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Procédé et appareillage pour le traitement des matières hydrocarbonées et des hydrocarbures.
La présente invention a pour objet uh procédé et un appareil pour le traitement des hydrocarbures et matières hydrocarbonées par la chaleur en présence d'oxygène et de vapeur d'eau en vue de la production d'un combustible ga- zeux de pouvoir calorifique moyen ainsi que d'hydrocarbu- res condensables et d'autres produits finis de plus grande valeur.
Les gazogènes disponibles à ce jour dans lesquels on obtient des produits finis gazeux par réaction d'air et de vapeur d'eau sur une matière première hydrocarburée se présentant d'habitude sous la forme d'un combustible solide tel que du charbon bitumineux, sont caractérisés par un fonctionnement difficile et de faible rendement et par la formation d'un gaz combustible de qualité relativement in- férieure et de sous-produits de faible valeur commerciale constitués principalement e-par des goudrons gênants.
La transformation d'un combustible solide tel que du charbon bitumineux brut en de tels produits finis dans un gazogène amène la distillation des constituants volatils du combus-
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tible dans des conditions préjudiciables à la formation de composés hydrocarbures de valeur.
Sous l'action de la cha- leur, le charbon fond ou commence à fondre pour former un produit de viscosité relativement élevée et la présence d'une masse goudronneuse fondue dans le lit du gazogène tend à remplir les vides du lit de combustible et à empêcher l'é- coulement libre et la distribution de l'air de combustion et de la vapeur d'eau amenée dans le gazogène, de telle sor- te que les gaz combustibles produits sont d'assez basse qua- lité même avec un chargement mécanique continu et tous au- tres artifices gênants que l'on fait coopérer au fonctionne- ment.
Conformément à la présente invention,, on soumet des hydrocarbures et matières hydrocarbonées, de préférence a l'état solide bien que l'on puisse les utiliser principale- ment ou auxiliairement l'état liquide ou gazeux pour l'alimentation du procédé, à une décomposition thermique ou à la pyrolyse ou les composants des matières en traitement susceptibles de se gazéifier, sont gazéifiés d'une manière continue et complète dans des conditions de durée et de tem- pérature réglées de façon faire naître les réactions as- surant une valeur maxima à l'association des produits finis gazeux non condensables et des produits finis condensables susoeptibles de subir un traitement ultérieur pour produire des hydrocarbures convenant comme combustibles pour moteurs, des hydrocarbures aromatiques et tous autres produits de valeur.
Dans l'exécution du présent prpcédé, on amène d'une manière continue la charge d'hydrocarbures ou de matières hy- drocarbunées à traiter à la partie supérieure d'une cornue allongée dans le sens vertical dans laquelle descend d'une manière à peu près continue une masse en écoulement de ma- tières solides transporteuses de calories, susceptibles d'être chauffées dans des z8nes différentes à des tempéra- tures comprises entre de larges limites, ces matières étant
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déchargées d'une manière à peu près continue de la partie inférieure de la cornue pour être ramenées à la partie supé- rieure de celle-ci par des dispositifs d'élévation ou de sou- lèvement extérieur appropriés.
La charge est introduite à la partie supérieure de la cornue, mélangée à des éléments de matières transporteuses de calories à une température suffi- samment élevée par exemple 260 à 520 C, avec une proportion volumétrique de charge par rapport aux matières transpor- teuses de calories qui soit suffisamment faible pour que cette charge soit chauffée par conduction et radiation à partir de ces matières à un degré tel que toute l'humidité en soit expulsée et que la dite charge devienne suffisamment visqueuse et adhère aux éléments formant les matières trans- porteuses de calories sans que son volume soit suffisant pour remplir entièrement les vides entre ces éléments ni pouvoir se solidifier en une masse imperméable qui empêche- rait autrement les matières transporteuses de calories et la charge de descendre dans la cornue en un écoulement fluide et
empêcherait également les gaz traversant le dit écoulement fluide de venir au contact intime de tous les éléments for- mant cet écoulement. Les gaz et vapeurs condensables dégagés dans cette z8ne de gazéification à basse température traver- sant les interstices dans la masse en écoulement sont évacués d'une manière continue de la cornue à une hauteur déterminée d'avance dépendant des produits finis désirés que l'on veut obtenir par le présent procédé.
Le chauffage décrit à basse température continue pen- dant une durée suffisante pour transformer la charge formant partie de l'écoulement descendant en un charbon ou coke dit de basse température contenant normalement encore quelques hydrocarbures et c'est dans cet état que la charge pénètre dans le compartiment inférieur ou à haute température de la cornueà la partie supérieure duquel tous les produits gazeux produits dans le dit compartiment peuvent être pré- levés.
La partie supérieure de ce compartiment inférieur sert de z8ne de gazéification à haute température et la/14-
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rée du séjour de la charge dans cette zone et les températures élevées auxquelles elle est soumise sont telles qu'il se forme des hydrocarbures de valeur par distillation ultérieure de la charge et par pyrolyse et synthèse des différents composés et éléments normalement présents dans ce compartiment.
A la par- tie inférieure de la z8ne de gazéification, la masse en écou- lement continu vers le bas à haute température comportant des matières carbonacées ou du coke mélangé aux matières transpor- tant les calories est soumise au contact des vapeurs surchauf- fées à une température relativement élevée et il se produit une réaction de gaz à l'eau entre une partie du carbone et la va- peut d'eau de manière à former de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone qui s'écoulent vers le haut à travers la cornue et se mélangent auxhydrocarbures produits à la partie supérieure de la zone de gazéification inférieure.
Le carbone résiduaire couvrant les matières transpor- teuses de calories ou mélangé à celles-ci après avoir traversé la zone de réaotion de gaz à l'eau sert de source de chaleur une fois brûlé pour l'exécution des réactions de gaz à l'eau et de pyrolyse dans les compartiments supérieurs de la cornue.
A cet effet, on introduit de l'oxygène soit sous la forme d'o- xygène pur commercial ou d'air, soit sous la forme d'un mélange d'air et d'oxygène dans la partie la plus basse de la cornue au même niveau ou à un niveau inférieur à celui de l'introduc- tion de la vapeur d'eau pour brûler le carbone résiduaire. La fraction consumée de la charge et la quantité d'air de com- bustion introduite en vue de la combustion sont réglées sui- vant les températures désirées dans les différents comparti- ments de la cornue.
Les gaz chauffés produits par la combus- tion complète ou partielle du carbone résiduaire montent à travers les interstices de la masse descendante de matières transporteuses de calories et de charge pour se mélanger avec les autres gaz et vapeurs produits dans la z8ne inférieure et sont avantageusement évacués à partir de la partie supérieure de cette zone. La quantité de gaz carbonique dans les gaz de chauffage est sensiblement réduite par la réduction à haut
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température assurée par le carbone résiduaire descendant qui forme avec lui de l'oxyde de carbone.
