<EMI ID=1.1>
La présente invention conoerne un procédé perfectionné pour
l'utilisation efficace de matières solides carbonées, telles que le
charbon, le coke, la tourbe, les sables goudronneux, les schistes huileux, etc.., et plus spécialement un procédé pour transformer oes matières en des produits plus précieux, y compris des gaz combustibles.
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bustibles solides comme le charbon, le coke, etc...peuvent être transformées en combustibles gazeux plus précieux, qui peuvent être utilisés plus effioaoement sous cette forme. Les procédés de production de
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aucun de ces procédés n'est entièrement satisfaisant, parce que le
premier produit = combustible de faible puissance calorifique et parce que le second a exigé jusqu'1 présent un type de fonctionnement
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offre de nombreux avantages, amis elle est difficile à réaliser néesniquement. Le présent procédé peut s'employer pour produire d'une manière continue un gaz combustible précieux puissance calorifique élevée, notamment des mélanges gazeux utiles pour la production d'hydrocarbures synthétiques par la conversion catalytique d'oxyde carbone avec de l'hydrogène, et il peut s'employer pour effectuer la oarbonisation de charbon en même temps d'une manière efficaoe mécaniquement.
Le présent brevet est en relation avec le brevet belge n[deg.] de
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tibles volatils précieux tala que de* produits de carbonisation et du gaz combustible, par le passage d'un courant fluidifié de matière de départ finement divisiée dans des zones de conversion appropriées telles que des zones de carbonisation et/ou de gazéification, et utilisation de la chaleur de combustion pour fournir la chaleur requise dans les zones de conversion.
Un des buts de l'invention est de fournir des moyens par lesquels la chaleur requise dans les zones de carbonisation et/ou de gazéification est produite par la combustion de parties de matières carbonées et est fournie à ces zones soit par la circulation de .solides fluidifiés fortement chauffés par la ohaleur de oombustion, soit directement par combustion partielle dans les zones à chauffer, soit par ces deux moyens.
Ce nouveau procédé procure des économies notables en frais d'in-
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et aisée à des changements dans la nature des matières de départ et/ ou dans les propriétés des produits désirés.
Ces avantages et d'autres encore seront mieux compris à la lecture de la description qui suit et à l'examen des dessins.
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verticale d'un appareillage pour l'exécution du présent procédé, et indique l'écoulement des matières.
<EMI ID=8.1> appareillage pour l'exécution du présent procédé appliqué à la production de gaz combustible seulement.
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appareillage pour l'exécution du présent procédé en zones Séparées de carbonisation, de gazéification et de combustion.
La fig. est un plan schématique d'écoulement montrant une va-
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Si l'on se reporte particulièrement à la fig. 1, le ohiffre 1 désigne le broyeur ou le pulvérisateur qui est employé pour réduire un combustible carboné solide sous une forme finement divisée, par exemple de préférence, de l'ordre de moins de 50 mailles ou même moins que 100 mailles, bien qu'on puisse employer môme de petits morceaux ayant par
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qui cuit, la matière sera supposée être un charbon de carbonisation, mais il doit être bien entendu que d'autres matériaux peuvent être employés. Le charbon finement broyé tombe du broyeur dans une chambre de
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rant de gaz de mélange tel que de la vapeur surchauffée, de l'azote,
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la dispersion est dit se trouver sous une forme fluidifiée, parce que sous cette forme il est capable de s'écouler dans des tuyaux, des vannes, des conduite et des équipements analogues tout à fait comme un liquide, en présentant des charges statiques et dynamiques. Le courant fluidifié est envoyé par un tuyau dans la partie inférieure d'une chambre de carbonisation qui a la forme d'un cylindre pourvu à son
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chambre, de préférence l'endroit où le cane et le cylindre se réuni.sent.
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de la grille ou de l'écran, est prévu pour emporter un courant fluidifié de matières solides de la chambre de carbonisation .1, et le courant est alors conduit par le tuyau vertical 8 dans une chambre de gazéification 9. qui est semblable à la chambre �. Un gaz oxydant, tel que de l'air et/ou de l'oxygène, est ajouté au courant extrait de solide fluidifié en 10 et, comme on l'expliquera ci-dessous, il entraîne le cou-
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et une gazéification rapide a lieu pour former des oxydes de oarbone et de l'hydrogène. La chaleur requise pour la réaction endothermique de gazéification avec la vapeur est fournie par la combustion d'une partie
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duit par la conduite 10. De l'air et/ ou de l'oxygène supplémentaire peut être ajouté dans la chambre par le tuyau 9'. comme on l'a indiqué au dessin. La fourniture totale du gaz oxydant est réglée avec soin pour produire suffisamment de chaleur par combustion en vue de satisfaire les besoins de chaleur de l'opération.
Un tuyau d'évacuation 11 prend le courant de matière solide fluldifiée de la chambre de gazéification 2. et l'enrôle dans la chambre �, de sorte que la matière fortement chauffée venant de la chambre de ga-
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Cette chambre étant à la température usuelle de carbonisation valant
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bonisation peuvent donc être fournie pratiquement complètement par la chaleur produite dans la chambre de gazéification.
