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*Méthode de production simultanée de coke et de gas de ville";
La présente invention est relative à une méthode de produc tion simultanée de coke et d'un gaz combustible à haute valeur calorifique.
Un objet de l'invention est de prévoir une méthode eu moyen de laquelle on obtienne un gaz ayant une faible teneur en hydrocarbures non saturés. Un autre objet est de prévoir une métho de donnant un coke à haute température avec une faible proportion de composante volatils. Un autre objet encore est de prévoir une méthode qui puisse être appliquée dans un four de construction connue.
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D'autres objets apparaîtront au cours de la description suivante.
Il est connu de cokéfier des briquettes de lignite et de charbon fabriquées avec ou sans agglomérant, en les faisant pas- ser à travers une cuve verticale, à contre-courant avec des gaz chauds, par quoi les briquettes sont soumises à un chauffage len et uniforme. Durant cette opération, les briquettes sont libérée de leur proportion de composants volatils, sans être désagrégé ou déformées, et une briquette de coke, dure, dense, hautement réactive, et d'une haute résistance à l'écrasement est obtenue.
Il est d'autre part connu que le gaz nécessité pour le chauffage des briquettes et qui est amené du sommet de la cuve d cokéfaction,après avoir cédé la plus grande partie de sa chaleur sensible aux briquettes de charbon et s'être chargé du goudron e des gaz rejetés par les briquettes, peut, après condensation du goudron et réchauffage, être à nouveau envoyé à la cuve de coké- faction.
Le chauffage des gaz peut être réalisé de différentes ma. nières. Une manière très appropriée est d'employer les briquette: finies de coke tomme matière résistant à l'électricité dans un four à résistance électrique qui est placé directement sous la cuve de cokéfaction de telle manière que des briquettes passent à travers la cuve et soient chauffées durant leur descente et que les gaz circulants montent par le même chemin. Par ce chauffi ge ultérieur des briquettes de charbon, une dégazéification prat quement complète de celles-ci et un coke à haute température ca- ractéristique xxx sont obtenus.
Le gaz amené d'au-dessus de la zone de cokéfaction est dé barrasse de ses vapeurs de goudron et d'huile par un refroidisse ment à la température ordinaire et est, après cela, envoyé à nou veau dans la cuve, par le fond de celle-ci
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où il rencontre les briquettes de coke chaudes et est, pet cons quent, préchauffé en même temps que les briquettes de coke sont refroidies avant de quitter l'appareil.
De cette manière, une bonne économie de chaleur est obter
Le goudron produit par ce procédé est un goudron à basse température caractérisé, étant donné qu'il a été rejeté par lea briquettes de charbon, à une température relativement basse. Po la même raison, le gaz produit est riche en hydrocarbures non s turés. Ceux-ci rendent le gaz peu approprié à une distri bution dans une tuyauterie compliquée, étant donné que les pudr carbures non saturés sont facilement polymérisés en produits du genre résineux, qui bouchent les conduits.
Par le procédé décrit ci-dessus, on ne pourrait soutirer de gaz d'aucun point de la conduite de circulation du gaz entre le haut et le bas du four.
D'un autre coté, si le gaz produit doit être soutiré di- rectement du four, il faut tenir compte de fait que le gaz venai de la cuve de cokéfaction proprement dite, contient aussi les composants nuisibles mentionnés ci-dessus, s/il est soutiré d'en. droits où la température est inférieure à 5 ou 600 C.Le seul endroit du four, où un gaz libre d'hydrocarbures saturés peut 8 soutiré est, par conséquent, le fond de la zone de cokéfaction, juste au-dessus de la zone d'incandescence chauffée électriquemt
Par le procédé usuel, toutefois, les hydrocarbures satu. rés et non saturés et parmi eux, également le méthane, peuvent être décomposés dans la zone d'incandescence, avec pour connséquel que le gaz, juste au-dessus de la zone d'incandescence acquiert une valeur calorifique trop basse pour être utilisable comme gaz de ville.
En réduisant la quantité d'énergie électrique fournie, proportionnellement à/la charge de briquettes de charbon, il est sans aucun doute, possible d'augmenter la teneur en méthane du
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gaz et, par là, sa valeur calorifique, mais en mine temps, la t pérature à laquelle les briquettes sont chauffées est abaissée le coke à haute température désiré, avec une faible teneur en c posants volatils, ne peut être obtenu.