La présence de quantités importantes d'hydrogène et d'oxyde de carbone à des températu- res élevées et séjournant un temps suffisant dans la partie supérieure de la z8ne inférieure au contact intime des matières résiduaires charbonneuses ou du coke descendant et des hydrocar- bures dégagés amène à la formation, à cet endroit d'hydrocar- bures ayant une composition de plus grande valeur. D'autres hydrocarbures intéressants peuvent être obtenus en mélangeant des gaz volatils à basse température distillés dans la z8ne supérieure de la cornue avec les produits gazeux dans la z8ne de gazéification à haute température et en évacuant la tota- lité ou à peu près la totalité des gaz en un point proche de la mi-hauteur de la cornue.
Ou encore l'on peut retirer les ma- tières volatiles à basse température de la cornue soit séparé- ment, soit avec seulement une faible fraction des hydrocarbures gazeux provenant de la z8ne à haute température.
Les matières porteuses de calories descendent et quit- tent la zône de combustion à une température élevée et les ca- lories transportées par elles servent en partie préchauffer le courant d'air et de vapeur d'eau entrant et se dirigeant vers les z8nes de combustion et de gazéification et en partie à pro- duire une chaleur suffisante dans ces dernières pour la distil- lation des matières volatiles à basse température contenues dans la charge et susceptible d'être gazéifiées et pénétrant dans la z8ne de distillation supérieure dans laquelle sont ramenées les matières transporteuses de calories chauffées. Le procédé et l'appareillage décrits sont applicables à la gazéification d'une gamme très étendue d'hydrocarbures et de produits hydro- carbonés tels que la houille, le lignite,
la tourben le bois en morceaux, la sciure de bois, les huiles lourdes de toute nature et en -particulier l'huile dite "Bunker C", les schistes bitumi- neux et les mélanges de telles matières.
L'invention a ainsi pour objet général un procédé et un
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appareillage perfectionnes pour le traitement thermique con- tinu des hydrocarbures et matières hydrocarbonées à l'état solide, liquide ou gazeux dans des conditions réglées de du- rée de réaction et de température en vue de l'obtention de produits finis gazeux condensables ou non condensables dont la valeur commerciale est supérieure à celle des matières pre- mières traitées.
L'invention couvre encore un procédé et un appareillage pour la gazéification assurant aux produits fi- nis une composition chimique qui puisse être facilement ré- glée entre des limites relativement étendues par modification des durées de réaction et des températures auxquelles sont soumis les différents composants de la charge d'hydrocarbures ou de matières hydrocarbonées pendant le traitement. L'inven- tion couvre enfin plus particulièrement un générateur de gaz et un procédé de gazéification caractérisés par la production continue de produits finis condensables et non condensables de haute qualité, le rendement de l'opération étant élevé et les composants volatils et gazéifiables de la charge d'hy- drocarbures et de matières hydrocarbonées étant utilisée d'une manière complète.
Les différents caractères de nouveauté caractérisant l'invention sont indiqués plus particulièrement dans le ré- sumé terminant la présente description. Pour mieux faire comprendre l'invention, les avantages de son fonctionnement et les objets particuliers obtenus par son application, on se référera aux dessins ci-joints et à leur description cou- vrant un mode d'exécution préféré de l'invention.
Sur les dessins ci-joints:
La fig. 1 est une vue en élévation schématique, avec arrachements, d'une cornue et de l'appareillage auxiliaire établi pour l'exécution du procédé conforme à l'invention.
La fig. 2 est une coupe verticale de la cornue de la fige 1.
La fig. 3 est une coupe horizontale suivant la li- gne 3-3 de la fig. 2.
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La fig. 4 est une coupe verticale suivant la ligne 4-4 de la fig. 3.
Enfin, la fig. 5 est une coupe horizontale suivant la ligne 5-5 de la fig. 2.
L'appareil représenté est destiné plus particuliè- rement à la gazéification d'hydrocarbures solides broyés ou réduits en poudre grossière constitués par exemple par de la houille bitumineuse à forte teneur en matières volatiles et comme on le voit cet appareil comprend comme éléments princi- paux une oornue 10 allongée dans le sens vertioal, un mécanis- me étanohe de décharge des matières II destiné à reoevoir les matières sortant à la partie inférieure de la cornue, un élé- vateur 12 recevant les matières sortant du mécanisme de en décharge ou d'évacuation 11 pour ramener les dites matières à la partie supérieure de la cornue, et enfin un dispositif 13 introduisant la charge à la partie supérieure de la cornue.
Comme on le voit aux fig. 2 et 3, la cornue 10 est constituée par une enveloppe étanche cylindrique en acier 15 garnie de matières réfractaires appropriées 16 pour former une cornue allongée verticalement 17 dont la section droite circulaire se réduit à mesure que l'on monte. L'extrémité supérieure de la cornue comporte une plaque supérieure 18 gar- nie de matières réfraotaires et comportant une ouverture cen- trale 19 normalement fermée, traversée par une tubulure d' en- trée 20 s'ouvrant à son extrémité inférieure dans la partie haute de la cornue. La tubulure 20 est reliée au dispositif d'alimentation de ia charge et comporte une dérivation 22 oom- muniquant avec l'élévateur 12.
La partie inférieure de la,cor- nue est constituée par une plaque métallique 34 en forme de cône tronqué renversé ayant une ouverture de décharge centrale à sa partie inférieure en 25 tandis que la plus grande partie de sa hauteur est perforée. Cette plaque ou tôle 24 forme la paroi intérieure d'une chambre d'admission annulaire 20 s'amin- cissant vers le bas et dont la paroi extérieure est constituée par une seconde plaque ou tôle 27 en forme de tronc de o8ne renversé se terminant également par une ouverture de décharge
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centrale 28 disposée 8. la partie inférieure de l'ouverture de décharge 25 et à l'aplomb de celle-ci.
La tubulure d'entrée des fluides 30 s'ouvre horizonta- lement dans un coté de la chambre d'admission 26. Cette tubu- lure 30 est reliée au ventilateur à tirage forcé 33 comme on le voit en fig. 1 et l'alimentation en air en est commandée par le papillon ou. robinet 34 dans la tubulure 30. Une tubu- lure d'alimentation en vapeur d'eau 32 commandée par robinet ou soupape pénètre dans la tubulure 30 et s'y ouvre au voisi- nage de l'entrée de cette dernière dans la chambre d'admission 26 pour permettre le mélange. Le réglage du fonctionnement du ventilateur 33 permet de régler l'écoulement d'air indépendam- ment de l'écoulement de vapeur.