Les vapeurs sont extraites de la chambre de carbonisation par
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moyens appropriés quelconques pour la récupération des produits de dis-
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présenté ou du type direct, suivant les désirs. Le système de récupération non représenté ne doit pas être décrit en détail, vu que ces systèmes sont bien connus dans le métier; mais il doit fournir un Moyen de séparer la poussière, le goudron, les huiles légères, l'ammoniaque et le gaz combustible.
Les gaz combustibles, tels que du gaz à l'eau, sont pris à la
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Le gaz peut Atre traité d'une manière usuelle quelconque pour l'enlèvement du souffre et d'autres impuretés, dans un équipement non représenté, ce qui le rend propre à l'usage comme gaz de ville ou autrement.
Si on le désire, la totalité ou une partie du gaz résultant de la carbonisation du charbon peut être mélangée au gaz à l'eau.
Un courant fluidifié de matières solides, qui est maintenant en grande partie exempt de carbone, est extrait par le tuyau 11' du gazogène 9, et peut être envoyé dans la chambre 2[pound] dans laquelle on injecte
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par le tuyau 2', dans un état fortement chauffé, convenant pour la production de gaz à l'eau. Une partie du solide fluidifié est prise à la
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nombreux modes de fonctionnement, et il comporte deux chambres ou zones principales% la première pour la carbonisation et la seconde pour la combustion et la production de gaz à l'eau. La zone de gazéification est mise en fonctionnement à la température la plus élevée, et de la chaleur à haute température y est produite par combustion et est utilisée pour la carbonisation et la production du gaz, opérations qui nécessitent une température plue basse. La chaleur en excès produite dans la chambre de production du gaz est emportée de cette chambre vers la ohambre de carbonisation par les courants circulant continûment de matière fluidifiée. l'opération est ainsi rendue complètement continue.
Si on désire conduire la réaction de production de gaz à des
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tion des gaz combustibles produite, ou si l'on désire réduire les quantités de matières solides chaudes remises en circulation de la chambre
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de carbonisation ^, avec ce résultat que la chaleur fournie par les solides remis en circulation est insuffisante pour satisfaire complè-
<EMI ID=28.1>
dant tel que de l'air et/' ou de l'oxygène peut être introduit par la conduite 6'dans le cône inférieur 6 de la chambre de carbonisation La quantité de gaz oxydant ainsi introduite est réglée soigneusement pour fournir juste suffisamment de ohaleur par la combustion de matière carbonée pour compléter la chaleur fournie par des matières solides remises en circulation, de façon à maintenir la température de carbonisation désirée.
Si le charbon est employé comme matière première, il est de préférence envoyé directement dans la zone de carbonisation, et la chaleur pour la carbonisation est fournie par un courant de matière solide fortement chauffée circulant de façon continue de la chambre
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température est susceptible d'un réglage et d'une commande très soignée et est répartie rapidement dans la masse fluidifiée dans la ohambre de carbonisation, à cause du.degré élevé d'agitation maintenu dans celle-ci. La chambre 1 est suffisamment grande pour permettre la carbonisation complète et les matières solides enlevées par le tuyau sont sensiblement exemptes de matière volatile et sont susceptibles de gazéification rapide avec la vapeur et l'air dans la chambre de
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ble peut être ajoutée au charbon et aise en circulation à travers les
<EMI ID=31.1> un plus grand volume de matière solide véhicule de chaleur, mais ceci n'est ordinairement pu nécessaire vu qu'on peut laisser s'accumuler
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tité désirée de matière solide inerte. Des charbons à forte teneur en cendres peuvent ainsi être employés dans le procède..
Il est important dans cette opération de ne pas atteindre une température telle que la matière solide est amenée à s'agglomérer ou
à fondre, et si la teneur en cendres du charbon employé aune tendance en ce sens, d'autres matières telles que de l'alumine, de la chaux, de la magnésie, du charbon ayant une oendre à point de fusion plus élevé, etc.., peuvent être ajoutées pour élever le point de fusion de la oendre, de façon que l'opération puisse être conduite efficacement lorsque la cendre a un point de fusion relativement bas. Le choix et la quantité de ces matières modifiant la cendre, dépendent de la nature de la cendre à bas point de fusion.
Il est désirable dans la plupart des cas, de faire fonctionner le générateur de gaz à l'eau aveo le carboniseur de la manière décrite. Dans la plupart des cas, il y a dans la combustion de la partie solide non volatile du charbon, de la chaleur disponible en excès sur celle requise pour la réaction de carbonisation, et le gaz produit avec le carbone en excès de cette manière est par conséquent d'un faible prix de revient.
