<Desc/Clms Page number 1>
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-
<Desc/Clms Page number 2>
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
<Desc/Clms Page number 3>
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-
<Desc/Clms Page number 4>
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
<Desc/Clms Page number 5>
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
<Desc/Clms Page number 6>
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.
<Desc/Clms Page number 7>
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
<Desc/Clms Page number 8>
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
<Desc/Clms Page number 9>
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
<Desc/Clms Page number 10>
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-
<Desc/Clms Page number 11>
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
<Desc/Clms Page number 12>
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
<Desc/Clms Page number 13>
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-
<Desc/Clms Page number 14>
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
<Desc/Clms Page number 15>
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
<Desc/Clms Page number 16>
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.