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OSTERREICHISCHE STICKSTOFFWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, résidant à LINZ (Autriche) .
PROCEDE DE PREPARATION DE MELANGES GAZEUX CONTENANT PRINCIPALEMENT DE LI
HYDROGENE ET DE L'OXYDE DE CARBONE.
Suivant un procédé déjà connu, on prépare des mélanges gazeux formés d'hydrogène et d'oxyde de carbone en vue de leur utilisation en syn- thèse sans noir de fumée et d'une manière économique en brûlant d'une façon incomplète et sans noir de fumée ou en gazéifiant des agents d'échange ther- mique peu coûteux comme les produits de pétroles et des goudrons liquides ou fusibles, et en faisant réagir le produit obtenu, sans pertes de chaleur notables avec des gaz industriels contenant des hydrocarbures ou avec du gaz naturel. Il est également connu de produire du gaz de synthèse par com- bustion et dissociation partielle ou totale de gaz contenant du méthane ou des hydrocarbures, puis passage des gaz de réaction chauds sur du coke à l'incandescence.
Par contre, suivant le procédé faisant l'objet de l'invention, on renonce au gaz de départ contenant des hydrocarbures afin de supprimer les difficultés rencontrées constamment avec la matière première.
L'invention est matérialisée dans un procédé consistant à uti- liser des produits liquides ou fusibles des pétroles:-(DU. des goudrons et du coke afin d'obtenir d'une manière remarquablement économique sur le plan calorique un gaz de synthèse ne renfermant absolument pas de noir de fumée.
On transforme alors les matières de départ liquides ou fusibles précitées, au cours d'un premier stade opératoire et d'une manière en soi connue, à l'aide d'oxygène ou d'un mélange d'air et d'oxygène, le cas échéant en pré- sence de vapeur d'eau, en un mélange gazeux formé d'oxyde de carbone, d'hy- drogène, d'anhydride carbonique, de vapeur d'eau et éventuellement d'azote, et on fait passer directement le produit résultant de cette réaction, dans tous les cas sans refroidissement notable et au cours d'un second stade opératoire, sur du coke, la quantité de vapeur d'eau et d'anhydride carbo- nique du mélange gazeux étant alors transformée en une quantité additionnel-
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le d'hydrogène et d'oxyde de carbone.
La chaleur engendrée au cours du premier stade exothermique est ainsi utilisée pendant le second stade endothermique.Cette combinaison per- met ainsi le réglage de conditions optima en ce qui concerne la température et la rétention thermique des réactions désirées. I1 est important, pour le procédé, qu'il règne déjà au cours du premier stade une température aussi éle- vée que possible. Une gazéification sans formation de noir de fumée des pro- duits des pétroles et des goudrons en vue de l'obtention d'un gaz de syn- thèse n'est possible que dans ces conditions, car le noir de fumée une fois formé ne se transforme pratiquement plus dans les conditions de la réaction.
La mise en oeuvre de ce procédé nécessite également l'utilisation d'un géné- rateur à écoulement,car avec les températures de réaction élevées alors at- teintes dans le lit de coke du générateur les cendres de coke ne peuvent plus être évacuées que sous forme liquide.
La gazéification sans formation de noir de fumée des produits des pétroles'et des goudrons, qui constitue le premier stade, n'est rendue techniquement possible aux températures élevées nécessaires (atteignant 2000 C et plus) que si la réaction a lieu dans le lit de coke du générateur à écoulement. L'effet d'isolation thermique du coke et la réaction endother- mique abaissant la température et formant le second stade protègent le maté- riau formant le four par rapport à la zone de réaction très chaude.
La chaleur sensible du gaz quittant le générateur à écoulement à une température de 800 C environ est utilisée judicieusement dans des échangeurs de chaleur pour le préchauffage de l'oxygène, de l'air et de la vapeur.
Bien que le processus réactionnel des premier et second stades appartienne, si l'on considère séparément ces deux stades, au domaine tech- nique déjà connu, laréunion des deux stades et par ailleurs l'utilisation nouvelle du générateur à écoulement en soi connu pour effectuer les réac- tions désirées constituent une solution originale du problème de la prépara- tion, sans noir de fumée et d'une façon économique sur le plan calorique, de gaz de synthèse peu coûteux à partir de produits des pétroles et des goudrons et de coke.