Si l'on désire transformer la matière carbonée de départ de façon prédominante en gaz combustible, le procédé peut être réalisé en un cycle comprenant une zone de combustion et une zone de gazéification avec l'arrivée de la matière de départ dans la zone de gazéification, comme cela sera compris plus clairement d'après la description qui suit
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bonée solide telle que du charbon, du schiste, dessables goudronneux; etc., ou des produits solides de carbonisation de ce=-ci sous une for-
<EMI ID=34.1> où elle est fluidifiée avec de la vapeur ou un gaz de mélange analogue, comme on l'a expliqué précédemment. La matière fluidifiée est introdui-
<EMI ID=35.1>
chaude ayant une température d'environ 1600[deg.]! ou plue, retirés de la zone de combustion 209 et fluidifiée avec de la vapeur et/ ou un gaz oxydant tel que de l'air ou de 1 ' oxygène , comme cela apparaîtra plus olairement dans la suite. Le mélange ayant alors une température un
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vapeur pour former du gaz à l'eau. La chaleur requise pour la réaction est fournie en substance par la chaleur du résidu chaud remis en oirculation de la zone de combustion 209. De la chaleur supplémentaire éventuellement requise peut être fournie par combustion partielle de la matière carbonée à l'aide d'un gaz oxydant tel que de l'air ou de
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elle-même. Du gaz combustible tel que du gaz à l'eau, est retiré par
<EMI ID=38.1>
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fluidifié davantage avec un gaz oxydant, de préférence de l'air, intro-
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tuyau vertical 226 et la pression de gaz dans 227 jusque dans la zone
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solides, qui peuvent être des cendres pratiquement exemptes de oar-
<EMI ID=44.1> <EMI ID=45.1>
l'a indiqué ci-dessus.
Lorsqu'on emploie, dans cette forme de réalisation de l'invention, des matières de départ carbonisables telles que le charbon, la
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bien comme une réaction de carbonisation comme on l'a exposé à propos de la chambre [pound] de la fig. 1. Sans ce cas, des résidus de carbonisation
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particulièrement applicable au traitement de matières combustibles carbonées solides, comme pour la fig. 1, en particulier le charbon, la tourbe, les schistes, les sables goudronneux, etc.. L'appareillage employé est très semblable à celui représenté à la fig. 1, mais le plan d'écoulement est plus complet sous certains rapports.
La matière première sous une forme finement divisée entre en
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de séparation indiqué d'une manière générale en 552.
Le résidu de ooke produit comme résultat de la carbonisation,
<EMI ID=49.1>
sation comme on l'a expliqué antérieurement. Les constituants de cen-
<EMI ID=50.1>
et une partie de celui-ci peut être retirée pour des applications de <EMI ID=51.1>
supplémentaire de vapeur en 342. et le mélange est envoyé dans une pha-
<EMI ID=52.1>
par la vapeur en anhydride carbonique.
<EMI ID=53.1>
pur, est alors employé pour l'hydrogénation des produits liquides de distillation résultant de la carbonisation initiale. Ceci est réalisé
<EMI ID=54.1>
On comprendra que les étages de carbonisation et de production de gaz à l'eau sont conduite exactement de la manière indiquée dans
<EMI ID=55.1>
gène au moyen de vapeur, est effectuée de préférence oatalytiquement et utilisant comme catalyseur de l'oxyde de fer ou de l'oxyde de fer activé par du chrome et des matières analogues qui sont bien connues dans le métier. La conversion est effeotuée à une température de l'or-
<EMI ID=56.1>
La phase d'hydrogénation peut être l'une quelconque d'un certain nombre de types différents qui sont bien connus dans le métier. Elle peut être réalisée par exemple dans des conditions d'hydrogénation douces, c'est-à-dire à des températures et à des pression relativement basses, de sorte que l'hydrogène ne fait guère qu'effectuer une purification par l'enlèvement de souffre, d'azote et d'éléments analogues. L'hydrogénation peut être réalisée au contraire dans des conditions destructrices, o'est-à-dire à des pressions supérieures à 20 ata. et,
<EMI ID=57.1>
complètement en des liquides à plus bas point d'ébullition, riches en hydrogène. Dans ces différente modes d'hydrogénation, les catalyseurs préférée sont du type exempt de souffre, et spécialement ceux conte-
<EMI ID=58.1> Tableau Périodique, soit seuls, soit en mélange entre eux ou avec des
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ment être ajoutés aux mélanges de catalyseur.
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requise dans les zones de carbonisation et de gazéification décrites
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1>
bre � de la fig. 1.
<EMI ID=65.1>
Jouté au courant de solide fluidifié en 410. et provoque l'écoulement de ce courant, oomme on l'expliquera ci-dessous, jusque dans la cham-
<EMI ID=66.1>
carbonisation sont ainsi fournis sensiblement complètement par la chaleur provenant de la chambre de combustion.
<EMI ID=67.1> <EMI ID=68.1>
dans un système approprié quelconque pour la récupération des produits de distillation de la houille.
Des gaz de combustion sont pris à la chambre AU par un tuyau
<EMI ID=69.1>
comme répartiteur. Le courant de solide fluidifié est envoyé dans la chambre, de préférence en-dessous de l'écran comme on l'a décrit cidessus, et de la vapeur, de préférence surchauffée, est ajoutée par un tuyau 419. Le gazogène est maintenu à une température comprise entre
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Un courant fluidifié de matières solides qui est maintenant en grande partie exempt de carbone, est retiré par le tuyau 423 du gazo-
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
de gaz à l'eau. Une partie de la matière solide fluidifiée est prise
<EMI ID=73.1>
tion de matières solides inertes dans le système.