Il a été découvert qu'il était possible de mener l'opéra. tion de telle manière que lea hydrocarbures saturés les plus lé gers ne soient pas décomposés à un degré important, tandis que les hydrocarbures non saturés sont effectivement décomposés et . briquettes, suffisamment dégaséifiées.
Cette possibilité est basée sur le fait que la vitesse d décomposition des hydrocarbures saturés les plus légers, spécia. ment du méthane, est considérablement inférieure à la vitesse d décomposition des hydrocarbures non saturés.
Le résultat du processus de décomposition dépend du temp que le gaz met à passer à travers la zone chauffée électriquemei Les essais ont montré que, pour obtenir une bonne qualité de col l'énergie électrique fournie devait être d'une valeur comprise entre 0,25 et 0,50 Kwh par Kg de charbon fourni au gueulard du four, et, de préférence, de 0,35 à 0,40 Kwh par Kg.
Afin d'obtenir le résultat désiré du processus de décom sition tel que décrit ci-dessus, le temps que le gaz met à pass à travers la zone d'incandescence ne devrait pas excéder 2 seco. des, et, de préférence, ne pas dépasser 1 seconde. Ce court sé- jour du gaz dans cette zone peut être obtenu par un choix conve nable de la hauteur de la zone d'incandescence et de la vitesse du gaz. -
La gaz produit de cette façon sera parfaitement convena ble comme gaz de ville. Il est complètement exempt de goudron e autres composants qui peuvent être déposés dans les conduits et causer leur obstruction.
Outre le méthane, le gaz contient principalement de l'hy drogène et de petites quantités d'oxyde de carbone. Après avoir
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été débarrassé des composés sulfurés dans un épurateur, le gaz éventuellement être envoyé sur un catalyseur au nickel pour la conversion de l'oxyde de carbone en méthane. Un combustible ga. zeux idéal est alors obtenu, qui consiste exclusivement en métl et hydrogène et qui est d'une pureté difficile à obtenir dans j usines à gaz et cokeries ordinaires.
L'invention sera dans la suite décrite avec référence at dessin, montrant schématiquement une installation qui peut être utilisée conformément à l'invention. L'installation elle-même ne constitue pas une partie de l'invention, et peut être égaler utilisée pour d'autres buta, par exemple pour la production de à l'eau.
Si l'on se réfère au dessin, on constate que: 1 désigne une trémie avec roue à cellules pour l'alimentation é che au gaz en briquettes de charbon ; désigne un préchauffeur pour les briquettes de charbon ; un ventilateur pour le préch fage du gaz; 4, un échangeur de chaleur pour le chauffage du ga de préchauffage au moyen du gaz chaud produit ; une cuve de cokéfaction ; 6, un four électrique pour le chauffage des brique de coke ; un espace pour le refroidissement des briquettes de coke au moyen du gaz froid en circulation ; et8, des moyens pou le réglage de la vitesse des briquettes à travers la cuve de co faction et un dispositif étanche au gaz d'enlèvement des brique tes de coke. 9 est une installation/de condensation du goudron;
un dispositif pour le chauffage du gaz de circulation et sa sat, ration en vapeur d'eau; 11, un ventilateur pour la circulation di gaz ; 12, un canal annulaire pour le soutirage du gaz chaud prodi 13, une série supérieure d'électrodes (triphasé) et 14, une sér inférieure d'électrodestriphaaé).
Pour l'utilisation de cette installation pour la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention, on procède de la manier' suivante.
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Le charbon ou les briquettes de charbon sont chargées d'une façon continue et étanche au gas par la trémie 1, sont pl chauffées dans le préchauffeur 2 et descendent lentement à tra. vers les trois zones de la cuve, la zone de cokéfaction 5, la : ne d'incandescence 6 et la zone de refroidissement 7, pour être retirées finalement sous forme de briquettes de coke par un dit positif d'évacuation 8, étanche au gaz et dont on peut régler : vitesse.
Lors de leur descente à travers la cuve, les briquettes de charbon rencontrent un contre-courant de gaz. Ce gaz, qui a été chauffé par son passage à travers la zone d'incandescence ( réalise, dans la zone de cokéfaction 5, un chauffage uniforme des briquettes de charbon, qui en même temps sont débarrassées( leurs composants volatils et sont cokéfiées. De la partie supé- rieure de la cuve, le gaz est aspiré au moyen du ventilateur 11 à travers un dispositif de refroidissement 9, où les composant: goudronneux volatils mineurs sont séparés par condensation, sur quoi le gaz est mené à nouveau vers la cuve et réintroduit dent
7 la partie inférieure/de celle-ci.