EXEMPLE
EMI2.1
<tb> Charge <SEP> (du <SEP> générateur <SEP> à <SEP> écoulement) <SEP> :
<tb>
<tb> Huile <SEP> résiduaire <SEP> (86,6 <SEP> % <SEP> de <SEP> C, <SEP> 13,23% <SEP> de <SEP> H) <SEP> 100 <SEP> kg
<tb>
<tb>
<tb> oxygène <SEP> 171,6 <SEP> m3
<tb>
<tb> mélange <SEP> contenant <SEP> 46 <SEP> % <SEP> d'oxygène
<tb>
<tb>
<tb> azote <SEP> 201, <SEP> 6 <SEP> m3
<tb>
<tb>
<tb> vapeur <SEP> d'eau <SEP> 168 <SEP> m3
<tb>
<tb>
<tb> coke <SEP> (85 <SEP> % <SEP> de <SEP> C) <SEP> 152 <SEP> kg
<tb>
(volumes considérés dans les conditions normales de température et de pres- sion) Matière de départ: 848 m3 de gaz ayant la composition suivantes
EMI2.2
<tb> CO2 <SEP> 4,7 <SEP> vol <SEP> % <SEP>
<tb>
EMI2.3
CO t,.2, 6 vol %,.
Le gaz renferme en outre- "2 28' ? vol % 69, 6 m3 de vapeur d'eau
EMI2.4
<tb> CH4 <SEP> 0,2 <SEP> vol <SEP> %
<tb> N2 <SEP> 23,8 <SEP> vol <SEP> % <SEP>
<tb>
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Le degré de gazéification (dans le gaz par rapport à la chaleur admise avec l'huile et le coke) s'élève à 84,5 %.
Température d'échappement du gaz (hors du générateur à écoulement)
800 C.
Température des scories liquides s'échappant:
1500 à 1600 C
Pertes de chaleur dans la chaleur latente des gaz finaux.- 11,7 %
Pertes thermiques par rayonnement, chaleur propre des scories, etc... 3,8 %
Quand on utilise en partie la chaleur latente du gaz final pour le préchauffage de la charge à l'état de gaz ou de vapeur, on peut élever le de- gré de gazéification jusqu'au-delà de 90 %
Le gaz de départ convient par exemple après désulfuration, conver- sion de CO, lavage du CO2 à l'eau sous pression et purification ultérieure, à la synthèse du gaz ammoniac
Le produit des pétroles et des goudrons est introduit dans le lit de coke après un préchauffage convenable à l'état très finement divisé et en mélange intime avec les agents de gazéification (oxygène, air, vapeur d'eau) également préchauffés,
par des ajutages refroidis par de l'eau.
REVENDICATIONS.,
1. Procédé pour la préparation de mélanges gazeux contenant prin- cipalement de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone, ainsi qu'éventuellement de l'azote, par réaction au cours d'un premier stade de produits liquides ou fusibles des pétroles ou des goudrons, avec de l'oxygène ou des mélanges d'air et d'oxygène, le cas échéant en présence de vapeur d'eau, pour donner un mélange de H2, de CO, de CO2 et de vapeur d'eau, et éventuellement de N2, caractérisé en ce que l'on fait réagir ce mélange gazeux chaud obtenu à par- tir de produits des pétroles et des goudrons et ne contenant pas de noir de fumée, tel qu'il se forme au cours du premier stade et sans refroidissement notable, au cours d'un second stade opératoire suivant immédiatement le pre- mier,
avec du coke présent dans un générateur à écoulement à une température telle que l'évacuation des cendres de coke s'effectue à l'état liquide.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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OSTERREICHISCHE STICKSTOFFWERKE AKTIENGESELLSCHAFT, residing in LINZ (Austria).
PROCESS FOR PREPARING GAS MIXTURES MAINLY CONTAINING LI
HYDROGEN AND CARBON OXIDE.
According to an already known process, gas mixtures formed from hydrogen and carbon monoxide are prepared with a view to their use in synthesis without carbon black and economically by burning incompletely and without black. of smoke or by gasifying inexpensive heat exchange agents such as petroleum products and liquid or fusible tars, and by reacting the product obtained without appreciable heat loss with industrial gases containing hydrocarbons or with natural gas. It is also known to produce synthesis gas by combustion and partial or total dissociation of gas containing methane or hydrocarbons, then passing hot reaction gases over incandescent coke.
On the other hand, according to the process forming the subject of the invention, the starting gas containing hydrocarbons is dispensed with in order to eliminate the difficulties constantly encountered with the raw material.
The invention is embodied in a process consisting in using liquid or meltable products of the oils :-( DU. Tars and coke in order to obtain in a remarkably economical manner in terms of calories a synthesis gas not containing absolutely no carbon black.
The aforementioned liquid or meltable starting materials are then transformed, during a first operating stage and in a manner known per se, using oxygen or a mixture of air and oxygen, the where appropriate in the presence of water vapor, in a gaseous mixture formed of carbon monoxide, hydrogen, carbon dioxide, water vapor and optionally nitrogen, and one passes directly the product resulting from this reaction, in all cases without appreciable cooling and during a second operating stage, on coke, the quantity of water vapor and carbon dioxide in the gas mixture then being transformed into a additional quantity
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hydrogen and carbon monoxide.