Comme on le voit aux fig. 2 et 5, il est prévu une alimentation complémentaire ou subsi- diaire en vapeur, obtenue au moyen des canalisations en irri- gateurs 29 comportant des canaux circulaires concentriques per- forés intérieur et extérieur disposés à la partie inférieure de la chambre 17, et reliés l'un à l'autre. Le canal circulai- re extérieur est relié par des tubes verticaux 31 à un collec- teur circulaire 31 a fournissant la vapeur d'eau et commandé par une vanne ou organe équivalent extérieur. Il est prévu une certaine latitude pour le réglage en hauteur de ces canaux per- forés pour permettre une certaine modification dans le niveau d'entrée de la vapeur pénétrant par eux.
La partie centrale de la cornue comporte deux séries de lumières de sortie périphériques à une certaine distance verticale l'une de l'autre, et chacune de ces séries de lu- miéres est constituée comme on le voit aux fig. 2 à 4 par des blocs réfractaires 37 ayant une forme telle qu'ils délimitent une série circulaire de lumières:allongées verticalement et dirigées radialement, présentant des fonds inclinés et s'ou- vrant à leur partie supérieure dans un collecteur de sortie 39 dans la partie de la paroi de la oornue qui se trouve juste au-dessus. Chacun de ces collecteurs 39 est relié à une série de canaux de sortie obliques distincts 40 ménagés séparément dans la matière réfractaire 16 et s'étendant au-delà pour /17
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mer des tubulures en saillie 41.
Ces tubulures de sortie 41 sont reliées séparément à un collecteur annulaire commun 42 disposé au-dessous d'elles par l'intermédiaire de tuyaux de décharge descendants 42 a. Une canalisation d'évacuation 43 commandée par une soupape ou un papillon 44 relie le collec- teur 42 supérieur à un point d'emmagasinage ou à un appareil auxiliaire tandis que la deuxième canalisation de décharge 45 commandée par une soupape ou papillon 46 est reliée d'une ma- nière analogue au collecteur inférieur 42. Un ajutage appro- prié 48 pour l'extinction du gaz s'ouvre à la partie supérieure de chaque tuyau de déoharge descendant 42 a au contact intime des gaz passant par ce dernier.
En fonctionnement, la cornue 17 est remplie à peu près jusqu'au niveau représenté en fig.2 avec une masse de matières en écoulement dont la descente à peu près continue se fait sans changement du niveau grâce à l'introduction à peu près continue de matières par la tubulu- re d'entrée 20 et à sa décharge par les ouvertures de décharge 25 et 28. L'ouverture de décharge 28 s'ouvre dans un tube de décharge vertical 49 relié à son tour par le joint de dilata- tion 50 au tube incliné 51. Le mécanisme étanche 11 pour la décharge des matières forme partie du tube 49 et comme on le voit, il est constitué par un dispositif de transport rotatif à augets à vitesse variable commandé par un moteur électrique 53 par l'intermédiaire d'un dispositif approprié de réduotion de vitesse 54.
L'extrémité inférieure du tube 51 s'ouvre dans une botte 55 présentant des ouvertures pour l'introduc- tion ou le retrait des matières en circulation. De la botte 55, la matière en circulation tombe dans le carter 57 d'un système élévateur 12. L'enveloppe 57 de l'élévateur est cons- tituée par un système soudé étanche aux gaz et enferme un élé- vateur 60 commandé par un moteur électrique 61. Les augets de l'élévateur se vident dans une tubulure de décharge 62 dont l'ouverture inférieure débouche dans un tuyau incliné 63 relié à la partie supérieure de la tubulure ou dérivation d'entrée 22 par l'intermédiaire d'un joint de dilatation 64.
Avec ce dispositif, on peut assurer une circulation à peu près
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continue de matières à l'extérieur de la cornue entre l'ouver- ture de décharge 28 et la tubulure d'entrée 20 de telle sorte que la masse ou colonne de matières à l'intérieur de la cor- nue 17 descendra à une allure déterminée d'avance dépendant principalement de la vitesse du dispositif d'alimentation 52.
L'alimentation de la charge solide d'hydrocarbures dans le dispositif décrit, comprend un transporteur aérien à rail et à godets s'ouvrant dans le réservoir 71 comportant une décharge réglable débouchant dans les mécanismes d'ali- mentation 72 s'ouvrant à son tour à la partie supérieure de la tubulure 20. Le fonctionnement de ce dispositif 72 est asso- cié avantageusement à celui du dispositif rotatif d'alimenta- tion 52 de manière à régler le rapport volumétrique de la char- ge par rapport aux matières transporteuses de calories péné- trant dans la tubulure d'entrée 20 et dans la cornue, ce qui facilite le maintien des conditions désirées pour l'écoulement des matières ou des gaz dans la cornue.
Conformément à l'invention, il est prévu une sortie de gaz complémentaire 80 s'ouvrant à travers la plaque supé- rieure 18 au-dessus du niveau normal des matières dans la cor- nue 17. La tubulure de sortie auxiliaire 80 se divise en deux fourches 81 et 82 commandées respectivement par les papillons ou robinets 83 et 84. La fourche 81 est normalement fermée sauf au moment de la mise en marche et elle sert desortie aux gaz de chauffage à ce moment. Quant à la fourche 82 elle sert de sortie de gaz auxiliaire pour les séries inférieure et su- périeure de lumières de sortie 36 et 35 au milieu de la hauteur de la cornue comme il sera décrit ci-après et cette fourche aboutit à un appareil auxiliaire de traitement des gaz.
On peut choisir comme matières solides en circulation des matières formant une gamme très étendue, ces matières ser- vant la fois au transport des calor ies et comme diluants so- lides de la charge d'hydrocarbures ou de matières hydrocarbo- nées, les matières choisies dépendant des conditions opératoi- res à maintenir dans chaque cas particulier. Les matières choi-
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sies à cet effet doivent être susceptibles de résister aux changements rapides de température à l'intérieur d'une garnie de températures étendue sans se briser ou subir une érosion sensible et elles doivent avoir une conductibilité calorifique élevée.
De telles matières sont constituées de préférence par des réfractaires non combustibles bien que l'on puisse utiliser des matières combustibles telles que des éléments calibrés d'un coke convenable dans certaines conditions. Tou- tefois, les matières transporteuses de calories consistent de préférence en galettes ou boulettes de céramique réfractaire ou d'alliage ou d'aciers spéciaux résistant à la corrosion du type décrit dans la demande de brevet déposée par la demande- resse avec priorité de la demande britannique 17.018/44 du 6 septembre 1944. Les galettes doivent avoir un diamètre assez faible pour réduire les chocs thermiques et les fatigues dues aux impacts et surtout pour offrir une grande surface d'échange calorifique,
tout en étant assez grandes pour résister aux vi- tesses désirées des gaz passant dans la cornue sans se soulever
Lorsqu'on commence à faire fonctionner un appareil du type décrit, on remplit le dispositif avec des galettes de ma- tières transporteuses de chaleur, comme décrit ci-dessus et on met en marche les mécanismes d'alimentation et d'élévation.
