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Procédé et appareillage en vue de la production éco- ,nomique de gaz de chauffage ou combustibles.
La présente invention se rapporte à un procédé et à un appareillage en vue de réduire la consommation de charbon dans les installations de production de gaz de chauf- fage ou combustibles.
Ce procédé consiste en ce que l'on produit tout d'abord de toute manière appropriée du C02 ou un mélange gazeux contenant ce gaz en majeure partie et en ce que l'on'fait passer le CO2 ou ce mélange gazeux au travers d'une masse de charbon portée à une température permettant au charbon d'agir, non comme combustible mais comme agent réducteur.
Suivant une première forme de réalisation de l'in- vention, le charbon agit uniquement comme réducteur en vue de la réalisation du C02 en 2 CO.
Cette réaction peut avoir lieu à la température de 600 à 700 C en présence de C et avec utilisation comme catalyseur de nickel ou d'autres catalyseursde réduction suivant la formule : @
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c()2 4= c.6- > 2 CO (réaction réversible)
La réaction indiquée par la flèche inférieure est endothermique et consomme 33.600 calories.
La présence des catalyseurs ne peut abaisser la li-
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mite thermique au-delà de 450'C puisque D. 400 commence la dé- composition de CO et C et CO2 suivant la réaction :
EMI2.3
2 CO = C + C02 + 38.600 calories qui anéantit la première.
Le CO ainsi produit peut être utilisé tel quel.
En agissant de cette manière, on obtient une diminu- tion appréciable de la quantité de combustible utilisée étant donné que le charbon intervient uniquement comme réducteur.
L'économie peut atteindre théoriquement 25%.
Le CO produit mis en contact d'oxygène brûle en don- nant lieu à un dégagement de 136.400 calories suivant la réaction :
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CO - Q = C0 - 2 (68.800 cal.)=2 C02+ I361400 cal
En décomptant les 38600 calories de la réaction endo- thermique, le bilan thermique total se traduit par un rende- ment positif de + 97.800 calories, ce qui n'est pas négli- geable.
Pour obtenir la chaleur nécessaire à la réduction du CO2,on peut utiliser avantageusement les gaz d'échappement d'une usine habituellement rejetés en pure perte dans l'at- mosphère, par exemple les gaz de hauts-fourneaux qui ont encore une température de I50 à I80 et avoir recours par exemple à l'installation représentée à la figure 1.
On pourrait utiliser également les gaz provenant des carneaux d'une installation de chaudières à vapeur.
L'installation représentée à la figure 1 comprend une cuve 1 à l'intérieur de laquelle se trouve une chambre 2 contenant du charbon (qui peut être de qualité inférieure) ayant été déversé par une trémie 3. La masse de charbon re-
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pose sur une grille 4 et la chambre 2 est traversée de haut en bas par une gaine centrale 5 dans laquelle circulent des est gaz résiduels dont chaleur est habituellement perc. ues prouvez gaz résiduels dont la chaleur/habituellement perdue) provo- venant par exemple de hauts-fourneaux et ayant encore une température élevée ou relativement élevée:
A la partie inférieure de la chambre 2 et un peu au-dessus de la grille 4 est introduit du CO2 qui provient d'une conduite 6 débouchant dans une tuyère 7 aboutissant à un tuyau 8'disposé horizontalement sur la périphérie de la chambre 2 et débouchant dans cette chambre par des ori- fices 9.
On prévoit d'autre part) à peu près au même niveau que celui correspondant à l'arrivée de CO2 une introduction d'une faible quantité d'air chargé d'une faible teneur en vapeur d'eau. Cet air humide agit comme catalyseur de la réaction et permet d'abaisser la consommation de charbon.
Le pourcentage de l'humidité contenue dans l'air peut être par exemple de 0,5% et l'on pourra faire en sorte que la teneur en humidité totale soit égale à 1% de la masse de charbon.
