<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et appareil de gazéification.
Cette invention a trait à un procédé continu de gazéifi- cation de matières carbonifères, et en particulier des carbu- rants et des dépots huileux et aux appareils permettant de réaliser ledit procédé.
On sait que les quantités de chaleur nécessaires pour la gazéification de matières carbonifères-ont été fournies géné- ralement, soit directement, en brûlant une partie de la matiè- re à gazéifier, ou indirectement, au moyen d'agents assurant le transport de la chaleur. Les deux méthodes ont également été employées conjointement.
En brûlant une portion de la matière à gazéifier afin de créer directement la chaleur, les produits de la combustion ne peuvent pas entièrement être retransformés en gaz combus- tibles utiles. Par conséquent, certaines parties de la matiè- re à gazéifier ne peuvent être utilisées à la production de
<Desc/Clms Page number 2>
gaz, puisque les gaz non combustibles produits -vraisemblable- ment en même temps que l'azote de l'air nécessaire à la com- bustion- forment une masse inactive.
En utilisant des gaz ou des vapeurs comme agents trans- porteurs de la chaleur, ou bien le gaz utile créé sera dilué par ceux-ci, si ils viennent au contact de la matière à gazé- ifier, ou l'efficacité que l'on pourra obtenir par le procédé se revèlera trop faible, si la matière à gazéifier est chauf- fée extérieurement, sans venir au contact des agents transpor- teurs de la chaleur.
Des essais ont été faits pour obvier aux inconvénients rappelés ci-dessus, en recouvrant au chauffage électrique, et des gazogènes pourvus de résistances électriques ou de chauf- fage par arc ont été construits dans ce but. Toutefois, la production des gazogènes à chauffage électrique connus ne s'est révélée ni suffisamment économique, ni suffisamment sûre en ce qui concerne la gazéification.
Le chauffage effectué au moyen d'une résistance électrique ou d'un arc a consommé des quantités d'énergie électrique qui sont relativement trop élevées pour la production de gaz indus- triels normaux, de telle sorte qu'il n'a pu être appliqué que dans des cas exceptionnels; en outre, le fonctionnement de ga- zogènes avec un arc électrique comme source de chaleur a été rendu plus coûteux encore par la consommation élevée d'électro- des.
En outre, il est difficile de contrôler convenablement la température, et spécialement le potentiel thermique nécessaire dans la zone de gazéification, de façon à produire exactement la composition de gaz désirée en fonctionnement continu, puis- que le contact direct entre le courant électrique et la matiè- re à gazéifier provoque inévitablement des modifications dans la résistance, et par suite, à la fois dans la température et dans le potentiel thermique, et ces modifications ne peuvent pas être immédiatement compensées. En outre, la capacité de la source de courant disponible peut être insuffisante.
La présente invention a pour but de réaliser un procédé @
<Desc/Clms Page number 3>
électrique amélioré pour gazéifier des matières carbonifères, spécialement des carburants et des. dépots huileux, en fonction- nement continu en employant un agent gazeux intermédiaire con- tenant de l'oxygène combiné, mais en substance exempt d'oxygène libre, au moyen duquel on élimine à la fois : la matière de chaleur directement à partir d'une partie de la matière à gazé- ifier, et l'emploi d'agents transporteurs. de la chaleur pour réaliser le chauffage indirect ainsi que les inconvénients et difficultés présentés par le chauffage électrique direct.
Le procédé conforme à l'invention consiste à produire la gazéification dans un espace électro-magnétique dans lequel les quantités de chaleur requises pour la gazéification sont fournies indirectement par l'énergie électrique d'induction.
Le procédé décrit ci-après permet de convertir pratique- ment l'entièreté de la matière à gazéifier en gaz utiles-sans recouvrir au moindre agent transporteur de chaleur- et d'éviter tous les inconvénients inhérents soit au chauffage indirect par combustion, soit au chauffage électrique direct. Un agent ga- zeux convenable, comprenant de l'oxygène combiné, qui peut être utilisé pour servir les buts poursuivis par l'invention compor- te des agents sous forme de vapeur, et sont en particulier : de la vapeur d'eau du bioxyde de catone et des gaz du four.
Puisque l'on évite l'accès d'oxygène libre à la matière à gazéifier on évite la combustion de certaines parties du carbo- ne contenu dans la matière à gazéifier de telle sorte que l'en- tièreté du carbone chargé dans la chambre de gazéification peut être converti en gaz utiles. Ce résultat ne peut toutefois être atteint que si les quantités de chaleur requises sont fournies de l'extérieur par de l'énergie électrique sous forme de cou- rant alternatif. L'effet de cette énergie ne consiste pas seu- lement en la création de chaleur mais aussi en la possibilité d'amorcer les réactions dans un champ électro-magnétique qui a pour effet d'influencer favorablement le cours des réactions.