Dans le système décrit en dernier lieu, il y a trois chambres principales ou zonent la première pour la carbonisation, la seconde pour la combustion et la troisième pour la production de gaz 9 l'eau,
<EMI ID=74.1>
cas, la zone de combustion est mise en fonctionnement à la température la plus élevée et est employée pour produire de la chaleur à température élevée qui est utilisée pour la production de combustible fluide, soit par la carbonisation de matières carbonées, soit par la généra-
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chaleur est emportée de la chambre'de combustion vers les chambres de carbonisation et,' ou de production de gaz par des courants en écoulement continu de solides fluidifiés. Le procédé est ainsi rendu complètement continu.
Si du charbon est employé comme matière première, il est de préférence envoyé directement dans la chambre de carbonisation, et la chaleur pour la carbonisation est fournie par un courant de carbone fortement chauffé s'écoulant de façon continue IL partir de la chambre
<EMI ID=76.1>
matières solides enlevées par le tuyau 407 sont sensiblement exemptée de matières volatiles et sont susceptibles de combustion rapide avec
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dé sans la phase de production de gaz à l'eau, en fermant une vanne dans le tuyau 411'. Si on le désire, une matière inerte, telle que du sable, peut être ajoutée au charbon et mise en circulation à travers
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façon à fournir un plus grand volume de matière solide véhicule de chaleur, mais au lieu de ceoi on peut permettre à la teneur en cendres du charbon de s'accumuler et de fournir ainsi une quantité désirée quelconque de matière inerte.
Si on réalise l'opération en employant du coke au lieu d'un charbon de carbonisation comme matière première, il n'y a pas de oarbonipation et la poussière de coke est envoyée directement dans le <EMI ID=79.1>
gazéification directe de charbons appropriés ou matières analogues. L'addition d'un véhicule de chaleur inerte a une importance particulière dans cette opération, spécialement dans le démarrage. A ce moment de l'huile est introduite et brûlée en 409. jusqu'à ce que la température d'allumage du coke soit atteinte.
Suivant une autre forme de réalisation de l'invention, on peut
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gaz oxydant tel que de l'air ou de l'oxygène dans l'une ou l'autre des
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avec soin pour fournir la chaleur supplémentaire désirée dans les traie chambres par combustion d'une partie de la matière carbonée contenue dans celles-ci. Par ces moyens, des variations de température dues aux
<EMI ID=82.1>
ments dans la composition de la matière carbonée de départ, peuvent être compensées. En outre, on peut faire varier la composition du gaz combustible et des produits de distillation de façon à obtenir des produits de distillation et de gazéification oxygéné* plus ou moins forte-
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Lorsqu'un gaz oxydant est ainsi envoyé dans la zone de gazéification 418. du résidu de carbonisation solide de la zone de cokéfac-
<EMI ID=84.1>
res solides contiennent seulement un faible pourcentage de constituante carbonés. Le résidu faible teneur en carbone de la zone de gazéifi-
<EMI ID=85.1> <EMI ID=86.1>
Une variante éventuelle de cette modification prévoit un éoou-
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à travers la zone de gazéification 418, et de là par les conduites
<EMI ID=88.1>
être réalisé aisément par des manipulations appropriées des vannes indiquées à la fig. 4.
La fig. � [pound] représente un plan d'écoulement semblable à celui de la fig. montrant une méthode qui est applicable particulièrement au traitement de matières combustibles carbonées et solides telles que
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le schiste, le sable goudronneux, etc.. L'appareillage est semblable
à celui représenté à la fig. 4, avec quelques détails supplémentaires.
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passe directement à la phase de carbonisation à besae température in-
<EMI ID=91.1>
sont séparés en produits gazeux et liquides dans l'équipement de sé-
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l'hydrogène, est extrait en 540, et une partie de celui-ci peut être <EMI ID=94.1>
laquelle l'onde de carbone est transformé par la vapeur en anhydride carbonique.