Cet air arrive par une conduite IO raccordée µ la cuve 1 et pénètre dans la chambre 2 par des orifices 11:
Dans l'espace compris entre la chambre 2 et la cuve 1, on prévoit, vers le haut et sur environ les 2/3 de la hauteur de la cuve, des brûleurs 12 dirigés vers la paroi extérieure de la chambre 2 et raccordés dans l'exemple re- présenté par des tuyaux verticaux 13 à une conduite 14 d'a- menée de gaz de chauffage qui peut éventuellement être bran- chée sur la tuyauterie 15 de sortie du CO produit de manière à utiliser aisni une partie des gaz produits dans l'appareil réducteur représenté.
En I51, on a représenté l'échappement des gaz brû- lés provenant des brûleurs 12.
A ce réducteur C 1 peut faire suite un ou plusieurs
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appareils semblables CII et CIII où la réfaction peut se poursuivre et le.schéma d'ensemble de l'installation est alors celui représente par la figure 2.
Lors de la mise en marche;,on fera tout d'abord circuler pendant un certain temps dans la cheminée 5 les gaz d'échappèrent des hauts-fourneaux ou d'autres gaz à chaleur habituellement perdue afin d'augmenter autant que possible la température à 3-1 intérieur de la chambre 2 et le complément des calories indispensables pour atteindre la température de 4500 sera fourni par les brûleurs 12. Une fois la température requise atteinte, on arrête le fonctionnement des brûleurs 12 et le maintien de cette température est obtenue par le seul passage des gaz dans la. cheminée 5.
Un thermostat réglé sur 450 peut être prévu afin de couper l'amenée du gaz par la conduite 14 aux brûleurs I2 dès que cette température est atteinte dans la chambre 2 et pour la rétablir lorsque la température descend en-dessous de cet- te quantité. Les gaz sortant du ou des appareils réducteurs (en I51) peuvent être dirigés vers un économiseur où leur chaleur pourra servir à réchauffer l'eau avant son arrivée dans les chaudières.
On peut également les faire passer sur des blocs de métal en vue de la formation de vapeur surchauffée directe- ment au contact de la masse portée au rouge blanc (chaudière Lavai).
Dans une seconde forme de réalisation de l'inven- tion, on procède à une réduction du C02 en CO et également à une hydrogénation du CO suivant la réaction :
2 CO + 6 H2 = 2 H20 + 2 CH4; afin de provoquer la production de méthane à 245 avec emploi comme catalys@eur du nickel, du cobaltetc..
Comme source d'hydrogène, on peut utiliser :
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I ) le gaz à l'eau que l'on. fait passer par un réducteur à charbon, au coke, au poussier de charbon et où il perd son C02 qui se transforme en 2 CO; 2 ) ,le passage de vapeur d'eau par un réducteur spécial du type représenté par la figure et'rempli d'une masse de déchets de fer et.de charbon portés au rouge et contenant des traces de nickel (par'exemple 1 kgr. de charbon par tonne de mitraille), de cobalt etc;:
Ce réducteur se compose d'un cylindre 17 en fer coulé revêtu sur sa face intérieure par de la terre ré- fractaire de manière qu'aucune partie métallique n'entre en contact avec l'atmosphère régnant à l'intérieur:
Cette ma- tière réfractaire'doit en même temps posséder une très haute résistivité.
Le chauffage s'effectue d'une part par des gaz chauds d'échappement circulant dans une cheminée intérieure 18 et d'autre part, comme dans le cas de la figure 1, par des brûleurs 19 disposés suivant des rangées verticales et reliés à une conduite 20,d'arrivée de gaz de chauffage.
La masse de fer et de charbon avec des traces de nickel, de cobalt ou d'autres catalyseurs se trouve à l'inté- .rieur de la cuve 17 et repose sur une grille 2I.
