<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé pour la préparation simultanée de carbures /gaz de et de haute valeur
<Desc/Clms Page number 2>
L'invention concerne la préparation de carbures dans un four à cuve, dans laquelle la haute température nécessai- re à la réaction s'obtient par une combustion partielle du carbone avec un gaz contenant de l'oxygène . On a déjà proposé de produire des carbures dans des fours à cuve remplis d'un mélange d'oxydes, d'hydroxydes ou de carbonates et d'un combustible solide, de préférence du coke , en soufflant de l'air enrichi en oxygène (60 - 80 % en volume d'oxygène ) à travers les fours à cuve, en évacuant le gaz produit lors de la réaction par le sommet du four et en soutirant le carbure formé à l'état fluide par la base.
Le procédé mentionné ci-avant présente le désavantage que le gaz évacué de gazogène contient beaucoup d'axote, n' dé sorte que'on obtient qu'un gaz de chauffage moyen. De plus, la présence d'azote implique que le gaz contenant du
CO ne se prête plus à être employé comme matière première pour la synthèse de méthanol ou pour la synthèse de Fischer-
Tropsch.
Pour la préparation de carbures dans un four, on a déjà proposé d'utiliser de l'oxygène à peu près pur au lieu d'air enrichi en oxygène ( Brevet U.S.A. n 1.374.317).
On peut s'attendre alors , il est vrai, à obtenir un gaz d se composant presque entièrement de Co, mais pour diverses causes, ce procédé est exclu dans la pratique .
Ainsi, l'influence des changements intentionnels ou accidentels dans la charge - comme les changements du rapport coe-chaux - sur la température voulue du foyer (2400 C environ) ne peut être compensée par un changement de la te- neur en oxygène dans le vent de soufflerie .
<Desc/Clms Page number 3>
eci veut dire non seulement que la variation du rapport entre la production de carbures et la production de gaz est presque impossible, mais encore que la correc- tion rapide d'une augmentation ou diminution accidentelle de la température du foyer est impossible.
Le chauffage de coke à l'aide d'oxygène entraîne des températures qui sont supérieures à 3000 C. Lors de la préparation de carbu- res à l'aide d'oxygène pur, ces températures peuvent se main fester localement dans le foyer . A part le danger d'endomme gement de la paroi du four ou de fusion des éléments de réfrigération, ces pointes de température produisent une sublimation des cendres de co@e, ce qui comporte le risque d'une obstruction complète ou partielle du lit de com'ousti- ble, de sorte que la production doit être arrêtée. Dans le brevet d'invention susnommé, on conseille, il est vrai , de régler la température du foyer en faisant varier la quantité d'oxygène amenée par unité de temps, mais un tel réglage est impossible dans la pratique .
En général, la quantité d'oxygène amenée au foyer par unité de temps n'a pas seulement peu d'influence sur la température -du moins pour les charges qui sont intéressantes pour la pra- tique - mais une variation de ce genre influence aussi la capacité de production.
Tout ce qui précède montre que, du point de vue tech- nique , l'emploi d'oxygène pur n'est pas réalisable dans - la pratique . Aussi, n'a-t-on jamais suivi cette méthode.
Or, on a trouve que la préparation simultanée de carbures et de gaz de haute valeur dans un four à cuve peut se faire en utilisant, comme vent de soufflerie, un mélange d'oxygène et de vapeur, d'oxygène et de CO2 ou d'oxygène, de vapeur et de CO2.
Bien qu'il soit connu que tant la vapeur que le CO2 réagissent avec les carbures etransformant ceux-ci
<Desc/Clms Page number 4>
en les oxydes correspondants, il est très surprenant que, dans les conditions régnant dans la zone de combustion du four à cuve, il n'y ait pas de réaction entre le carbure déjà formé et la vapeur ou l'acide carbonique .
Le procédé selon l'invention permet, dans des condi- tions diverses, par exemple en faisant varier la composi- tion de la charge, de maintenir la température de réaction la plus favorable pour la formation de carbure, en modi- fiant la teneur en oxygène du Vent de soufflerie, sans nuire à la qualité du gaz et du carbure produits. La varia- tion de la composition du vent de soufflerie permet de changer à volonté le rapport entre les quantités de gaz à produire et de carbure .