Lors de sa montée à travers l'espace 7, le gaz qui a été refroidi en 9 est chauffé par le coke venant en sens contraire, qui de ce fait est refroidi, et lors du passage ultérieur du gaz à travers la zone 6 d'incande: cence chauffée électriquement, les hydrocarbures y contenus son' partiellement décomposés.
Par la méthode selon l'invention, il est nécessaire, qui la vitesse du gaz et la hauteur de la zone d'incandescence soi telles que le séjour du gaz dans la zone d'incandescence soit : lativement court, c'est-à-dire de 2 secondes au plus. Par Le, obtient que les hydrocarbures non saturés soient décomposés, t dis que les hydrocarbures saturés, plus légers, particulièreme le méthane, ne subissent aucune altération.
Après avoir dépassé la zone d'incandescence 6, une part du gaz continue à monter à travers la zone de cokéfaction 5 et
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rentre ainsi dans ls circuit, tandis que le reste du gaz qui con respond à la quantité de gaz produite dans la même période de temps durant la cokéfaction est conduit , par le canal circulait 12, vers l'endroit de consommation, après avoir préalablement abandonné sa chaleur dans l'échangeur de chaleur 4.
10 représente un dispositif pour l'amenée de vapeur d'es dans le gaz de circulation, dispositif qui est utilisé quand il s'agit de produire du gaz à l'eau. Ceci, bien entendu, n'est pas fait lorsque la méthode selon l'invention est mise en oeuvre.
Lors de la mise en route de la production de gaz dans l'a pareil montré au dessin, la façon de procéder peut par exemple être comme suit: la partie inférieure du four c'est-à-dire les parties 7 e 6 et à peu près le tiers inférieur de la cuve 5, est remplie de briquettes de coke tandis que le reste de la cuve 5 est rempli d. briquettes de charbon. Après quoi, le circuit électrique vers le électrodes 13 est fermé et le ventilateur 11 est mis en marche.
Les électrodes 14 sont destinées à être employées lors de la production de gaz à l'eau et doivent être déconnectées lors de la mise en oeuvre de l'invention. Elles peuvent, toutefois, être employées lors de la mise en marche de l'opération.
Comme la température t'élève, l'air, la vapeur d'eau et un partie du gaz s'échappent par le canal circulaire 12 et par le tuyau d'échappement des gaz y connecté qui, durant la période de mise en route, est maintenu ouvert à l'air libre. Le refroidisse- ment dans le condenseur à goudron 9 est mis en action. Le mouve- ment descendant du contenu de la cuve commence d'abord lentement et devient ensuite plus rapide ; les briquettes de coke termina sont enlevées par 8, tandis qu'en même temps, des briquettes de charbon sont chargées par 1. Aussitôt que le gaz est devenu suffi samment exempt d'air, la communication avec l'air libre est ferm< et le gaz est conduit vers le lieu de consommation.
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En même temps, le ventilateur 3 est mis en marche pour préchauffage des briquettes de charbon.
La façon de procéder ici décrite pour la production de n'est donnée qu'à titre d'exemple car il n'y a pas d'objectioi procéder autrement.
La production peut aussi par exemple, être mise en routi remplissant la cuve entière de coke et ensuite en expulsant 1' contenu dans l'appareil, par exemple au moyen d'azote ou de ga produit au préalable.
Le gaz soutiré par le canal circulaire 12 est, comme il ressort du dessin, conduit à travers un échangeur de chaleur dans lequel du gaz circule ( principalement de la vapeur d'ea mée durant le préchauffage, par la vaporisation de l'eau, cont nue dans le charbon,) gaz qui est employé dans le but de préch fer les briquettes de charbon, dans le préchauffeur 2 .
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R E V E N D I C A T 1 0 N-S
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* Method of simultaneous production of coke and town gas ";
The present invention relates to a method for the simultaneous production of coke and a fuel gas with a high calorific value.
An object of the invention is to provide a method by means of which a gas having a low content of unsaturated hydrocarbons is obtained. Another object is to provide a method of giving a coke at high temperature with a low proportion of volatile components. Yet another object is to provide a method which can be applied in a furnace of known construction.
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Other objects will become apparent from the following description.