Le gaz restant est comprimé en 544 et l'anhydride oarbonique
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employé pour l'hydrogénation de produite de distillation liquides obtenus par la carbonisation initiale. Ceoi se fait dans l'étage d'hydro-
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de vapeur et la phase d'hydrogénation peuvent se faire comme on l'a
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L'appareillage du présent procédé est construit entièrement pour le fonctionnement à température relativement base", mais des températures élevées sont nécessaires spécialement dans la zone de produotion de gaz et les tuyaux conjugués. L'équipement sera revêtu de plaques ou de briques pour hautes températures, et on trouve qu'il doit y avoir peu d'usure si la vitesse du courant fluidifié est maintenue dans les limites de 25 à 75 pieds par seconde. Le fonctionnement des zones de réaction est uniforme et se fait sans difficulté. La vitesse du gaz vers le haut sera de l'ordre de 0,5 à 6 pieds par seconde
<EMI ID=98.1>
gressivement plus élevée pour de plus grandes dimensions, soit de 10 à 20 pieds par seconde pour des morceaux de 1/4 à 1/2". Ces vitesses
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ses compactes, et les réactions se produisent très rapidement lorsqu'elles sont effectuées alors que le solide est à l'état fluidifié. De plus, comme on l'a indiqué précédemment, le réglage delà température est extrêmement précis. La vitesse requise du gaz pour maintenir l'état fluidifié varie quelque peu avec la nature et les dimensions
des particules solides et le gaz de fluidification particulier, mais
en général la variation n'est pas grande et la quantité minima est de l'ordre de 0,02 - 0,07 pieds cubes par livre. Lorsqu'on fluidifie avec une aussi petite quantité de gaz, on obtient une suspension ou un courant très dense, et le seul effet de l'addition de gaz supplémentaire au courant fluidifié est la réduction de la densité et de la suspension. On tire parti de cette propriété du courant fluidifié pour produire l'écoulement de la matière d'une zone à l'autre. Ainsi à la fig. 1,
le courant est obligé de s'écouler en descendant par le tuyau 1 et en s'élevant dans le tuyau par l'addition d'air au point 10. La densité du courant fluidifié dans le tuyau 1 est beaucoup plus grande que dans le tuyau 2, et on produit ainsi une différence de pression qui est égale au produit de la hauteur de la colonne dans le tuyau 1 par la densité de la matière dans celui-oi, moins le produit de la hauteur de la colonne par la densité du courant s'écoulant dans celle-ci. Cet équipement doit être réalisé avec soin de façon que les différences de pression soient suffisantes pour surmonter la perte due au frottement. De petites quantités de gaz seront ajoutées aux tuyaux et aux chambres à différents points, de façon à maintenir la fluidification. Ceci est particulièrement important lorsqu'un courant s'écoule de haut en bas
à travers un tuyau ou une chambre.
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tion du présent procédé l'emploi d'un gaz oxydant tel que de l'air ou de l'oxygène, l'oxygène Bars préféré pour réduire la quantité de gaz inertes tels que l'azote dans les zones de réaction et/ ou les produits de conversion du procédé. Lorsqu'on désire par exemple produire un gaz combustible convenant pour la synthèse d'hydrocarbures liquides
<EMI ID=101.1>
venable de la température, et l'oxygène est de préférence employé
<EMI ID = 1.1>
The present invention relates to an improved method for
efficient use of carbonaceous solids, such as
coal, coke, peat, tar sands, oil shales, etc., and more especially a process for transforming these materials into more valuable products, including fuel gases.
<EMI ID = 2.1>
Solid fuels like coal, coke, etc. can be transformed into more valuable gaseous fuels, which can be used more efficiently in this form. The production processes of
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none of these methods is entirely satisfactory, because the
first product = fuel with low calorific power and because the second has so far required a type of operation
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offers many advantages, friends, it is naturally difficult to achieve. The present process can be employed to continuously produce valuable fuel gas with high calorific power, especially gas mixtures useful for the production of synthetic hydrocarbons by the catalytic conversion of carbon monoxide with hydrogen, and it can be used to carry out the carbonization of coal at the same time in a mechanically efficient manner.
This patent relates to Belgian patent n [deg.] De
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volatiles of carbonization and fuel gas, by passing a fluidized stream of finely divided starting material through suitable conversion zones such as carbonization and / or gasification zones, and use of the heat of combustion to provide the required heat in the conversion zones.
One of the objects of the invention is to provide means by which the heat required in the carbonization and / or gasification zones is produced by the combustion of parts of carbonaceous material and is supplied to these zones either by the circulation of solids. fluidized strongly heated by the ohaleur of combustion, either directly by partial combustion in the zones to be heated, or by these two means.
This new process provides significant savings in initial costs.
<EMI ID = 6.1>
and easy to change in the nature of the starting materials and / or in the properties of the desired products.
These and other advantages will be better understood on reading the following description and examining the drawings.
<EMI ID = 7.1>
vertical of an apparatus for carrying out the present process, and indicates the flow of materials.
<EMI ID = 8.1> apparatus for carrying out the present process applied to the production of combustible gas only.
<EMI ID = 9.1>
apparatus for carrying out the present process in separate zones of carbonization, gasification and combustion.
Fig. is a schematic flow plan showing a
<EMI ID = 10.1>
If we refer particularly to fig. 1, the number 1 denotes the grinder or pulverizer which is employed to reduce a solid carbonaceous fuel to finely divided form, eg preferably on the order of less than 50 mesh or even less than 100 mesh, although we can even use small pieces having by
<EMI ID = 11.1>
which fires, the material will be assumed to be charcoal, but it should be understood that other materials may be used. The finely ground coal falls from the crusher into a chamber.
<EMI ID = 12.1>
rant of mixing gas such as superheated steam, nitrogen,
<EMI ID = 13.1>
the dispersion is said to be in a fluidized form, because in this form it is able to flow through pipes, valves, pipelines and similar equipment quite like a liquid, exhibiting static and dynamic charges . The fluidized stream is sent through a pipe to the lower part of a carbonization chamber which has the shape of a cylinder provided with its
<EMI ID = 14.1>
chamber, preferably where the cane and cylinder meet.