L'arrivée de vapeur, de préférence surchauffée, se fait par une conduite 22 un peu au-dessus de la grille 2I, de telle sorte que cette vapeur doit traverser toute la masse de mitraille. Cette conduite 22 est isolée électriquement de la paroi de la cuve 17.
Autour de la cuve 17 est prévue une enveloppe 23 en'un isolant thermique, par exemple en ouate de verre, et les brûleurs 19 sont disposés dans un espace laissé entre les éléments 17 et 23.
La masse de fer et de charbon est disposée entre deux électrodes 24 et 25-constituant les deux pôles d'un disposi- tif électrique à effluves.
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Ces électrodes ont s1' e;;e.n,=1-e les forces 1'8)1'630n- tées aux figures 4 et .5 et reposent ;";111' des pièces Isolantes tÁ en 0'" -1"1 .-,c: (f"N' 3) montre es en 2S, 26", 25'" (fis. 3).
Les Electrodes 24 et 25 sont montrées séparément respectivement par les figures 4 et 5.
Sous l'influence de cette effluve (30.000 volts environ),se produit la décomposition de la vapeur d'eau et
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la formation. d" 'îiyzone" c' est-,?-di1'e d'hydrogcne ayant la forr-iule r8 Les gaz contenant cetYzorxe sortent par la conduite 27 (fig.3).
A la figure 3, on a, représenté en 23, la trémie de chargement du fer et du charbon et en 29 1' évacuation des sous-produits.
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Le fer se transforme en effet en 2e;0;] ou en un autre oxyde et peut Etre utilisé en sidérurgie en constituant donc un sous-produit de l'opération d'hydrogénation,
Les gaz provenant de l'appareil représenté à la figure
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..j Lt contenant=- 1:!:Z:)]10 sont amenés à un réducteur du type représenté à. la figure6 et comprenant un corps intérieur 30 par exemple en fer coulé,de préférence revêtu d'une couche de cuivre vers l'extérieur et en général recouvert vers l'in- térieur de terre réfractaire. Autour de la cuve 30 se trouve une enveloppe 31 en un isolant thermique (ouate de verre par exemple).
Le chauffage se fait comme dans le cas des figures 1 et 3 (cheminée intérieure I81 pour passage de gaz d'échappe- ment et brûleurs extérieurs I91 avec conduite d'arrivée 20' pour gaz de chauffage).
La cuve 30 contient une masse de charbon qui repose sur une grille 31 et qui est chargée par une trémie 32.
Le CO2 est introduit dans le bas de cette cuve par des orifices 33 et l'amenée de ce gaz se fait par une conduite 34.
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Le gaz contenant l'hyzone et provenant par la tondu!- te 271 de l'appareil représenté à la figure 3 pénètre) égale- ment peu au-dessus de la grille, par des orifices 35 dans la cuve 30.
Dans cet appareil (fig.G), se font donc les réactions de réduction du C02 et d'hydrogénation du CO et le charbon agit alors partiellement comme réducteur et partiellement comme catalyseur d'hydrogénation.
Au réducteur représenté à la figure 6 peuvent faire suite un ou plusieurs réducteurs semblables et l'ensemble de l'installation peut être schématisé comme montré par la figure 7.
Sur cette figure :
R1 désigne un appareil producteur d'hyzone du type de celui de la figure 3.
R2,R3,R4 trois réducteurs du type de celui de la figure 6.
Les gaz d'échappement circulent par lés différents réducteurs et à l'intérieur de ceux-ci suivant le parcours en traits de chainette portant la référence 36.
37 désigne l'entrée de vapeur dansR1.
38, 381, 382, 383 désignent les arrivées de gaz de chauffage pour les brûleurs 19 respectivement aux appareils
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Rjp R,2 Ra, R.