On ferme toutes les sorties de gaz sauf la sortie 81. On in- troduit provisoirement une amenée des gaz combustibles dans la zone de combustion de la cornue par les lumières 35 ou 36 ou à la fois par les lumières 35 et 36 et l'on fournit de l'air par le tube 30 pour assurer la combustion de ce gaz combusti- ble.
Les matières transporteuses de chaleur en circulation sont chauffées ainsi suffisamment pour amener leur température à la sortie 28 à 260 à 5209 C tandis que les gaz de chauffage sont évacués par la sortie 81. La charge d'hydrocarbures ou de matières hydrocarbonées, par exemple du charbon bitumineux brut broyé de manière à pouvoir passer entièrement à travers un tamis moyen tel qu'un tamis à mailles de 12 mm. est amenée par la tubulure d'entrée 20 en même temps que les galettes
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chauffées provenant de l'élévateur dans le rapport volumétri- que désiré entre le charbon et les galettes.
A mesure que le mélange descend dans la partie supérieure de la chambre, les galettes chauffées transmettent peu à peu leurs calories par radiation et combustion' aux particules de charbon qui leur sont mélangées. L'amenée de gaz de démarrage continue jus qu'à ce que les températures de fonctionnement désirées soient ob- tenues après quoi l'admission des gaz est arrêtée. On ferme alors la sortie des gaz de combustion 41 en au moyen de la soupape 83 etl'on ouvrre ou l'on ferme les sorties degaz 35, 36 et 82 suivant que l'on veut retirer tous les produits finis gazeux par les ouvertures 35 ou 36 ou à la fois par les ouvertures 35 et 36 ou encore partiellement par la sortie de gaz 82.
On ouvre alors l'amenée de vapeur d'eau 31a et on règle le ventilateur 33 de manière qu'il fournisse de la va- peur d'eau et de l'air à des allures déterminées d'avanoe à la partie inférieure de la cornue. L'alimentation en vapeur 32 sert d'abord à diluer l'alimentation en air et à agir comme milieu inerte refroidissant les galettes au voisinage de la sortie 25 et plus tard, à mesure qu'elle monte, elle sert à la réaction donnant le gaz à l'eau.
En fonctionnement normal, lorsque la sortie auxiliaire 82 est fermée et que les séries d'ouvertures 35 et 36 sont ouvertes, la masse descendante de charbon et de galettes mé- langés descendra d'abord à travers la z8ne de gazéification ou de distillation à basse température où la ohaleur transmise par les galettes élèvera la température des particules de char- bon suffisamment pour en expulser l'humidité et les composants hydrocarbures riches volatils à basse température qui descen- dent entre les interstices de la masse en écoulement jusqu'aux sorties des gaz 35.
Le chauffage à basse température dans cette z8ne suffit à assurer un commencement de fusion rapide des particules charbonneuses mélangées aux matières qui forment alors une masse goudronneuse fondue et la plus grande partie du charbon fondu se dépose rapidement sur les galettes envi- ronnantes sous forme d'une couche goudronneuse. Le chauffage à
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basse température, continue pendant une durée suffisante pour transformer le charbon dans la masse descendante en un coke dit à basse température avant qu'il ne soit arrivé à la série supérieure de lumière 35. Certains hydrocarbures à température plus élevée se trouvent encore contenus dans le coke à ce niveau.
La température de la cornue et des galettes croit rapidement dans la partie centrale de la cornue en raison de la présence en ce point des gaz à haute température provenant des parties inférieures; à mesure que la masse de galettes re- couvertes de coke descend à travers cette z8ne à haute tempé- rature, les composants hydrocarbures restant dans le coke se dégagent rapidement. Ces hydrocarbures gazeux se mélangent aux gaz montant de la partie de la cornue se trouvant au-dessous et la durée de séjour et les hautes températures comprises en- tre 927 et 1205 que subit le mélange gazeux assurent le cra- quage et la synthèse de certaines des hydrocarbures présents de manière à former de nouveaux hydrocarbures à l'état stable ou métastable.
A la partie inférieure de la zone de gazéification à haute température, la masse descendante de coke et de galettes est au contact de vapeurs surchauffées à une température rela- tivement élevée et il se produit une réaction de gaz à l'eau entre la vapeur d'eau et le coke, ce qui produit de l'hydrogène et de l'oxyde de oarbone qui montent dans la cornue et se mé- langent aux hydrocarbures gazeux dégagés dans la partie supé- rieure de la z8ne de gazéification à haute température. Il est avantageux de régler l'admission de vapeurs provenant du tube 31 a de manière à ce qu'elle s'approche aussi près que possi- ble des proportions théoriques requises pour la réaction du gaz à l'eau de façon à réduire autant que possible la perte de chaleur entraînée par les gaz sortants.
La chaleur nécessaire aux réactions endothermiques de gaz à l'eau et de pyrolyse et au chauffage de la masse des ma- tières trànsporteuses de calories est fournie à peu près entiè-
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rement par la combustion du carbone résiduaire revêtant les galettes ou mélangé aux galettes sortant de la z8ne de réaction du gaz à l'eau. L'oxygène nécessaire à cette combustion est fournie par l'admission contrôlée d'air dans le tube 30, la chambre d'admission 36 et la tôle perforée 24. L'air se chauffe à une température élevée pendant son passage à travers la mas- se des galettes à la partie inférieure de la chambre de la cornue de telle sorte que lorsque l'air rencontre les galettes descendantes revêtues de carbone, ce dernier se met à brûler rapidement.
On maintient également de préférence l'alimenta- tion en air légèrement au-dessous des proportions théoriques d'oxygène nécessaires à la combustion complète afin de réduire la formation de gaz carbonique. La quantité de gaz carbonique dans les gaz de chauffage montants est réduite encore davan- tage par l'action réductrice CO2 + 0 = 200 assurée par le contact avec le carbone résiduaire descendant dans les z8nes supérieures de réaction de gaz à l'eau et de gazéification à haute température.
Lorsque les hydrocarbures gazeux dégagés dans les z8- nes de gazéification à température supérieure ou inférieure sont retirés par la sortie auxiliaire 82, ces produits finis peuvent être maintenus séparés des produits finis se déchar- geantpar les ouvertures 35 ou 36 ou à la fois par les ouvertu- res 3> et 36 et sont traités séparément. De même, lorsqu'on utilise à la fois les deux séries d'ouvertures 35 et 36, on peut traiter et utiliser séparément les produits retirés par ces deux séries d'ouvertures.