D'après une autre caractéristique avantageuse de l'inven- tion, la création de chaleur au moyen d'une énergie d'induction
<Desc/Clms Page number 4>
magnétique permet d'amorcer les réactions entre la matière carbonifère, et l'agent gazéifiant à un potentiel de chaleur constant prédéterminé, de façon que la gazéification s'effectue à l'équilibre des réactions désirées.
Ceci constitue un grand avantage sur tous les procédés de gazéifications connus auquel on a fait allusion jusqu'ici, puisque, d'après les procédés connus, la gazéification ne peut s'effectuer que dans une certaine bande de température seule- ment, et pas à une température constante, ce qui a pour consé- quence que la suite des réactions -dans des conditions données de volume et de pression- ne pourrait pas atteindre, mais seule- ment s'approcher de l'état d'équilibre correspondant à une cer- taine température.
Pour cette raison, la conversion a toujours été imparfaite, et dépendait, entre les limites de température de la transmis- sion de chaleur, des conditions de volume et de pression des états initial et final de celle-ci.
Afin de réaliser la gazéification des matières carbonifè- res complètement et sans résidu, comme c'est le but de la pré- sente invention, il est nécessaire, afin d'assurer des réacti- ons, de prévoir une surface de contact aussi grande que possi- ble entre la matière à gazéifier et l'agent gazéifiant.Dans le cas de certaines espèces de charbon, par exemple dans le cas d'anthracites graphitiques, il est difficile de réaliser ce désideratum. Conformément à une autre caractéristique encore de l'invention, la matière carbmnifère est guidée dans le champ électro-magnétique par un chemin se rétrécissant vers le bas, à une pression convenable de l'agent gazeux gazéifiant, afin de permettre à l'aggrégat carbonifère de perdre graduellement de sa, compacité dans une direction ascendante,
et de rester sus- pendu dans les régions supérieures du champ magnétique.
Le dessin ci-annexé illustre schématiquement et à titre d'exemple, une coupe longitudinale d'un gazogène pouvant conve- nir pour réaliser les opérations telles qu'elles sont décrites dans ce qui précède.
La paroi I du gazogène consistant en une matière conduc- @
<Desc/Clms Page number 5>
trice de l'électricité, comporte une chambre à gaz 2 pour le champ électromagnétique, et est entourée d'une bobine d'induc- tion 3 enrobée dans une garniture en matière isolante 4, et alimentée par exemple par du courant triphasé. On a prévu, pour l'introduction de l'agent gazeux gazéifiant dans la cham- bre à gaz 2, une simple rangée d'ouvertures latérales 5, dispo- sées dans un plan horizontal, et ménagées dans le mur de la paroi I. Toutefois, on peut encore utiliser, non pas une seule rangée d'ouvertures, mais, un certain nombre de rangées. Un con- duit en spirale 6, avec une ouverture d'entrée supérieure 7, et une ouverture inférieure de décharge 8, est ménagée dans la paroi I, afin d'échauffer l'agent gazeux gazéifiant.
La chambre à gaz 2 a une forme de tuyère, et s'ouvrant vers l'extérieur à la partie supérieure la partie inférieure étant légèrement conique.
L'agent gazeux gazéifiant entre dans la chambre à gaz 2, venant du conduit en spirale 6 à travers les ouvertures 8 pla- cées en-dessous de la section droite la plus étroite de la chambre à gaz 2, où, par suite de la pente naturelle de la charge à gazéifier, se forme un espace libre annulaire 9. Afin d'introduire l'agent gazeux gazéifiant également par le bas, des ouvertures 10 sont prévues dans l'organe creux II faisant saillie au centre du cendrier normale 12.
L'agent gazeux gazéifiant est admis dans. les zones supé- rieures de la chambre 2 à travers lesdits passages 5 de la pa- roi I; les mêmes passages 5 peuvent également être utilisés pour insuffler les particules de poussière de la charge empor- tée par le gaz formé, après que cette poussière a été convena- blement nettoyée. (mieux épurée).
L'ouverture d'entrée 7 du conduit en spirale 6 ainsi que le canal annulaire 13 reliant les passages 5 et l'espace inté- rieure 14 de l'organe creux II, sont reliées à une tuyauterie d'alimentation 15, pour l'agent gazeux gazéifiant entrant dans la même direction que celle de la flèche 16.
La matière carbonifère est introduite dans la chambrera /
<Desc/Clms Page number 6>
gaz 2 par un appareil distributeur consistant en une trémie 17, une vanne glissante 18 et une roue à palettes 19 en suivant la direction des flèches 20 à travers les ouvertures 21 tandis que le gaz créé est retiré à travers l'ouverture de décharge 22 et par un tuyau 23 qui y est relié, dans la direction de la flèche 24. Afin de guider les particules de poussière en sus- pension de la matière carbonifère entrainées par le flux ascen- dant des produits gazeux, on a suspendu à la partie supérieure de la chambre de gaz 2 une pièce en forme d'entonnoir 25 en matière conductrice de l'électricité, au moyen de supports 27 réalisées en un métal réfractaire.