<EMI ID = 15.1>
of the grid or screen, is provided to carry a fluidized stream of solids from the carbonization chamber .1, and the stream is then conducted through the vertical pipe 8 into a gasification chamber 9. which is similar to the room �. An oxidizing gas, such as air and / or oxygen, is added to the extracted stream of 10-fluidized solid and, as will be explained below, causes the splitting.
<EMI ID = 16.1>
and rapid gasification takes place to form oxides of carbon and hydrogen. The heat required for the endothermic gasification reaction with steam is provided by the combustion of a part
<EMI ID = 17.1>
through line 10. Additional air and / or oxygen can be added to the chamber through line 9 '. as indicated in the drawing. The total supply of oxidant gas is carefully controlled to produce sufficient heat by combustion to meet the heat requirements of the operation.
A discharge pipe 11 takes the stream of fluldified solid material from the gasification chamber 2 and enlists it in the chamber, so that the strongly heated material coming from the gasification chamber
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
This chamber being at the usual carbonization temperature being
<EMI ID = 20.1>
bonus can therefore be provided almost completely by the heat produced in the gasification chamber.
The vapors are extracted from the carbonization chamber by
<EMI ID = 21.1>
any suitable means for the recovery of the dis-
<EMI ID = 22.1>
presented or of the direct type, according to the wishes. The recovery system not shown should not be described in detail, since these systems are well known in the art; but it must provide a means of separating dust, tar, light oils, ammonia and combustible gas.
Combustible gases, such as water gas, are taken from the
<EMI ID = 23.1>
The gas can be treated in any conventional manner for the removal of sulfur and other impurities, in equipment not shown, making it suitable for use as town gas or otherwise.
If desired, all or part of the gas resulting from the carbonization of coal can be mixed with the gas with water.
A fluidized stream of solids, which is now largely carbon-free, is extracted through pipe 11 'from gasifier 9, and can be sent to chamber 2 [pound] into which one injects.
<EMI ID = 24.1>
through pipe 2 ', in a strongly heated state, suitable for the production of gas to water. Part of the fluidized solid is taken at the
<EMI ID = 25.1>
many modes of operation, and it has two main chambers or zones% the first for carbonization and the second for combustion and the production of gas to water. The gasification zone is operated at the highest temperature, and high temperature heat is produced there by combustion and is used for carbonization and gas production, operations which require a lower temperature. The excess heat produced in the gas production chamber is carried from this chamber to the carbonization chamber by the continuously circulating streams of fluidized material. the operation is thus made completely continuous.
If it is desired to conduct the gas production reaction to
<EMI ID = 26.1>
tion of the combustible gases produced, or if it is desired to reduce the quantities of hot solids recirculated from the chamber
<EMI ID = 27.1>
of carbonization ^, with the result that the heat supplied by the recirculated solids is insufficient to satisfy completely
<EMI ID = 28.1>
However, such that air and / or oxygen can be introduced through line 6 'into the lower cone 6 of the carbonization chamber. The amount of oxidizing gas thus introduced is carefully controlled to provide just enough heat by the combustion of carbonaceous material to supplement the heat supplied by recirculated solids, so as to maintain the desired carbonization temperature.
If coal is used as a raw material, it is preferably sent directly to the charring zone, and the heat for charring is provided by a stream of strongly heated solid material circulating continuously from the chamber.
<EMI ID = 29.1>
The temperature is capable of very careful adjustment and control and is quickly distributed throughout the fluidized mass in the carbonization chamber, owing to the high degree of agitation maintained therein. Chamber 1 is large enough to allow complete carbonization and the solids removed through the pipe are substantially free of volatile matter and are susceptible to rapid gasification with steam and air in the chamber.
<EMI ID = 30.1>
wheat can be added to charcoal and easily circulated through
<EMI ID = 31.1> a greater volume of solid matter conveys heat, but this is usually not necessary since it can be allowed to accumulate
<EMI ID = 32.1>
desired amount of inert solid material. Charcoals with a high ash content can thus be used in the process.
It is important in this operation not to reach a temperature such that the solid matter is caused to agglomerate or
to melt, and if the ash content of the coal employed tends in this direction, other materials such as alumina, lime, magnesia, coal having a higher melting point, etc. .., can be added to raise the melting point of the ash, so that the operation can be carried out efficiently when the ash has a relatively low melting point. The choice and quantity of these ash modifying materials depend on the nature of the low melting point ash.
It is desirable in most cases to operate the water gas generator with the carbonizer in the manner described. In most cases, in the combustion of the non-volatile solid part of the coal, there is excess heat available over that required for the carbonization reaction, and the gas produced with the excess carbon in this manner is by therefore a low cost price.