Les produits finis gazeux évacués par les ouvertures 36 ou 35 ou 35 et 36 sont rapidement ramenés à une température plus basse grâce au fonctionnement du dispositif de refroidis- sement 48 dans les tubulures de sortie 42 a. Ce refroidisse- ment immédiat et rapide des produits finis gazeux quittant la z8ne à haute température et ramenés à une température infé- rieure, assure la stabilisation de tous produits hydrocarbures finis, à l'état métastable au moment de leur formation, ce qui
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facilite leur séparation et leur traitement ultérieur. Les produits finis gazeux non condensables sont séparés à la ma- nière habituelle et peuvent servir comme gaz combustibles pour la combustion dans l'installation même ou pour la distribution commerciale.
Les produits condensables contiennent un pourcen- " tage relativement élevé de constituants permettant un traite- ment ultérieur en vue de la production d'hydrocarbures ali- phatiques et aromatiques et autres produits de valeur. On s'as- sure une étendue considérable de réglage des conditions de fonctionnement dans la cornue et particulièrement en ce qui concerne la durée et les températures des différentes réac- tions décrites en réglant la charge, l'amenée d'air et de va- peur, et en modifiant la vitesse de l'écoulement de la charge et des matières porteuses de calories dans leur descente à travers la cornue.
La nature des produits finis peut être éga- lement réglée par les vannes commandant les sorties de gaz 35, 36 et 82 de manière à répartir les produits finis gazeux entre les dites sorties et à faire varier les traitements subis dans la cornue par les produits finis gazeux avant qu'ils n'attei- gnent les sorties correspondantes.
Les galettes quittent la z8ne de combustion après combustion à peu près complète de tout leur revêtement de car- bone résiduaire et elles descendent avec les résidus ou cen- dres vers les sorties 25 et 28. La température des galettes est réduite jusqu'à la température désirée de sortie par con- tact avec la vapeur et l'air montant vers les z8nes où se pro- duisent la réaction de gaz à l'eau et la combustion. On cherche en général une température de galettes de 260 à 520 0 à la sortie 28 pour assurer une chaleur résiduaire suffisante dans les galettes pour provoquer la gazéification à basse tempéra- ture du charbon pénétrant dans la cornue en même temps que les galettes reviennent dans cette dernière par sa partie supé- rieure.
Les cendres résiduaires et les fines présentes dans les matières déchargées sont de préférence traitées de manière appropriée par exemple par une insufflation de vapeur d'eau
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à partir du tube de vapeur d'eau 90 pénétrant dans le fond gradin 91 du tuyau 49 en un point au-dessus du dispositif d'a- limentation rotatif 52, cette vapeur balayant toute la masse de matières en ce point. La vapeur entraînant les fines sépa- rées est évacuée dans un réservoir approprié non représenté par une tubulure de sortie 92 pourvue d'un tamis et montée du côté opposé du tuyau 49.
La disposition des séries de lumières de sortie pour les gaz 35 et 36 au milieu de la hauteur de la cornue est par- ticulièrement avantageuse au point de vue du fonctionnement puisqu'elle permet le retrait immédiat et le refroidissement c'hydrocarbures métastables de valeur formés dans les parties à haute température de la cornue. Un autre avantage de cette disposition réside en ce qu'il se produit des quantités de gaz inférieures et par suite que la vitesse des gaz est moindre dans la zone de gazéification à basse température, ce qui en- traine une faible chute de pression dans la dite z8ne. Cette chute de pression faible réduit non seulement la dépense d'é- nergie de l'appareil mais aussi le soulèvement et l'entrai- nement des fines dans la partie supérieure de la cornue.
Avec une charge de matières hydrocarbonées ou d'hydrocarbures soli- des, les pertes en fines dues à l'entraînement par les gaz ré- duiraient d'une manière correspondante le rendement du proces- sus, mais avec la disposition décrite des sorties de gaz, on évite de telles pertes. Un autre avantage réside dans le fait que la gazéification à basse température se réduit au chauffage des matières transporteuses de calories dans ces z8nes en évi- tant l'utilisation des produite de combustion provenant des parties inférieures de la cornue. Les hydrocarbures à basse température dégagés dans cette zone ne sont pas suite pas di- lués par de tels produits de combus tion.
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Process and equipment for the treatment of hydrocarbon materials and hydrocarbons.
The present invention relates to a process and apparatus for the treatment of hydrocarbons and hydrocarbonaceous materials by heat in the presence of oxygen and water vapor for the production of a gaseous fuel of average calorific value as well. than condensable hydrocarbons and other higher value end products.
The gasifiers available to date in which gaseous end products are obtained by the reaction of air and water vapor on a hydrocarbon raw material usually in the form of a solid fuel such as bituminous coal, are characterized by difficult operation and low efficiency and by the formation of relatively inferior fuel gas and low commercial value by-products consisting mainly of troublesome tars.
The transformation of a solid fuel such as crude bituminous coal into such end products in a gasifier causes the volatile constituents of the fuel to be distilled.
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tible under conditions detrimental to the formation of valuable hydrocarbon compounds.
Under the action of heat, the coal melts or begins to melt to form a product of relatively high viscosity and the presence of a molten tar mass in the gasifier bed tends to fill the voids of the fuel bed and to prevent the free flow and distribution of the combustion air and the water vapor supplied to the gasifier, so that the fuel gases produced are of fairly low quality even with loading continuous mechanics and all other troublesome artifices which are made to cooperate in operation.
In accordance with the present invention, hydrocarbons and hydrocarbonaceous materials, preferably in the solid state, although they can be used mainly or auxiliary in the liquid or gaseous state for the feed of the process, are subjected to a temperature thermal decomposition or pyrolysis or the components of the materials in treatment liable to gasify, are gasified in a continuous and complete manner under conditions of duration and temperature regulated so as to give rise to reactions ensuring a maximum value the combination of non-condensable gaseous end products and condensable end products susceptible to further processing to produce hydrocarbons suitable as motor fuels, aromatic hydrocarbons and all other valuable products.
In carrying out the present procedure, the feed of hydrocarbons or hydrocarbon materials to be treated is continuously brought to the upper part of a retort elongated in the vertical direction in which descends in a gradual manner. near continues a flowing mass of calorie-conveying solids, capable of being heated in different zones at temperatures between wide limits, these materials being
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discharged in an approximately continuous manner from the lower part of the retort to be returned to the upper part thereof by suitable external lifting or lifting devices.