39, 391, 392 les arrivées de C02 aux-appareils R2, R3, R4, . ' -40 le passage de l'hydrogène "hyzone" de R1 à R;
41 et 411 le passage des gaz produits: de R2 à R3 et de R3 à R4; ' '
42 la sortie des gaz produits par l'installation et dirigés vers leur endroit d'utilisation:
Le CO ainsi hydrogéné en méthane possède de hautes qualités au point de vue calorifique (6000 calories par m3) et peut être utilisé comme gaz d'éclairage Sans danger pour les êtres vivants.
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Suivant une troisième forme d'exécution basée sur l'utilisation du même appareillage que celui représenté par les figures 3 à 7, le CO2 peut être hydrogène directement avec intervention comme catalyseur de nickel ou de cobalt ou de tout autrecorps équivalent en faisant passer l'hyzone (ou de l'hydrogène provenant d'une autre source) dans le réducteur R2 (fig.6 et 7) où se produit la réaction:
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C0" + 4 H = CH 4 + 2 H 2 O.
Selon le réglage de la quantité d'hydrogène intro- duite en R. 2 on réalisera donc un fonctionnement soit suivant la deuxième forme de réalisation;, soit suivant la troisième.
Le CI-14 + 2 H2o pa.sse ensuite par le second réducteur à charbon (R3) où il s'enrichit d'une seconde molécule de CH4 aux dépens de 5 H2o, deux oxygènes de celle-ci se fi- xant partiellement au carbone du deuxième réducteur à charbon ainsi que dans le troisième réducteur.
3i l'on considère l'ensemble des transformations, on a:
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C C, - h + 2 C = 2 C- q4 + 2 CO.
Dans cette troisième forme d'exécution;) le charbon agit dans le réducteur R2 uniquement comme catalyseur et n'in- tervient dans la réaction que dans les réducteurs R3 et R4.
Ces derniers 2 CO peuvent également être trans- formés par addition de 4 H2 + C, ce qui donnera la réaction:
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2 CO + 2 C + 4 X = 2 cH4 + 2 CO.
L'intérêt du procédé décrit consiste en ordre prin- cipal en ce que le charbon est utilisé non comme combustible, frais comme réducteur.
D'autre part, l'installation se distingué 'coût par-
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ticulièrewent par l'appareil de transformation de l'hydrogène en hyzone (H3) extrêmement actif ou en hydrogène atomique par simple passage au travers d'un capuchon en Wolfram.
En outre, on peut obtenir un sous-produit consis- tant en des oxydes de fer vendables comme minerai de fer.
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Enfin, si l'on considère l'installation dans son ensemble, la production du CO2 peut donner naissance à d'aU- tres sous-produits tels que CaC12, CaSO4 et la chaux si le CO2 est;obtenu par le chauffage de pierres calcaires.
Tous ces produits sont vendables et peuvent couvrir une partie des frais d'amortissement et d'exploitation.
Si l'installation se trouve 'à proximité de hauts- fourneaux, on disposera pour le chauffage des réducteurs d'une source de chaleur pour ainsi dire gratuite. Les gaz d'échappement de ces hauts-fourneaux sont en effet encore très chauds et sont en général évacués dans 1'atmosphère en pure perte.
Une centrale électrique conçue d'après les données ci-dessus sera donc à la fois productrice de courant et usine de produits chimiques, étant donné que, à partir de la chaux, on pourra produire le carbure de calcium dont on pourra ti- rer l'acide acétique par des procédés connus: On pourra trans- former la pierre calcaire en acétate de calcium, extraire de celui-ci l'acétone et transformer à nouveau la Chaux par l'ac- tion des gaz- dépoussiérés d'échappement de l'installation en CaCO3 et recommencer le- cycle.'
On pourra ainsi entreprendre à'bon compte la syn- thèse des corps organiques comme par exemple le pétrole syn- thétique.