It is known to coke briquettes of lignite and charcoal made with or without a binder, by passing them through a vertical tank, countercurrently with hot gases, whereby the briquettes are subjected to len heating and uniform. During this operation, the briquettes are freed of their proportion of volatile components, without being disintegrated or deformed, and a coke briquette, hard, dense, highly reactive, and high resistance to crushing is obtained.
It is also known that the gas required for heating the briquettes and which is brought from the top of the coking tank, after having given up most of its sensible heat to the charcoal briquettes and having taken on the tar The gases rejected by the briquettes can, after condensation of the tar and reheating, be sent again to the coking tank.
The gas heating can be carried out at different ma. nières. A very suitable way is to use briquettes: finished with coke as an electrically resistant material in an electric resistance furnace which is placed directly under the coking tank in such a way that briquettes pass through the tank and are heated. during their descent and that the circulating gases rise by the same path. By this subsequent heating of the charcoal briquettes, practically complete degassing thereof and a characteristic high temperature coke xxx are obtained.
The gas brought in from above the coking zone is stripped of its tar and oil vapors by cooling to room temperature and is, after that, sent back to the tank through the bottom. of it
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where it meets the hot coke briquettes and is, possibly, preheated at the same time as the coke briquettes are cooled before leaving the apparatus.
In this way, a good heat saving is obtained.
The tar produced by this process is a characterized low temperature tar, since it has been rejected by the charcoal briquettes at a relatively low temperature. For the same reason, the gas produced is rich in unsubstantiated hydrocarbons. These make the gas unsuitable for distribution in complicated piping, since unsaturated pudr carbides are readily polymerized into resinous products, which clog the conduits.
By the process described above, gas could not be withdrawn from any point of the gas circulation pipe between the top and the bottom of the furnace.
On the other hand, if the produced gas is to be withdrawn directly from the furnace, it must be taken into account that the gas coming from the coking vessel itself, also contains the harmful components mentioned above, if it is. is withdrawn from. rights where the temperature is below 5 or 600 C. The only place in the furnace where a gas free of saturated hydrocarbons can be withdrawn is, therefore, the bottom of the coking zone, just above the zone of electrically heated incandescence
By the usual method, however, the saturated hydrocarbons. res and unsaturated and among them, also methane, can be decomposed in the zone of incandescence, with the consequence that the gas, just above the zone of incandescence acquires a calorific value too low to be usable as gas city.
By reducing the amount of electric power supplied, in proportion to the load of charcoal briquettes, it is undoubtedly possible to increase the methane content of the
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gas and hence its calorific value, but in time the temperature to which the briquettes are heated is lowered the desired high temperature coke, with a low content of volatile constituents, cannot be obtained.
It was discovered that it was possible to conduct the opera. tion in such a way that the lightest saturated hydrocarbons are not decomposed to a significant degree, while the unsaturated hydrocarbons are effectively decomposed and. briquettes, sufficiently degasified.
This possibility is based on the fact that the speed of decomposition of the lighter saturated hydrocarbons, specia. of methane, is considerably slower than the rate of decomposition of unsaturated hydrocarbons.
The result of the decomposition process depends on the time it takes for the gas to pass through the electrically heated zone. Tests have shown that in order to obtain a good quality of neck the electric energy supplied must be of a value between 0.25 and 0.50 Kwh per Kg of coal supplied to the top of the furnace, and preferably from 0.35 to 0.40 Kwh per Kg.
In order to obtain the desired result of the decomposition process as described above, the time that the gas takes to pass through the zone of incandescence should not exceed 2 sec. des, and, preferably, not to exceed 1 second. This short stay of the gas in this zone can be obtained by a suitable choice of the height of the glow zone and the speed of the gas. -
The gas produced in this way will be perfectly suitable as town gas. It is completely free of tar and other components which can be deposited in the ducts and cause their obstruction.
In addition to methane, the gas mainly contains hydrogen and small amounts of carbon monoxide. After having
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has been freed from sulfur compounds in a scrubber, the gas possibly being sent over a nickel catalyst for the conversion of carbon monoxide into methane. A fuel ga. The ideal result is obtained, which consists exclusively of methyl and hydrogen and which is of a purity difficult to obtain in ordinary gas and coking plants.
The invention will be described below with reference to the drawing, showing schematically an installation which can be used in accordance with the invention. The installation itself does not constitute a part of the invention, and can be equally used for other buta, for example for the production of water.