The heat generated during the first exothermic stage is thus utilized during the second endothermic stage. This combination thus allows the setting of optimum conditions with regard to temperature and thermal retention of the desired reactions. It is important for the process that in the first stage a temperature as high as possible already prevails. Gasification without the formation of carbon black of the petroleum and tar products with a view to obtaining a synthetic gas is only possible under these conditions, since the carbon black once formed does not form. almost transforms more under reaction conditions.
The implementation of this process also requires the use of a flow generator, because with the high reaction temperatures then reached in the coke bed of the generator, the coke ash can no longer be discharged except under liquid form.
The gasification without the formation of carbon black of petroleum and tar products, which is the first stage, is only made technically possible at the necessary high temperatures (up to 2000 C and above) if the reaction takes place in the carbon bed. coke from the flow generator. The thermal insulating effect of the coke and the endothermic reaction lowering the temperature and forming the second stage protect the material forming the furnace from the very hot reaction zone.
The sensible heat of the gas leaving the flow generator at a temperature of about 800 C is judiciously used in heat exchangers for the preheating of oxygen, air and steam.
Although the reaction process of the first and second stages belongs, if we consider these two stages separately, to the technical field already known, the union of the two stages and, moreover, the new use of the flow generator known per se to effect the desired reactions constitute a novel solution to the problem of preparing, without carbon black and in a calorically economical manner, inexpensive synthesis gas from petroleum and tar products and from coke .
EXAMPLE
EMI2.1
<tb> Load <SEP> (from <SEP> generator <SEP> to <SEP> flow) <SEP>:
<tb>
<tb> Residual <SEP> oil <SEP> (86.6 <SEP>% <SEP> of <SEP> C, <SEP> 13.23% <SEP> of <SEP> H) <SEP> 100 <SEP > kg
<tb>
<tb>
<tb> oxygen <SEP> 171.6 <SEP> m3
<tb>
<tb> mixture <SEP> containing <SEP> 46 <SEP>% <SEP> of oxygen
<tb>
<tb>
<tb> nitrogen <SEP> 201, <SEP> 6 <SEP> m3
<tb>
<tb>
<tb> steam <SEP> water <SEP> 168 <SEP> m3
<tb>
<tb>
<tb> coke <SEP> (85 <SEP>% <SEP> of <SEP> C) <SEP> 152 <SEP> kg
<tb>
(volumes considered under normal temperature and pressure conditions) Starting material: 848 m3 of gas having the following composition
EMI2.2
<tb> CO2 <SEP> 4.7 <SEP> vol <SEP>% <SEP>
<tb>
EMI2.3
CO t, .2, 6 vol% ,.
The gas further contains- "2 28 '? Vol% 69.6 m3 of water vapor
EMI2.4
<tb> CH4 <SEP> 0.2 <SEP> vol <SEP>%
<tb> N2 <SEP> 23.8 <SEP> vol <SEP>% <SEP>
<tb>
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The degree of gasification (in the gas compared to the heat admitted with the oil and the coke) amounts to 84.5%.
Gas exhaust temperature (out of flow generator)
800 C.
Temperature of escaping liquid slag:
1500 to 1600 C
Heat losses in the latent heat of the final gases - 11.7%
Thermal losses by radiation, inherent heat of slag, etc ... 3.8%
When part of the latent heat of the final gas is used for preheating the charge in the gas or vapor state, the degree of gasification can be increased to above 90%.
The starting gas is suitable, for example, after desulfurization, conversion of CO, washing of the CO2 with pressurized water and subsequent purification, for the synthesis of ammonia gas.
The product of oils and tars is introduced into the coke bed after suitable preheating in a very finely divided state and in an intimate mixture with the gasifying agents (oxygen, air, water vapor) also preheated,
by nozzles cooled by water.
CLAIMS.,
1. Process for the preparation of gas mixtures containing mainly hydrogen and carbon monoxide, as well as optionally nitrogen, by reaction in a first stage of liquid or meltable petroleum products or tars, with oxygen or mixtures of air and oxygen, where appropriate in the presence of water vapor, to give a mixture of H2, CO, CO2 and water vapor, and optionally N2, characterized in that one reacts this hot gas mixture obtained from petroleum products and tars and not containing carbon black, as it is formed during the first stage and without noticeable cooling, during a second stage of operation immediately following the first,
with coke present in a flow generator at a temperature such that the discharge of coke ash takes place in the liquid state.
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