If it is desired to transform the starting carbonaceous material predominantly into combustible gas, the process can be carried out in a cycle comprising a combustion zone and a gasification zone with the arrival of the starting material in the gasification zone. , as will be understood more clearly from the following description
<EMI ID = 33.1>
good solid such as coal, shale, tarry sands; etc., or solid carbonization products of this = -ci under a for-
<EMI ID = 34.1> where it is fluidized with steam or a similar gas mixture, as previously explained. The fluidized material is introduced
<EMI ID = 35.1>
hot with a temperature of about 1600 [deg.]! or more, withdrawn from combustion zone 209 and fluidized with steam and / or an oxidizing gas such as air or oxygen, as will become more apparent in the following. The mixture then having a temperature
<EMI ID = 36.1>
steam to form water gas. The heat required for the reaction is supplied in substance by the heat of the re-circulated hot residue from the combustion zone 209. Additional heat which may be required may be provided by partial combustion of the carbonaceous material using a gas. oxidizer such as air or
<EMI ID = 37.1>
herself. Combustible gas such as water gas is removed by
<EMI ID = 38.1>
<EMI ID = 39.1>
<EMI ID = 40.1>
further fluidized with an oxidizing gas, preferably air, introduced
<EMI ID = 41.1>
vertical pipe 226 and the gas pressure in 227 to the zone
<EMI ID = 42.1>
<EMI ID = 43.1>
solids, which may be ashes practically free from oar-
<EMI ID = 44.1> <EMI ID = 45.1>
indicated above.
When employing, in this embodiment of the invention, carbonizable starting materials such as charcoal,
<EMI ID = 46.1>
as well as a carbonization reaction as discussed in connection with the chamber [pound] of fig. 1. Without this case, carbonization residues
<EMI ID = 47.1>
particularly applicable to the treatment of solid carbonaceous fuels, as in fig. 1, in particular coal, peat, shale, tarry sands, etc. The apparatus employed is very similar to that shown in FIG. 1, but the flow plan is more complete in some respects.
The raw material in a finely divided form enters into
<EMI ID = 48.1>
separation indicated generally at 552.
The residue of ooke produced as a result of charring,
<EMI ID = 49.1>
sation as explained previously. The constituents of cen-
<EMI ID = 50.1>
and part of it can be removed for applications of <EMI ID = 51.1>
additional steam in 342. and the mixture is sent to a phase
<EMI ID = 52.1>
by steam to carbon dioxide.
<EMI ID = 53.1>
pure, is then used for the hydrogenation of the liquid distillation products resulting from the initial carbonization. This is achieved
<EMI ID = 54.1>
It will be understood that the carbonization and water gas production stages are carried out exactly as indicated in
<EMI ID = 55.1>
gene by means of steam, is preferably carried out oatalytically and using as a catalyst iron oxide or iron oxide activated by chromium and the like which are well known in the art. The conversion is carried out at a temperature of
<EMI ID = 56.1>
The hydrogenation phase can be any of a number of different types which are well known in the art. It can be carried out, for example, under mild hydrogenation conditions, i.e. at relatively low temperatures and pressures, so that the hydrogen does little more than purify by removing sulfur, nitrogen and the like. On the contrary, the hydrogenation can be carried out under destructive conditions, that is to say at pressures above 20 ata. and,
<EMI ID = 57.1>
completely in liquids with lower boiling point, rich in hydrogen. In these different modes of hydrogenation, the preferred catalysts are of the sulfur-free type, and especially those containing.
<EMI ID = 58.1> Periodic Table, either singly or as a mixture with each other or with
<EMI ID = 59.1>
be added to catalyst mixtures.
<EMI ID = 60.1>
required in the carbonization and gasification zones described
<EMI ID = 61.1>
<EMI ID = 62.1>
<EMI ID = 63.1>
<EMI ID = 64.1>
bre � of fig. 1.
<EMI ID = 65.1>
Added to the stream of fluidized solid at 410. and causes this stream to flow, as will be explained below, into the chamber.
<EMI ID = 66.1>
charrings are thus provided substantially completely by the heat from the combustion chamber.
<EMI ID = 67.1> <EMI ID = 68.1>
in any suitable system for the recovery of coal distillates.
Flue gases are taken to the AU chamber by a pipe
<EMI ID = 69.1>
as a dispatcher. The flow of fluidized solid is passed into the chamber, preferably below the screen as described above, and steam, preferably superheated, is added through pipe 419. The gasifier is maintained at a temperature. temperature between
<EMI ID = 70.1>
A fluidized stream of solids which is now largely carbon free is withdrawn through pipe 423 from the gasoline.
<EMI ID = 71.1>
<EMI ID = 72.1>
from gas to water. Part of the fluidized solid material is taken
<EMI ID = 73.1>
tion of inert solids in the system.
In the system described last, there are three main chambers where the first is zoned for carbonization, the second for combustion and the third for the production of gas 9 water,
<EMI ID = 74.1>
In this case, the combustion zone is operated at the highest temperature and is employed to generate heat at elevated temperature which is used for the production of fluid fuel, either by the carbonization of carbonaceous materials or by the general generation.
<EMI ID = 75.1>
Heat is carried from the combustion chamber to the carbonization and, or gas generation chambers by continuously flowing streams of fluidized solids. The process is thus made completely continuous.
If coal is employed as a raw material, it is preferably sent directly to the carbonization chamber, and the heat for the carbonization is provided by a strongly heated stream of carbon flowing continuously from the chamber.