L'invention concerne donc un procédé dans lequel, au moyen d'un vent de soufflerie oxygéné, un mélange de charbon et de flux peut être converti d'une parti en un gaz de haute valeur s'échappant en haut du four à cuve et d'autre part en un carbure soutiré à la base du four, ce procédé étant caractérisé en ce que le vent de soufflerie se compose d'oxygène technique auquel on a ajouté de la vapeur, de l'acide carbonique ou un mélange de vapeur et d'acide carbonique , la teneur en oxygène de ce vent étant de 50 % en volume u minimum.
Le procédé sera expliqué à l'aide des exemples suivants .
Exemple 1 .
Un four à cuve est rempli, d'une manière continue, d'une charge se composant d'un mélange de 80 kg de coke et 30 kg de pierre calcaire (Caca)).
Le vent de soufflerie se compose d'un mélange d'oxygène technique (teneur : 95 % en volume d'oxygène) et de vapeur et renferme :
<Desc/Clms Page number 5>
66,5 % en volume d'oxygène
30 %en volume de vapeur
3,5 % en volume d'azote.
La température du vent de soufflerie est de 120 C.
Après la décomposition avec de l'eau, le carbure brut soutiré en bas du four produit 250 1 d'acétylène par kg de carbure brut, alors que 85 % de la chaux présente sont convertis en carbure .
Le gaz final contient :
80 % en volume d'oxyde de carbone 14 % en volume d'hydrogène 2 % en volume d'azote
4% en volume d'acide carbonique.
Exemple¯2.
Le four à cuve est rempli, d'une manière continue, d'une charge ae composant d'agglomérés dont le rapport des parties en poids de coke et de chaux (a0) est de 4 : 1.
Le vent de soufflerie se compose d'un mélange d'oxy- gène technique (teneur . 95 % en volume d'oxygène) et d'acide carbonique et renferme :
71 % en volume d'oxygène
25% en volume d'acide carbonique
4% en volume d'azote
Le température du vent de soufflerie est de 25 C. Le carbure brut obtenu produit 235 1 d'acétylène par kg de carbure brut, alors que 77 % de la chaux présente sont convertis en carbure .
La composition du gaz final est la suivante :
97 % en volume de CO.
2% en volume de N <1% en volume de Co2
<Desc/Clms Page number 6>
Exemple 3.
Des essais ont prouvé qu'en préchauffant le vent de soufflerie, on peut réduire sa teneur en oxygène et, cela, de 1 %environ pour chaque 100 C du préchauffage . Le four est rempli d'une charge se composant d'un mélange de 80 kg de coke et de 35 kg de pierre calcaire (CaCO3). Le vent de soufflerie se compose d'oxygène technique (teneur: 95 en volume d'oxygène) et de vapeur et renferme :
63,5 % en volume d'oxygène
33% en volume de vapeur
3,5 % en volume d'azote.
La température du vent de soufflerie est de 400 C.
Après la décomposition avec de l'eau, le carbure brut soutiré en bas du four produit 240 1 d'acétylène par kg de carbure brut, alors que 79 % de la chaux présente sont convertis en carbure.
La composition du gaz final est la suivante :
78 % en volume de Co
15 % en volume de H2
2 % en volume de N2
5 % en volume de CO2
Les exemples sont relatifs à la préparation de carbure de calcium . Or peut , de la même manière, préparer des carbures à partir d'autres éléments, tels que le silicium, l'aluminium ou le fer, en remplissant le four à cuve avec l'oxyde, l'hdroxyde ou le carbonate correspondant.
Le procédé selon l'invention permet la production- simultanée de carbures et d'un gaz de haute valeur calori- fique , lequel gaz a une composition telle qu'il peut être utilisé , le cas échéant, comme matière première pour la synthèse de méthanol ou pour celle de Fischer-Tropsch.
<Desc/Clms Page number 7>
En employant un vent de soufflerie se composant d'un mélange d'oxygène-vapeur, d'oxygéne-CO2 ou d'oxy- gène-vapeur-CO2' il est possible de maintenir-la charge étant variée- la température de réaction exacte dans la zone de combustion du four, en faisant varier la composi- tion du vent dsoufflerie .