La paroi I du gazogène, entourée de la matière isolante 4 est rendue étanche au sommet et à la base, au moyen d'une pla- que 26.
Le courant alternatif circulant dans la bobine d'induction 3 crée de la chaleur dans la paroi I du gazogène par induction électromagnétique chauffant par le fait même la paroi. Les di- mensions de la bobine d'induction 3 ainsi que la tension et l'intensité du courant électrique appliqué étant convenablement choisies et contrôlées respectivement, la chaleur irradiée par la paroi I, porte la charge à gazéifier qui se déplace vers le bas dans la chambre à gaz 2 à. la température de réaction, et en même temps, apporte les quantités de chaleur requises pour la réaction endothermique réalisée par l'agent gazéifiant in- troduit. En outre, les besoins de chaleur sont couverts addi- tionnellement par la chaleur qui est créée au sein de la char- ge à gazéifier par l'effet du champ électromagnétique.
Il est utile d'attirer l'attention sur l'intérêt qu'il y a à amener l'agent gazeux gazéifiant à la température de réaction, avant son entrée dans la chambre à gaz 2, par exemple en partie à l'extérieur du gazogène, et en partie dans le conduit en spirale 6.
Dans le but de produire par exemple du gaz à l'eau par une opération continue, la paroi I est chauffée à I200 C environ, et maintenue constamment à cette température, de telle sorte
<Desc/Clms Page number 7>
que à la base de la paroi I, la charge à gazéifier atteigne une température de 1000 C environ.
De la vapeur, préalablement chauffée à 1000 C environ, en partie hors du gazogène, et en partie dans. le conduit en spira- le 6, sera injectée à travers les ouvertures 8 et 10; dans la charge chaude à gazéifier, tandis que les passages 13 sont fer- més par une valve 28 insérée dans la tuyauterie 29 reliant le canal annulaire 13 à la tuyauterie d'alimentation 15. Tant la matière à gazéifier que la vapeur se trouvant à la température de réaction, aux points de contact la réaction du gaz à l'eau aura lieu au moment du contact, à l'équilibre des réactions, et, par conséquent, toute la teneur en carbone de la charge à gazé- ifier sera convertie en gaz.
Les quantités de chaleur requises pour la réaction peuvent être couvertes de façon permanente par la chaleur créée par le courant électrique de telle sorte que la paroi I peut être maintenue à la température constante prédéterminée de telle sorte que la réaction se produit avec un potentiel de chaleur constant.
Afin de produire par exemple un gaz de composition diffé- rente de celle du gaz à l'eau, des quantités complémentaires de vapeur sont introduites éventuellement en même temps que la poussière séparée, à travers les passages 5, afin de convertir l'oxyde de carbone du flux montant de gaz à l'eau.
Grâce à la forme particulière de la chambre à gaz 2 et à 1 usage de la pièce 25, ainsi que grâce à la pression d'admis- sion choisie par l'agent gazeux gazéifiant, la charge à gazéi- fier sera graduellement libérée (décomprimée) dans la direction ascendante, et les particules plus petites au sommet de la char- ge seront maintenues en suspension.
Ces particules s'écoulent vers le haut à travers la pièce 25 dans la direction des flèches 30, puis'retombent, du fait de leur poids, dans l'espace entourant le corps de la pièce 25 sur le matériel à gazéifier, tandis que du fait de leur mouvement incessant, elles viennent en contact intime avec l'agent gazéi-
<Desc/Clms Page number 8>
fiant non consumé s'écoulant vers le haut, et sont complètement gazéifiées.
Puisque la pièce 25 est faite en une matière conductrice elle s'échauffe, sous l'effet de l'induction électromagnétique et transmet sa chaleur rayonnante à la charge à gazéifier.
De la sorte, l'échauffement de la charge à gazéifier peut être accéléré et rendu plus uniforme, et la température de réaction à la partie supérieure du gazogène peut être tout aussi bien réglée.
Comme il est dit dans ce qui précède, les réactions pre- nant place dans la chambre à gaz sont influencées par le champ électromagnétique créé par le courant alternatif alimentant la bobine à induction 3, et il est évident que tant la nature que l'importance de cette influence dépendront également de la fré- quence du courant alternatif.
REVENDICATIONS.
I.- Procédé pour gazéifier des matières carbonifères en particulier des carburants et des dépots huileux, électrique- ment en une opération continue, au moyen d'un agent gazeux ga- zéifiant contenant de l'oxygène combiné, et en substance exempt de tout oxygène libre, caractérisé en ce que la gazéification se produit dans un champ électromagnétique de telle sorte que les quantités de chaleur requises pour la gazéification sont couvertes indirectement par de l'énergie électrique d'induction.