The load is introduced at the top of the retort, mixed with elements of calorie conveying materials at a sufficiently high temperature, for example 260 to 520 C, with a volumetric proportion of load to the calorie conveying materials. which is small enough that this charge is heated by conduction and radiation from these materials to such an extent that all moisture is expelled therefrom and said charge becomes sufficiently viscous and adheres to the elements forming the carrier materials of calories without its volume being sufficient to completely fill the voids between these elements nor being able to solidify into an impermeable mass which would otherwise prevent the calorie-carrying materials and the load from descending into the retort in a fluid flow and
would also prevent gases passing through said fluid flow from coming into intimate contact with all the elements forming that flow. The condensable gases and vapors released in this low temperature gasification zone passing through the interstices in the flowing mass are continuously discharged from the retort at a predetermined height depending on the desired end products that are wants to obtain by the present process.
The described heating at low temperature continues for a time sufficient to transform the feed forming part of the downward flow into a so-called low temperature coal or coke normally still containing some hydrocarbons and it is in this state that the feed enters the lower or high temperature compartment of the retort from the upper part of which all the gaseous products produced in said compartment can be withdrawn.
The upper part of this lower compartment serves as a high temperature gasification zone and the / 14-
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The length of time the charge stays in this zone and the high temperatures to which it is subjected are such that valuable hydrocarbons are formed by subsequent distillation of the charge and by pyrolysis and synthesis of the various compounds and elements normally present in this compartment.
At the lower part of the gasification zone, the high temperature continuously flowing mass comprising carbonaceous material or coke mixed with the calorie-conveying material is subjected to contact with the superheated vapors at. a relatively high temperature and there is a reaction of gas with water between part of the carbon and the water flow so as to form hydrogen and carbon monoxide which flow towards the high through the retort and mix with the hydrocarbons produced at the top of the lower gasification zone.
The waste carbon covering or mixed with the calorie-conveying materials after passing through the gas-to-water reaction zone serves as a heat source when burned for carrying out the gas-to-water reactions. and pyrolysis in the upper compartments of the retort.
To this end, oxygen is introduced either in the form of pure commercial oxygen or air, or in the form of a mixture of air and oxygen in the lower part of the retort. at the same level or at a lower level than the introduction of water vapor to burn the residual carbon. The consumed fraction of the feed and the quantity of combustion air introduced for combustion are controlled according to the temperatures desired in the various compartments of the retort.
The heated gases produced by the complete or partial combustion of the residual carbon rise through the interstices of the descending mass of heat and load transporting materials to mix with the other gases and vapors produced in the lower zone and are advantageously evacuated. from the top of this area. The amount of carbon dioxide in the heating gases is significantly reduced by the reduction at high
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temperature ensured by the descending residual carbon which forms with it carbon monoxide.
The presence of large quantities of hydrogen and carbon monoxide at elevated temperatures and remaining for a sufficient time in the upper part of the lower zone in intimate contact with carbonaceous waste materials or the descending coke and the hydrocarbons given off leads to the formation, at this location, of hydrocarbons having a higher composition value. Other interesting hydrocarbons can be obtained by mixing low temperature volatile gases distilled in the upper retort zone with the gaseous products in the high temperature gasification zone and removing all or nearly all of the gasification. gas at a point near mid-height of the retort.
Alternatively, the low temperature volatiles can be removed from the retort either separately or with only a small fraction of the gaseous hydrocarbons from the high temperature z8ne.
The calorie-carrying materials move down and leave the combustion zone at a high temperature and the calories carried by them serve in part to preheat the flow of air and water vapor entering and going to the combustion zones. and gasification and in part to produce sufficient heat in the latter for the distillation of the volatile matter at low temperature contained in the feed and capable of being gasified and entering the upper distillation zone into which the products are returned. heated calorie conveying materials. The process and apparatus described are applicable to the gasification of a very wide range of hydrocarbons and hydrocarbon products such as coal, lignite,
peat, lumber, sawdust, heavy oils of all kinds and in particular oil known as "Bunker C", bituminous shale and mixtures of such materials.
The general object of the invention is thus a method and a
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improved equipment for the continuous heat treatment of hydrocarbons and hydrocarbon-based materials in the solid, liquid or gaseous state under controlled conditions of reaction time and temperature in order to obtain condensable or non-condensable gaseous end products whose commercial value is greater than that of the raw materials processed.
The invention also covers a process and an apparatus for gasification providing the finished products with a chemical composition which can be easily controlled between relatively wide limits by modifying the reaction times and the temperatures to which the various components of the gas are subjected. the load of hydrocarbons or hydrocarbonaceous materials during processing. Finally, the invention covers more particularly a gas generator and a gasification process characterized by the continuous production of high quality condensable and non-condensable end products, the operation efficiency being high and the volatile and gasifiable components of the gasification process. charge of hydrocarbons and hydrocarbonaceous materials being used in a complete manner.
The various features of novelty characterizing the invention are indicated more particularly in the summary ending the present description. In order to better understand the invention, the advantages of its operation and the particular objects obtained by its application, reference will be made to the accompanying drawings and to their description covering a preferred embodiment of the invention.
On the attached drawings:
Fig. 1 is a schematic elevational view, with cutaway, of a retort and of the auxiliary equipment established for carrying out the method according to the invention.
Fig. 2 is a vertical section of the retort of fig 1.
Fig. 3 is a horizontal section taken along line 3-3 of FIG. 2.
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Fig. 4 is a vertical section taken along line 4-4 of FIG. 3.
Finally, fig. 5 is a horizontal section taken along line 5-5 of FIG. 2.
The apparatus shown is intended more particularly for the gasification of solid hydrocarbons crushed or reduced to coarse powder consisting for example of bituminous coal with a high volatile content and, as can be seen, this apparatus comprises as main elements a vertically elongated valve 10, a standard material discharge mechanism II for receiving material exiting at the bottom of the retort, an elevator 12 receiving material exiting the discharge or discharge mechanism. evacuation 11 to return said materials to the upper part of the retort, and finally a device 13 introducing the load to the upper part of the retort.
As seen in Figs. 2 and 3, the retort 10 is constituted by a cylindrical sealed steel casing 15 lined with suitable refractory materials 16 to form a vertically elongated retort 17 whose circular cross section decreases as one ascends. The upper end of the retort comprises an upper plate 18 lined with refraotary materials and comprising a central opening 19 normally closed, crossed by an inlet pipe 20 opening at its lower end in the upper part. of the retort. The tubing 20 is connected to the device for supplying the load and has a bypass 22 communicating with the elevator 12.
