of the mixture leaving the condenser.
This overhead product is returned through line 23 to line 9, after having closed by means of the two-way valve 25 the line 24 going to the conversion plant. Then, by turning the tap 25, the gas flow is passed through line 24 and the pressure continues to be gradually reduced until it reaches, for example, a height of 10 mm. a gaseous mixture which contains roughly 50% CO is thus removed. This mixture passes through line 24 into gasometer 26 from where it is transported by compressor 28 to conversion plant 30 where carbon monoxide is removed to a residual content of 3. % by the oxidation reaction of gas with water.
After separation of the carbonic acid by washing, the purified gas goes from the tank 32, via the pipe 31, to the pipe 3 in which the blower 20 also sends the mixture.
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gas accumulated in the gasometer 10.
To commission the installation, water gas is generated in the gasifier 34 and, after removing the CO to the minimum achievable residual content, it is injected directly from the conversion installation into condenser 2 via lines 31 and 3.
CLAIMS ---------------------------
1.- Process for obtaining metallic magnesium by reduction with charcoal and volatilization of the magnesium starting from the oxidic compounds of magnesium, according to which the vapor and gaseous reaction products are kept, before they leave the chamber. reduction chamber, at a high temperature such that the equilibrium of the reversible reaction MgO + C Mg + CO is practically shifted towards the formation of magnesium and one does not undertake until after the exit of these reaction products from the chamber of reduction of diluting them by admitting large quantities of hydrogen reused in a closed circuit and at the same time cooling them abruptly in order to condense the magnesium vapors formed as dust,
'this process being characterized in that after having separated the magnesium dust, the quantity of carbon monoxide corresponding to the increase by formation of carbon monoxide in the reduction phase is removed from the gas mixture leaving the condenser, operating by selective adsorption on activated carbon at low temperatures and the mixture thus purified is then reused as cooling gas.