<EMI ID = 76.1>
solids removed through pipe 407 are substantially free from volatiles and are susceptible to rapid combustion with
<EMI ID = 77.1>
start without the water gas production phase, by closing a valve in pipe 411 '. If desired, an inert material, such as sand, can be added to the coal and circulated through.
<EMI ID = 78.1>
This will provide a larger volume of heat carrier solids, but instead the ash content of the coal can be allowed to build up and thereby provide any desired amount of inert material.
If the operation is carried out by using coke instead of charcoal as the raw material, there is no oarbonipation and the coke dust is sent directly to the <EMI ID = 79.1>
direct gasification of suitable coals or the like. The addition of an inert heat vehicle is of particular importance in this operation, especially in starting. At this point oil is introduced and burnt at 409. until the coke ignition temperature is reached.
According to another embodiment of the invention, it is possible
<EMI ID = 80.1>
oxidizing gas such as air or oxygen in either of the
<EMI ID = 81.1>
with care to provide the desired additional heat in the milking chambers by combustion of some of the carbonaceous material contained therein. By these means, temperature variations due to
<EMI ID = 82.1>
elements in the composition of the starting carbonaceous material, can be compensated. In addition, the composition of the fuel gas and the distillation products can be varied so as to obtain more or less strong oxygenated distillation and gasification products.
<EMI ID = 83.1>
When an oxidizing gas is thus sent into the gasification zone 418, of the solid carbonization residue from the coking zone-
<EMI ID = 84.1>
The solids contain only a small percentage of the carbon component. The low carbon residue from the gasification zone
<EMI ID = 85.1> <EMI ID = 86.1>
A possible variant of this modification provides for a
<EMI ID = 87.1>
through gasification zone 418, and from there through the pipes
<EMI ID = 88.1>
be easily achieved by appropriate manipulations of the valves indicated in fig. 4.
Fig. � [pound] represents a flow plane similar to that of fig. showing a method which is particularly applicable to the treatment of carbonaceous and solid combustible materials such as
<EMI ID = 89.1>
shale, tarry sand, etc. The apparatus is similar
to that shown in FIG. 4, with some additional details.
<EMI ID = 90.1>
goes directly to the carbonization phase at lower temperature.
<EMI ID = 91.1>
are separated into gaseous and liquid products in the screening equipment
<EMI ID = 92.1>
<EMI ID = 93.1>
hydrogen, is extracted in 540, and part of it can be <EMI ID = 94.1>
which the carbon wave is transformed by the vapor into carbon dioxide.
The remaining gas is compressed in 544 and the oarbonic anhydride
<EMI ID = 95.1>
used for the hydrogenation of liquid distillates obtained from the initial carbonization. Ceoi is done in the hydro-
<EMI ID = 96.1>
of vapor and the hydrogenation phase can be done as we have
<EMI ID = 97.1>
The apparatus for the present process is constructed entirely for relatively low temperature operation, "but high temperatures are required especially in the gas production area and the conjugate pipes. The equipment will be clad with high temperature plates or bricks. , and it is found that there should be little wear if the speed of the fluidized stream is kept within 25 to 75 feet per second. The operation of the reaction zones is uniform and proceeds without difficulty. upward gas will be in the range of 0.5 to 6 feet per second
<EMI ID = 98.1>
gradually higher for larger dimensions, ie 10 to 20 feet per second for pieces of 1/4 to 1/2 ". These speeds
<EMI ID = 99.1>
its compacts, and the reactions occur very quickly when carried out while the solid is in a fluidized state. In addition, as indicated above, the temperature control is extremely precise. The speed of the gas required to maintain the fluidized state varies somewhat with the nature and dimensions
solid particles and the particular fluidizing gas, but
in general the variation is not great and the minimum quantity is on the order of 0.02 - 0.07 cubic feet per pound. When you thin with such a small amount of gas, you get a very dense slurry or stream, and the only effect of adding more gas to the fluidized stream is reduction in density and slurry. This property of the fluidized stream is taken advantage of to produce the flow of material from one zone to another. Thus in FIG. 1,
the current is forced to flow down through pipe 1 and up in the pipe by the addition of air at point 10. The density of the fluidized stream in pipe 1 is much greater than in pipe 2, and thus produces a pressure difference which is equal to the product of the height of the column in pipe 1 times the density of the material in it, minus the product of the height of the column times the density of the stream flowing into it. This equipment must be carried out with care so that the pressure differences are sufficient to overcome the loss due to friction. Small amounts of gas will be added to the pipes and chambers at different points, so as to maintain fluidization. This is especially important when a current is flowing from top to bottom.
through a pipe or a chamber.
<EMI ID = 100.1>
In the present process the use of an oxidizing gas such as air or oxygen, oxygen Bars preferred to reduce the amount of inert gases such as nitrogen in reaction zones and / or bars. conversion products of the process. When it is desired, for example, to produce a combustible gas suitable for the synthesis of liquid hydrocarbons
<EMI ID = 101.1>
temperature, and oxygen is preferably used