Les détails de réalisation de 1'installation et des appareils n'ont été donnés qu'à titre purement exemplatif et de nombreuses modifications peuvent être introduites Sans s'écarter'des principes qui sont à la base de l'invention:
On pourra notamment prévoir les améliorations ou les modifications suivantes : I ) le réducteur représenté par la figure 3 peut être rem- placé par la chaudière de Laval dont les caractéristiques sont que de l'eau est injectée sous pression dans une masse de fer portée au rouge blanc où elle se transforme immédia-
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tement en vapeur sous 200 atm. de pression. On peut pousser le chauffage jusque. la transformation de la vapeur en un
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mélange de H2 et de 0 (gaz détonnant).
T'o::,yz2e sera ab- sorbé par une masse de limaille de fer portée au rouge cn libérant ainsi l'hydrogène. Ce dernier peut êtretransformé en H atomique par le passage au travers d'un. capuchon en Wolfram.
2 ) toute la batterie des réducteurs peut être placée dans un bac à eau. afin d'éviter tout dégagement calorifique.
3 ) les réducteurs sont en général munis de thermostats afin d'automatiser le fonctionnement. Ces tehrmostats peuvent éven- tuellenent être remplacés par des tubes électroniques.
4 ) Outre les réducteurs à charbon;, on peut prévoir de pe- tits appareils catalyseurs-tampons à tournure de cuivre chauffés à. environ 600 C et ayant pour but d'éliminer des impuretés comme le phosphore l'arsenic, le soufre, etc..
Ces appareils tampons peuvent également être munis de thermostats.
5 ) Les catalyseurs (Ni, Co, etc...) se trouvent en général dans des tubes en forme de grilles pouvant être chargés de l'extérieur avec des ouvertures se fermant, hermétiquement.
6 ) Les catalyseurs (Ni, Co, etc..) pourront être contenus dans des tubes en forme de grilles contenues dans des pièces creuses en une matière résistante) le chargement pouvant Se faire de l'extérieur par des ouvertures à fermeture hermétique..
7 ) La distance entre le premier réducteur et le deuxième réducteur est calculée de telle manière que les gaz de chauf- fage circulant dans la conduite 36 aient leur température diminuée de 600 à 400 .
Dans le cas où le C02 doit êtrehydrogéné directe- ment, la température ne doit pas dépasser 245 C, on devra donc dans ce cas prévoir une détente des gaz en fonction de la température et donner à la conduite de passage des di-
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: .(;ns ions ap!IDoprié es.
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Process and apparatus for the economical production of heating gases or fuels.
The present invention relates to a method and to an apparatus for reducing the consumption of coal in installations for the production of heating gas or fuels.
This process consists in first producing in any suitable manner CO 2 or a gas mixture containing most of this gas and in passing the CO 2 or this gas mixture through it. a mass of coal brought to a temperature allowing the coal to act, not as a fuel but as a reducing agent.
According to a first embodiment of the invention, the charcoal acts only as a reducing agent for the production of CO 2 into 2 CO.
This reaction can take place at a temperature of 600 to 700 C in the presence of C and with use as a catalyst of nickel or other reduction catalysts according to the formula: @
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c () 2 4 = c.6-> 2 CO (reversible reaction)
The reaction indicated by the lower arrow is endothermic and consumes 33,600 calories.
The presence of catalysts cannot lower the li-
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thermal moth beyond 450 ° C since D. 400 begins the decomposition of CO and C and CO2 following the reaction:
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2 CO = C + C02 + 38,600 calories which annihilates the first.
The CO thus produced can be used as it is.
By acting in this way, an appreciable reduction in the quantity of fuel used is obtained since the coal acts only as a reducing agent.
The saving can theoretically reach 25%.
The CO produced brought into contact with oxygen burns, giving rise to a release of 136,400 calories following the reaction:
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CO - Q = C0 - 2 (68,800 cal.) = 2 C02 + I361400 cal
By counting the 38,600 calories of the endothermic reaction, the total heat balance results in a positive yield of + 97,800 calories, which is not negligible.