Referring to the drawing, it can be seen that: 1 designates a hopper with cell wheel for the gas supply of charcoal briquettes; designates a preheater for charcoal briquettes; a fan for pre-heating the gas; 4, a heat exchanger for heating the preheating gas by means of the hot gas produced; a coking tank; 6, an electric furnace for heating coke bricks; a space for cooling the coke briquettes by means of the circulating cold gas; and8, means for adjusting the speed of the briquettes through the co faction vessel and a gas-tight coke brick removal device. 9 is a tar condensing / installation;
a device for heating the circulating gas and its sat, ration in water vapor; 11, a fan for gas circulation; 12, an annular channel for withdrawing the hot gas prodi 13, an upper series of electrodes (three-phase) and 14, a lower ser of electrodestriphaaé).
For the use of this installation for the implementation of the method according to the invention, the following procedure is carried out.
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The charcoal or charcoal briquettes are loaded continuously and gas-tight through hopper 1, are pl heated in preheater 2 and slowly descend therethrough. towards the three zones of the tank, the coking zone 5, the: ne of incandescence 6 and the cooling zone 7, to be finally withdrawn in the form of coke briquettes by a said positive evacuation 8, gas-tight and which can be adjusted: speed.
As they descend through the tank, the charcoal briquettes encounter a counter-current of gas. This gas, which has been heated by its passage through the glow zone (achieves, in the coking zone 5, a uniform heating of the charcoal briquettes, which at the same time are freed (their volatile components and are coked. the upper part of the tank, the gas is sucked by means of the fan 11 through a cooling device 9, where the components: tarry minor volatiles are separated by condensation, whereupon the gas is led back to the tank and reintroduced tooth
7 the lower part / of it.
As it rises through space 7, the gas which has been cooled in 9 is heated by the oncoming coke, which thereby is cooled, and on subsequent passage of gas through zone 6 to incande: electrically heated fuel, the hydrocarbons contained therein are partially decomposed.
By the method according to the invention, it is necessary that the speed of the gas and the height of the zone of incandescence be such as the stay of the gas in the zone of incandescence is: relatively short, that is to say say 2 seconds at most. By Le, obtains that the unsaturated hydrocarbons are decomposed, t say that the saturated, lighter hydrocarbons, particularly methane, do not undergo any deterioration.
After passing the glow zone 6, part of the gas continues to rise through the coking zone 5 and
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thus enters the circuit, while the rest of the gas which corresponds to the quantity of gas produced in the same period of time during coking is carried, through the circulating channel 12, to the place of consumption, after having previously abandoned its heat in the heat exchanger 4.
10 shows a device for supplying es vapor to the circulation gas, which device is used when it comes to producing gas to water. This, of course, is not done when the method according to the invention is implemented.
When starting the production of gas in the same shown in the drawing, the way of proceeding can for example be as follows: the lower part of the furnace that is to say the parts 7 e 6 and to about the lower third of tank 5, is filled with coke briquettes while the rest of tank 5 is filled d. charcoal briquettes. After that, the electrical circuit to the electrodes 13 is closed and the fan 11 is started.
The electrodes 14 are intended to be used during the production of gas to water and must be disconnected during the implementation of the invention. They can, however, be used when starting up the operation.
As the temperature rises, the air, water vapor and part of the gas escape through the circular channel 12 and through the gas exhaust pipe connected to it which, during the start-up period, is kept open to the air. The cooling in the tar condenser 9 is activated. The downward movement of the contents of the vessel begins slowly and then becomes more rapid; the finished coke briquettes are removed by 8, while at the same time charcoal briquettes are loaded by 1. As soon as the gas has become sufficiently free of air, the communication with the free air is closed and the gas is taken to the place of consumption.
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At the same time, the fan 3 is started for preheating the charcoal briquettes.
The procedure described here for the production of is given only as an example because there is no objectioi to proceed otherwise.
The production can also, for example, be started by filling the entire vat with coke and then expelling the contents in the apparatus, for example by means of nitrogen or ga product beforehand.
The gas withdrawn through the circular channel 12 is, as can be seen from the drawing, conducted through a heat exchanger in which gas circulates (mainly water vapor during preheating, by the vaporization of water, cont naked in the charcoal,) gas which is used for the purpose of preheating the charcoal briquettes, in the preheater 2.
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R E V E N D I C A T 1 0 N-S
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