Les charges du four étant plus élevées, ceci permet d'obtenir, à part la production d'un gaz de haute valeur, une production plus élevée de carbures que celle obtenue jusqu'à présent avec les méthodes anciennes, selon les- quelles le vent de soufflerie se composait d'air enri- chi en oxygène ou d'oxygène à. peu près pur.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour la préparation de carbures, dans lequel, au moyen d'un vent de soufflerie oxygénéré , un mélange de charbon et de flux est converti dans un four à cuve d'une part en un gaz de haute valeur s'é- chappant en haut du four et d'autre part en un carbure soutiré en bas du four, caractérisé en ce que le vent de soufflerie se compose d'oxygène technique auquel on a ajouté de la vapeur, de l'acide carbonique ou un mélange de vapeur et d'acide carbonique, la teneur en oxygène de ce vent étant de 50 % en volume au minimum.
<Desc / Clms Page number 1>
"Process for the simultaneous preparation of high and high value carbides / gases
<Desc / Clms Page number 2>
The invention relates to the preparation of carbides in a shaft furnace, in which the high temperature required for the reaction is obtained by partial combustion of the carbon with a gas containing oxygen. It has already been proposed to produce carbides in shaft furnaces filled with a mixture of oxides, hydroxides or carbonates and a solid fuel, preferably coke, by blowing oxygen-enriched air ( 60 - 80% by volume oxygen) through the shaft furnaces, evacuating the gas produced during the reaction through the top of the furnace and withdrawing the carbide formed in the fluid state from the base.
The above-mentioned process has the disadvantage that the gas discharged from the gasifier contains a lot of axotum, so that only an average heating gas is obtained. In addition, the presence of nitrogen implies that the gas containing
CO no longer lends itself to be used as a raw material for the synthesis of methanol or for the synthesis of Fischer-
Tropsch.
For the preparation of carbides in a furnace, it has already been proposed to use nearly pure oxygen instead of oxygen-enriched air (U.S. Patent No. 1,374,317).
It is true then that we can expect to obtain a d gas consisting almost entirely of Co, but for various reasons this process is excluded in practice.
Thus, the influence of intentional or accidental changes in the load - such as changes in the coe-lime ratio - on the desired furnace temperature (approximately 2400 C) cannot be compensated for by a change in the oxygen content in the gas. blowing wind.
<Desc / Clms Page number 3>
This means not only that the variation of the ratio between the production of carbides and the production of gas is almost impossible, but also that the rapid correction of an accidental increase or decrease in the temperature of the hearth is impossible.
Heating coke with oxygen results in temperatures in excess of 3000 C. When preparing fuels with pure oxygen, these temperatures can be maintained locally in the hearth. Apart from the danger of damaging the furnace wall or melting the refrigeration elements, these temperature peaks produce sublimation of the co @ e, which carries the risk of complete or partial obstruction of the heat bed. com'ousti- ble, so that production must be stopped. In the aforementioned patent, it is advisable, it is true, to adjust the temperature of the hearth by varying the quantity of oxygen supplied per unit of time, but such an adjustment is impossible in practice.
In general, the quantity of oxygen supplied to the hearth per unit of time has not only little influence on the temperature - at least for the loads which are interesting for the practice - but a variation of this kind also influences production capacity.
All of the above shows that, from the technical point of view, the use of pure oxygen is not practicable. Also, we have never followed this method.
However, it has been found that the simultaneous preparation of high-value carbides and gases in a shaft furnace can be carried out using, as a blower wind, a mixture of oxygen and steam, oxygen and CO2 or oxygen, steam and CO2.
Although it is known that both vapor and CO2 react with carbides and transform them
<Desc / Clms Page number 4>
in the corresponding oxides, it is very surprising that, under the conditions prevailing in the combustion zone of the shaft furnace, there is no reaction between the carbide already formed and the steam or carbonic acid.
The process according to the invention makes it possible, under various conditions, for example by varying the composition of the feedstock, to maintain the most favorable reaction temperature for the formation of carbide, by modifying the content of oxygen from the blower wind, without adversely affecting the quality of the gas and carbide produced. The variation in the composition of the blowing wind makes it possible to change at will the ratio between the quantities of gas to be produced and of carbide.