To obtain the heat necessary for the reduction of CO2, it is advantageously possible to use the exhaust gases of a factory which are usually rejected in pure loss into the atmosphere, for example the gases from blast furnaces which still have a temperature of. I50 to I80 and use, for example, the installation shown in Figure 1.
It would also be possible to use gases from the flues of a steam boiler installation.
The installation shown in Figure 1 comprises a tank 1 inside which is a chamber 2 containing coal (which may be of inferior quality) having been discharged through a hopper 3. The mass of coal re-
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laying on a grid 4 and the chamber 2 is traversed from top to bottom by a central sheath 5 in which circulate residual gases whose heat is usually perc. ues prove residual gases whose heat (usually lost), for example from blast furnaces and still having a high or relatively high temperature:
At the lower part of the chamber 2 and a little above the grid 4 is introduced CO2 which comes from a pipe 6 opening into a nozzle 7 leading to a pipe 8 'arranged horizontally on the periphery of the chamber 2 and opening into this chamber through orifices 9.
On the other hand, provision is made at approximately the same level as that corresponding to the arrival of CO 2 for an introduction of a small quantity of air charged with a low water vapor content. This humid air acts as a catalyst for the reaction and lowers the consumption of coal.
The percentage of humidity contained in the air can be for example 0.5% and it is possible to ensure that the total humidity content is equal to 1% of the mass of coal.
This air arrives via an IO pipe connected µ to tank 1 and enters chamber 2 through orifices 11:
In the space between the chamber 2 and the tank 1, there are provided, upwards and over approximately 2/3 of the height of the tank, burners 12 directed towards the outer wall of the chamber 2 and connected in the The example shown by vertical pipes 13 to a pipe 14 for supplying heating gas which can optionally be connected to the pipe 15 for the outlet of the CO produced so as to use a part of the gases produced in this way. the reduction apparatus shown.
At I51, the exhaust of the burnt gases from the burners 12 is shown.
This reducer C 1 can follow one or more
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similar devices CII and CIII where the reduction can continue and the overall diagram of the installation is then that shown in figure 2.
When starting up;, first of all circulate for a certain time in the chimney 5 the gases escaping from the blast furnaces or other gases with usually waste heat in order to increase the temperature as much as possible. 3-1 inside chamber 2 and the additional calories essential to reach the temperature of 4500 will be supplied by the burners 12. Once the required temperature has been reached, the operation of the burners 12 is stopped and this temperature is maintained. by the only passage of gases in the. fireplace 5.
A thermostat set to 450 may be provided in order to cut off the supply of gas via line 14 to the burners I2 as soon as this temperature is reached in chamber 2 and to restore it when the temperature drops below this quantity. The gases leaving the reducing device (s) (at I51) can be directed to an economizer where their heat can be used to reheat the water before it enters the boilers.
They can also be passed over metal blocks with a view to the formation of superheated steam directly in contact with the mass brought to red white (Lavai boiler).
In a second embodiment of the invention, a reduction of the CO 2 to CO and also a hydrogenation of the CO is carried out following the reaction:
2 CO + 6 H2 = 2 H2O + 2 CH4; in order to induce the production of methane at 245 with use as a catalyst of nickel, cobalt, etc.
As a source of hydrogen, we can use:
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I) gas to water that we. passes through a reducer with carbon, coke, coal dust and where it loses its C02 which turns into 2 CO; 2), the passage of water vapor through a special reducer of the type shown in the figure and filled with a mass of iron and coal waste brought to red and containing traces of nickel (for example 1 kgr . of coal per tonne of grape), cobalt etc ;:
This reducer consists of a cast iron cylinder 17 coated on its inner face with refractory earth so that no metal part comes into contact with the atmosphere prevailing inside:
This refractory material must at the same time have a very high resistivity.
Heating is carried out on the one hand by hot exhaust gases circulating in an interior chimney 18 and on the other hand, as in the case of FIG. 1, by burners 19 arranged in vertical rows and connected to a pipe 20, heating gas inlet.