The lower portion of the horn is formed by a metal plate 34 in the form of an inverted truncated cone having a central discharge opening at its lower portion at 25 while the greater part of its height is perforated. This plate or sheet 24 forms the interior wall of an annular intake chamber 20 which tapers downward and the exterior wall of which is formed by a second plate or sheet 27 in the form of an inverted trunk also terminating through a discharge opening
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central 28 disposed 8. the lower part of the discharge opening 25 and directly above it.
The fluid inlet pipe 30 opens horizontally in one side of the intake chamber 26. This pipe 30 is connected to the forced draft fan 33 as seen in FIG. 1 and the air supply is controlled by the throttle or. valve 34 in the pipe 30. A water vapor supply pipe 32 controlled by a tap or valve enters the pipe 30 and opens there in the vicinity of the entry of the latter into the chamber of water. 'inlet 26 to allow mixing. By adjusting the operation of the fan 33, the air flow can be regulated independently of the steam flow.
As seen in Figs. 2 and 5, provision is made for a complementary or subsidiary supply of steam, obtained by means of the irrigator pipes 29 comprising inner and outer perforated concentric circular channels arranged in the lower part of the chamber 17, and connected to one another. The external circulating channel is connected by vertical tubes 31 to a circular manifold 31 a supplying the water vapor and controlled by a valve or equivalent external member. Some latitude is provided for the height adjustment of these perforated channels to allow some modification in the inlet level of the steam entering through them.
The central part of the retort has two series of peripheral outlet lumens at a certain vertical distance from each other, and each of these series of lights is constructed as seen in Figs. 2 to 4 by refractory blocks 37 having a shape such that they delimit a circular series of slots: elongated vertically and directed radially, having inclined bottoms and opening at their upper part in an outlet manifold 39 in the part of the wall of the oornue which is just above. Each of these collectors 39 is connected to a series of distinct oblique outlet channels 40 formed separately in the refractory material 16 and extending beyond to / 17
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sea of protruding pipes 41.
These outlet pipes 41 are separately connected to a common annular manifold 42 disposed below them by means of downward discharge pipes 42a. A discharge line 43 controlled by a valve or butterfly 44 connects the upper manifold 42 to a storage point or to an auxiliary apparatus while the second discharge line 45 controlled by a valve or butterfly 46 is connected to a storage point. In a manner analogous to the lower manifold 42. A suitable gas extinguishing nozzle 48 opens at the top of each downward discharge pipe 42a in intimate contact with gases passing therethrough.
In operation, the retort 17 is filled approximately to the level shown in Fig. 2 with a mass of flowing material, the more or less continuous descent of which takes place without changing the level thanks to the more or less continuous introduction of material through the inlet tube 20 and to its discharge through the discharge openings 25 and 28. The discharge opening 28 opens into a vertical discharge tube 49 connected in turn by the expansion joint. 50 to the inclined tube 51. The sealed mechanism 11 for discharging the materials forms part of the tube 49 and as can be seen, it is constituted by a rotary transport device with variable speed buckets controlled by an electric motor 53 via an appropriate speed reduction device 54.
The lower end of tube 51 opens into a boot 55 having openings for the introduction or withdrawal of circulating material. From the boot 55, the circulating material falls into the casing 57 of an elevator system 12. The casing 57 of the elevator is made up of a welded gas-tight system and encloses an elevator 60 controlled by an elevator. electric motor 61. The buckets of the elevator empty into a discharge pipe 62, the lower opening of which opens into an inclined pipe 63 connected to the upper part of the inlet pipe or branch 22 by means of a expansion joint 64.
With this device, one can ensure a circulation of approximately
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continues of material outside the retort between discharge opening 28 and inlet tubing 20 so that the mass or column of material within horn 17 will descend at a rate determined in advance depending mainly on the speed of the feed device 52.
The supply of the solid charge of hydrocarbons in the device described comprises an overhead rail and bucket conveyor opening into the reservoir 71 comprising an adjustable discharge opening into the supply mechanisms 72 opening at its. turn to the upper part of the tube 20. The operation of this device 72 is advantageously associated with that of the rotary feed device 52 so as to adjust the volumetric ratio of the load to the transporting materials of Calories enter the inlet tubing 20 and the retort, which facilitates the maintenance of the desired conditions for the flow of materials or gases in the retort.
In accordance with the invention, there is provided a complementary gas outlet 80 opening through the top plate 18 above the normal level of materials in the horn 17. The auxiliary outlet pipe 80 is divided into two forks 81 and 82 controlled respectively by the butterflies or valves 83 and 84. The fork 81 is normally closed except at the time of switching on and it serves as output for the heating gases at this time. As for the fork 82, it serves as an auxiliary gas outlet for the lower and upper series of outlet openings 36 and 35 in the middle of the height of the retort as will be described below and this fork leads to an auxiliary device. gas treatment.
It is possible to choose as solid materials in circulation materials forming a very wide range, these materials serving both for the transport of heat and as solid diluents of the hydrocarbon or hydrocarbon material feed, the materials chosen. depending on the operating conditions to be maintained in each particular case. The chosen materials
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For this purpose, they must be able to withstand rapid changes in temperature within an extended temperature pack without breaking or undergoing substantial erosion and they must have a high heat conductivity.
Such materials are preferably non-combustible refractories although combustible materials such as sized elements of a suitable coke can be used under certain conditions. However, the calorie conveying materials preferably consist of wafers or pellets of refractory ceramic or alloy or special corrosion resistant steels of the type described in the patent application filed by the applicant with priority of the invention. British request 17.018 / 44 of September 6, 1944. The cakes must have a diameter small enough to reduce thermal shocks and fatigue due to impacts and above all to offer a large heat exchange surface,
while being large enough to withstand the desired rates of gases passing through the retort without lifting
When one begins to operate an apparatus of the type described, the apparatus is filled with patties of heat transporting material, as described above, and the feed and elevation mechanisms are activated.
All gas outlets except outlet 81 are closed. A supply of combustible gases is provisionally introduced into the combustion zone of the retort through ports 35 or 36 or both through ports 35 and 36 and supplies air through tube 30 to ensure combustion of this combustible gas.
The heat transporting materials in circulation are thus heated sufficiently to bring their temperature at the outlet 28 to 260 to 5209 C while the heating gases are discharged through the outlet 81. The charge of hydrocarbons or of hydrocarbon materials, for example Raw bituminous coal crushed so that it can pass entirely through a medium sieve such as a 12 mm mesh sieve. is supplied by the inlet pipe 20 at the same time as the wafers
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heated from the elevator in the desired volumetric ratio between the coal and the patties.
As the mixture descends into the upper part of the chamber, the heated patties gradually transfer their calories by radiation and combustion to the carbon particles mixed with them. The start-up gas supply continues until the desired operating temperatures are achieved after which the gas supply is stopped. The combustion gas outlet 41 is then closed by means of the valve 83 and the gas outlets 35, 36 and 82 are opened or closed depending on whether it is desired to remove all the gaseous finished products through the openings 35 or 36 or both through the openings 35 and 36 or even partially through the gas outlet 82.