The invention therefore relates to a method in which, by means of an oxygenated blowing wind, a mixture of coal and flux can be converted from one part to a high value gas escaping at the top of the shaft furnace and on the other hand in a carbide withdrawn from the base of the furnace, this process being characterized in that the blowing wind consists of technical oxygen to which has been added steam, carbonic acid or a mixture of steam and of carbonic acid, the oxygen content of this wind being 50% by volume u minimum.
The process will be explained with the aid of the following examples.
Example 1.
A shaft furnace is continuously filled with a charge consisting of a mixture of 80 kg of coke and 30 kg of limestone (Caca).
The wind tunnel consists of a mixture of technical oxygen (content: 95% by volume of oxygen) and steam and contains:
<Desc / Clms Page number 5>
66.5% by volume oxygen
30% by volume of steam
3.5% by volume nitrogen.
The temperature of the blowing wind is 120 C.
After decomposition with water, the crude carbide withdrawn from the bottom of the furnace produces 250 l of acetylene per kg of crude carbide, while 85% of the lime present is converted to carbide.
The final gas contains:
80% by volume of carbon monoxide 14% by volume of hydrogen 2% by volume of nitrogen
4% by volume of carbonic acid.
Example 2.
The shaft furnace is continuously filled with an agglomerated component charge having a parts by weight ratio of coke and lime (a0) of 4: 1.
The wind tunnel is made up of a mixture of technical oxygen (content. 95% by volume of oxygen) and carbonic acid and contains:
71% by volume oxygen
25% by volume of carbonic acid
4% by volume nitrogen
The temperature of the blowing wind is 25 C. The crude carbide obtained produces 235 l of acetylene per kg of crude carbide, while 77% of the lime present is converted into carbide.
The composition of the final gas is as follows:
97% by volume of CO.
2% by volume of N <1% by volume of Co2
<Desc / Clms Page number 6>
Example 3.
Tests have shown that by preheating the blower wind, its oxygen content can be reduced by approximately 1% for each 100 C of preheating. The furnace is filled with a charge consisting of a mixture of 80 kg of coke and 35 kg of limestone (CaCO3). The wind tunnel is composed of technical oxygen (content: 95 by volume of oxygen) and steam and contains:
63.5% by volume oxygen
33% by volume of steam
3.5% by volume nitrogen.
The temperature of the blowing wind is 400 C.
After decomposition with water, the crude carbide withdrawn from the bottom of the furnace produces 240 L of acetylene per kg of crude carbide, while 79% of the lime present is converted to carbide.
The composition of the final gas is as follows:
78% by volume of Co
15% by volume of H2
2% by volume of N2
5% by volume of CO2
The examples relate to the preparation of calcium carbide. Or can, in the same way, prepare carbides from other elements, such as silicon, aluminum or iron, by filling the shaft furnace with the corresponding oxide, hydroxide or carbonate.
The process according to the invention allows the simultaneous production of carbides and a gas of high calorific value, which gas has a composition such that it can be used, if necessary, as a raw material for the synthesis of methanol. or for that of Fischer-Tropsch.
<Desc / Clms Page number 7>
By employing a blower wind consisting of a mixture of oxygen-vapor, oxygen-CO2 or oxygen-vapor-CO2 'it is possible to maintain - the load being varied - the exact reaction temperature. in the combustion zone of the furnace, by varying the composition of the blowing wind.
As the furnace loads are higher, this allows to obtain, apart from the production of a high-value gas, a higher production of carbides than that obtained until now with the old methods, according to which the wind wind tunnel consisted of air enriched with oxygen or oxygen to. almost pure.
CLAIMS
1. Process for the preparation of carbides, in which, by means of an oxygenated blowing wind, a mixture of coal and flux is converted in a shaft furnace on the one hand into a high-value gas. escaping from the top of the furnace and on the other hand in a carbide withdrawn from the bottom of the furnace, characterized in that the blowing wind is composed of technical oxygen to which has been added steam, carbonic acid or a mixture of vapor and carbonic acid, the oxygen content of this wind being at least 50% by volume.