The mass of iron and coal with traces of nickel, cobalt or other catalysts is inside vessel 17 and rests on a grid 21.
The arrival of steam, preferably superheated, takes place through a pipe 22 a little above the grid 2I, so that this steam must pass through the entire mass of scrap. This pipe 22 is electrically isolated from the wall of the tank 17.
Around the tank 17 is provided a casing 23 en'un thermal insulation, for example of glass wadding, and the burners 19 are arranged in a space left between the elements 17 and 23.
The mass of iron and carbon is placed between two electrodes 24 and 25 — constituting the two poles of an electric corona device.
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These electrodes have s1 'e ;; en, = 1-e the forces 1'8) 1'630n- ted in figures 4 and .5 and rest; "; 111' insulating pieces at 0 '" -1 "1 .-, c: (f "N '3) shown in 2S, 26", 25' "(fis. 3).
Electrodes 24 and 25 are shown separately in Figures 4 and 5 respectively.
Under the influence of this effluvium (about 30,000 volts), the decomposition of water vapor and
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Training. of "Iiyzone" it is -,? - hydrogen di1'e having the formula r8 The gases containing cetYzorxe exit through line 27 (fig.3).
In Figure 3, there is, shown at 23, the hopper for loading iron and coal and at 29 1 discharge of the by-products.
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Iron is in fact transformed into 2e; 0;] or into another oxide and can be used in the steel industry, thus constituting a by-product of the hydrogenation operation,
The gases from the apparatus shown in figure
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..j Lt containing = - 1:!: Z :)] 10 are fed to a reducer of the type shown at. FIG. 6 and comprising an inner body 30, for example of cast iron, preferably coated with a layer of copper on the outside and generally coated on the inside with refractory earth. Around the tank 30 is a casing 31 made of a thermal insulation (glass wadding for example).
Heating is carried out as in the case of Figures 1 and 3 (internal chimney I81 for passage of exhaust gas and external burners I91 with inlet pipe 20 'for heating gas).
The tank 30 contains a mass of coal which rests on a grid 31 and which is loaded by a hopper 32.
The CO2 is introduced into the bottom of this tank through orifices 33 and this gas is supplied through a pipe 34.
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The gas containing the hyzone and coming through the flue 271 of the apparatus shown in FIG. 3 also penetrates slightly above the grate, through orifices 35 in the vessel 30.
In this apparatus (fig.G), the reactions of reduction of CO 2 and hydrogenation of CO are therefore carried out and the carbon then acts partially as a reducing agent and partially as a hydrogenation catalyst.
The reducer shown in Figure 6 can follow one or more similar reducers and the entire installation can be shown schematically as shown in Figure 7.
In this figure:
R1 designates a hyzone-producing apparatus of the type of that in FIG. 3.
R2, R3, R4 three reducers of the type shown in figure 6.
The exhaust gases circulate through the various reducers and inside them following the path in chain lines bearing the reference 36.
37 designates the entry of steam into R1.
38, 381, 382, 383 designate the heating gas inlets for the burners 19 respectively to the devices
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Rjp R, 2 Ra, R.
39, 391, 392 the arrivals of C02 to the devices R2, R3, R4,. '-40 the passage of hydrogen "hyzone" from R1 to R;
41 and 411 the passage of the gases produced: from R2 to R3 and from R3 to R4; ''
42 the outlet of gases produced by the installation and directed to their place of use:
The CO thus hydrogenated into methane has high qualities from a calorific point of view (6000 calories per m3) and can be used as a lighting gas. Safe for living beings.
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According to a third embodiment based on the use of the same apparatus as that shown in FIGS. 3 to 7, the CO 2 can be hydrogen directly with intervention as a nickel or cobalt catalyst or any other equivalent body by passing the hyzone (or hydrogen from another source) in the reducing agent R2 (fig. 6 and 7) where the reaction takes place:
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C0 "+ 4 H = CH 4 + 2 H 2 O.