The water vapor supply 31a is then opened and the fan 33 is adjusted so that it supplies water vapor and air at determined rates of flow to the lower part of the chamber. retort. The steam supply 32 serves first to dilute the air supply and to act as an inert medium cooling the patties in the vicinity of the outlet 25 and later, as it rises, it serves for the reaction giving the gas to water.
In normal operation, when the auxiliary outlet 82 is closed and the series of openings 35 and 36 are open, the descending mass of mixed coal and cakes will first descend through the gasification or low distillation zone. temperature where the heat transmitted by the cakes will raise the temperature of the carbon particles enough to expel moisture and volatile low temperature rich hydrocarbon components which descend between the interstices of the flowing mass to the outlets of the gas 35.
Heating at low temperature in this zone is sufficient to ensure a rapid onset of melting of the carbonaceous particles mixed with the materials which then form a molten tar mass and most of the molten coal rapidly settles on the surrounding cakes in the form of. a tarry layer. Heating to
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low temperature, continuous for a sufficient time to transform the coal in the descending mass into a so-called low temperature coke before it has reached the upper light series 35. Some higher temperature hydrocarbons are still found in the coke at this level.
The temperature of the retort and the patties increases rapidly in the central part of the retort due to the presence at this point of high temperature gases coming from the lower parts; As the mass of coke coated cakes descends through this zone at high temperature, the hydrocarbon components remaining in the coke are rapidly released. These gaseous hydrocarbons mix with the gases rising from the part of the retort located below and the residence time and the high temperatures between 927 and 1205 that the gas mixture undergoes ensure the cracking and the synthesis of certain hydrocarbons present so as to form new hydrocarbons in a stable or metastable state.
At the bottom of the high temperature gasification zone, the descending mass of coke and cakes comes into contact with superheated vapors at a relatively high temperature and a gas-water reaction occurs between the vapor of water and coke, which produces hydrogen and carbon oxide which rise in the retort and mix with the gaseous hydrocarbons given off in the upper part of the high temperature gasification zone. It is advantageous to adjust the inlet of vapors from tube 31a so that it approaches as close as possible to the theoretical proportions required for the reaction of gas with water so as to reduce as much as possible. possible heat loss caused by the outgoing gases.
The heat necessary for the endothermic reactions of gas with water and for pyrolysis and for the heating of the mass of calorie-carrying materials is provided almost entirely.
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Rely by the combustion of the residual carbon coating the wafers or mixed with the wafers leaving the gas-water reaction zone. The oxygen necessary for this combustion is supplied by the controlled admission of air into the tube 30, the intake chamber 36 and the perforated sheet 24. The air heats up to a high temperature as it passes through the mas. - are cakes at the lower part of the retort chamber so that when the air meets the descending cakes coated with carbon, the latter starts to burn quickly.
The air supply is also preferably kept slightly below the theoretical proportions of oxygen necessary for complete combustion in order to reduce the formation of carbon dioxide. The quantity of carbon dioxide in the rising heating gases is further reduced by the reducing action CO2 + 0 = 200 provided by contact with the residual carbon descending in the upper reaction zones of gas with water and high temperature gasification.
When the gaseous hydrocarbons given off in the higher or lower temperature gasification zones are withdrawn through the auxiliary outlet 82, these finished products can be kept separate from the finished products discharging through the openings 35 or 36 or both. openings 3> and 36 and are treated separately. Likewise, when both sets of openings 35 and 36 are used, the products removed by these two sets of openings can be treated and used separately.
The gaseous end products discharged from the openings 36 or 35 or 35 and 36 are quickly brought to a lower temperature by the operation of the cooling device 48 in the outlet pipes 42a. This immediate and rapid cooling of the gaseous finished products leaving the zone at high temperature and brought back to a lower temperature, ensures the stabilization of all finished hydrocarbon products, in the metastable state at the time of their formation, which
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facilitates their separation and further processing. The non-condensable gaseous end products are separated in the usual manner and can be used as fuel gases for combustion in the plant itself or for commercial distribution.
Condensable products contain a relatively high percentage of constituents which allow further processing to produce aliphatic and aromatic hydrocarbons and other valuable products. Considerable range of control is ensured. conditions of operation in the retort and particularly with regard to the duration and temperatures of the various reactions described by regulating the load, the supply of air and vapor, and modifying the speed of the flow of water. load and calorie-carrying materials as they descend through the retort.
The nature of the finished products can also be regulated by the valves controlling the gas outlets 35, 36 and 82 so as to distribute the finished gaseous products between said outlets and to vary the treatments undergone in the retort by the finished products. gas before they reach the corresponding outlets.
The cakes leave the combustion zone after almost complete combustion of all their coating of waste carbon and they descend with the residue or ash to the outlets 25 and 28. The temperature of the cakes is reduced to temperature. desired output by contact with steam and air rising to areas where gas reaction with water and combustion take place. In general, a wafer temperature of 260 to 520 0 is sought at outlet 28 to ensure sufficient waste heat in the wafers to cause low temperature gasification of the carbon entering the retort at the same time as the wafers return to this retort. last by its upper part.
The waste ash and fines present in the discharged material are preferably suitably treated, for example by blowing in water vapor.
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from the water vapor tube 90 entering the step bottom 91 of the pipe 49 at a point above the rotary feeder 52, this vapor sweeping the entire mass of material at that point. The vapor entraining the separated fines is discharged into a suitable reservoir not shown by an outlet pipe 92 provided with a screen and mounted on the opposite side of the pipe 49.
The arrangement of the series of gas outlet ports 35 and 36 in the middle of the height of the retort is particularly advantageous from the point of view of operation since it allows the immediate removal and cooling of the valuable metastable hydrocarbons formed. in the high temperature parts of the retort. Another advantage of this arrangement is that smaller amounts of gas occur and therefore the gas velocity is lower in the low temperature gasification zone, which results in a low pressure drop in the gasification zone. called z8ne. This low pressure drop not only reduces the energy expenditure of the apparatus but also the lifting and entrainment of fines in the upper part of the retort.
With a load of hydrocarbon materials or solid hydrocarbons, the losses of fines due to entrainment by the gases would correspondingly reduce the efficiency of the process, but with the described arrangement of the gas outlets. , such losses are avoided. Another advantage is that the low temperature gasification is reduced to heating the calorie transport materials in these areas avoiding the use of combustion products from the lower parts of the retort. The low temperature hydrocarbons given off in this zone are not subsequently diluted by such combustion products.