Depending on the setting of the quantity of hydrogen introduced into R. 2, operation will therefore be carried out either according to the second embodiment, or according to the third.
The CI-14 + 2 H2o then passes through the second carbon reducer (R3) where it is enriched with a second molecule of CH4 at the expense of 5 H2o, two of which oxygenate partially binds to the carbon of the second carbon reducer as well as in the third reducer.
3i we consider the set of transformations, we have:
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C C, - h + 2 C = 2 C- q4 + 2 CO.
In this third embodiment;) the carbon acts in the reducing agent R2 only as a catalyst and is involved in the reaction only in the reducing agents R3 and R4.
The latter 2 CO can also be transformed by adding 4 H2 + C, which will give the reaction:
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2 CO + 2 C + 4 X = 2 cH4 + 2 CO.
The advantage of the process described consists, in the main, in that the coal is used not as fuel, fresh as a reducing agent.
On the other hand, the installation stood out 'cost per-
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Especially by the device for converting hydrogen into extremely active hyzone (H3) or atomic hydrogen by simple passage through a Wolfram cap.
In addition, a by-product of iron oxides salable as iron ore can be obtained.
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Finally, if we consider the installation as a whole, the production of CO2 can give rise to other by-products such as CaC12, CaSO4 and lime if the CO2 is obtained by heating limestone. .
All of these products are salable and can cover a portion of depreciation and operating costs.
If the installation is located near blast furnaces, a virtually free source of heat will be available for heating the reducers. The exhaust gases from these blast furnaces are in fact still very hot and are generally discharged into the atmosphere in pure loss.
A power plant designed according to the above data will therefore be both a power producer and a chemical plant, since, from the lime, the calcium carbide can be produced from which it can be extracted. 'acetic acid by known processes: We can transform the limestone into calcium acetate, extract therefrom acetone and transform the lime again by the action of the exhaust gases of the 'installation in CaCO3 and restart the cycle.'
The synthesis of organic bodies, such as synthetic petroleum, for example, can thus be undertaken at good cost.
The details of the installation and the devices have been given only as an example and many modifications can be introduced without departing from the principles which are the basis of the invention:
The following improvements or modifications can in particular be provided for: I) the reducing agent represented by FIG. 3 can be replaced by the Laval boiler, the characteristics of which are that water is injected under pressure into a mass of iron brought to the surface. red white where it transforms immediately
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still in vapor at 200 atm. pressure. We can push the heating up. the transformation of steam into a
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mixture of H2 and 0 (explosive gas).
T'o ::, yz2e will be absorbed by a mass of iron filings brought to red cn, thus releasing hydrogen. The latter can be transformed into atomic H by passing through a. hood in Wolfram.
2) the entire reducer coil can be placed in a water tank. in order to avoid any heat release.
3) Reducers are generally fitted with thermostats in order to automate operation. These thermostats can optionally be replaced by electronic tubes.
4) In addition to carbon reducers, small copper-turn catalyst-buffer devices can be provided which are heated to. around 600 C and intended to remove impurities such as phosphorus, arsenic, sulfur, etc.
These buffer devices can also be fitted with thermostats.
5) The catalysts (Ni, Co, etc ...) are generally found in tubes in the form of grids which can be loaded from the outside with hermetically closing openings.
6) The catalysts (Ni, Co, etc.) may be contained in tubes in the form of grids contained in hollow parts of a resistant material) the loading may be done from the outside through hermetically sealed openings.
7) The distance between the first reducer and the second reducer is calculated in such a way that the heating gases circulating in the pipe 36 have their temperature reduced from 600 to 400.
In the case where the C02 must be hydrogenated directly, the temperature must not exceed 245 C, in this case we must therefore provide an expansion of the gases as a function of the temperature and give the passage pipe di-
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:. (; ns appropriate ions.