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L9invention se rapporte à la fabrication de gaz de synthèse.
Dans la fabrication synthétique d9huile ou de produits chimiques à partir de gaz de synthèse? le coût de génération du gaz de synthèse contenant de l'oxyde de carbone et de 1?hydrogène représente 75 à 80% du coût total de fabricationo On dispose de nombreux procédés pour engendrer le gaz de synthèse et la plupart d'entre eux utilisent de 1?air, de l'air enrichi avec
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de 1?oxygène ou de 190xygèneo
Quand on emploie de 1?air dans les procédés dits intermittents, on doit utiliser des combustibles de haute qualité.
Dans les procédés où on utilise de l'oxygène, on peut employer des combustibles de basse qualité mais le coût de l'oxygène est très élevé et on a affaire également à dautres inconvénients si on produit le gaz de synthèse sous pression, comme par exemple la formation de quantités considérables de méthane et de goudron au cours du procédé de gazéification De plus, si on utilise des températures élevées, d9autres difficultés sur- gissent par suite du bas point;de fusion de la cendre.
On dispose d9une quantité considérable de combustible de basse qualité que 1?on pourrait utiliser avantageusement pour abaisser dans une large mesure le coût de la production du gaz de synthèse et réduire consi-
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dérablement les frais d-9investissement pour 79instal.at3.ono Suivant la présente invention, pour la fabrication de gaz de
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synthèse contenant par volume d S'oxyde de carbone 0 à 2 volumes d 'hydrogène, on brûle incomplètement un combustible solide, liquide ou gazeux avec de 1?air, avec ou sans vapeur d9eau e /ou d-anhydride carboniques à la pres- sion atmosphérique ou à une pression voisine de celle-ci, pour engendrer du gaz de gazogène et.!) après enlèvement partiel ou total de l'anhydride carbonique, de la poussière et des composés sulfures,
on fractionne le gaz par fractionnement à basse température et/ou par liquéfaction ou en utilisant du charbon actif (hypersorption).
Le fractionnement aboutit de préférence à la séparation des hy-
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drocarbures oléfiniques et paraf fin3.q,ues et d9au moins une partie de 1'azo- te. Si on le désire, on peut obtenir une fraction contenant seulement de l'oxyde de carbone et de l'azote.
On peut utiliser comme gaz de synthèse les fractions ainsi obtenues soit séparément:, soit mélangées ensemble
On peut effectuer en un ou plusieurs stades l'enlèvement de l'anhydride carbonique, de la poussière et des composés sulfurés.
On peut exécuter 1?enlèvement de la poussière de toute façon appropriée, par exemple par lavage avec de l'eau ou par l'emploi de cyclones
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et/ou d?une précipitation électrostatique. On peut éliminer le soufre minéral notamment par l'emploi d9oxyde de fer et le soufre organique par l'emploi d9oxyde de fer hydraté et de carbonate de sodium. On peut enlever 1 anhydride carbonique notamment par lavage avec une solution de monoétha-
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nolamine ou toute autre amine convenable, ou par lavage avec de 1-9eau sous pression (10 à 20 atmosphères) qui enlève aussi une proportion considérable de soufre.
On exécute le fractionnement en utilisant un quelconque des sys-
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tèmes bien connus, par exemple suivant le cycle Heylandt, le cycle Claude, le cycle Linde-Frankl ou le cycle Linde.
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On réalise avantageusement la combustion incomplète dans un gazogène et, en utilisant le procédé de la présente invention, il est possible d?utiliser du combustible de qualité inférieure ou peu coûteux comme la braise de coke, du coke à basse et à haute température, des combustibles solides contenant une forte proportion de cendres, des huiles combustibles peu coûteuses, du gaz naturel, des gaz de raffinerie et des gaz de carbonisation à basse et à haute température.
Au besoin, on peut prétraiter les combustibles, par exemple par briquettage.
Le gaz produit par combustion incomplète contient généralement
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entre 40 et 5' d9anhydride carbonique et d'azote que l'on peut enlever partiellement ou complètement. De même, on peut éliminer de la manière que l'on veut la poussière, le soufre combiné organiquement et inorganiquement, de même que l'humidité..
On peut employer le gaz de synthèse obtenu pour la fabrication synthétique d9huile et de produits chimiques.
Si on utilise des gaz comme combustible, on peut les désulfurer préalablement à la combustion incomplète.
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On pourra faire varier le rapport oxy8.e de carbone-hydrogène sui- vant les nécessitéso
On peut employer les gaz froids et chauds pour refroidir et réchauffer et, s'ils sont sous pression, on peut les employer pour engendrer de la force motrice dans des turbines à gaz ou autres principes moteurs.
.Exemple 1,-
On obtient du gaz de gazogène par combustion incomplète du coke avec de l'air à la pression atmosphériqueo On lave le gaz de gazogène avec
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de 1-leau pour enlever la poussière et on le fait alors passer va travers un système de précipitation à l'oxyde de fer pour enlever le soufre minéral.
On enlève le soufre organique en faisant passer le gaz à température élevée à travers des tours contenant un catalyseur préparé à partir de¯oxyde de fer hydraté et de carbonate de soude. On prélève 1 million du M3 de gaz ainsi obtenu, ayant la composition
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C02 = 497%, CO = 28%, H2 = 11,5 %, OH4 = ÍJg4-tJ et I2 55,4%, on enlève ensuite 19anhydride carbonique par lavage du gaz avec une solution de monoéthanolamineo On sépare ensuite le gaz par fractionnement en utilisant le cycle Claude bien connu, la température la plus basse étant de -192 0, pour produire les fractions suivantes :
(a) 4000m3 de méthane;
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(b) 200.000 m3 de gaz de synthèse contenant 115.o00m3 d9hydrom gène, 60.000 m3 d-9oxyde de carbone et 25.000 m3 d9azote" Ainsi, le gaz de synthèse contient 57,5% de H2, 30% de CO et 12,5% de N2, le rapport GO H2 étant ainsi de 1 s 1,92; (c) 749.000 m3 d9un autre gaz de synthèse contenant 2200000 m3 d90xyde de carbone et 529.000 m3 d'azote. Ce gaz de synthèse contient ain-
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si 29% de CO et 71% de N2, le rapport CO s H2 étant ainsi de 1 1 0a
Exemple 2 -
On fabrique du gaz de gazogène par combustion incomplète de coke avec de 19air à la pression atmosphérique.
On enlève la poussière du gaz
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par remploi de cyclones et on enlève le soufre minéral et organique comme décrit dans l'exemple la On prélève 1.0000000 de m3 du gaz ainsi obtenu,
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qui contient 4,7% de 002, 28s0% de C09 1195 de H2fl 0,4% de CH4 et 55J/$ de N2 On enlève alors l'anhydride carbonique par lavage du gaz avec une solution de monoéthanclamîne.
On fractionne ensuite le gaz en utilisant le cycle Heylandt bien connu (la température la plus basse étant de -192 C) pour obtenir les fractions suivantes : (a) 4000 m3 de méthane,-,
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(b) lDOo00 m3 d'un gaz de synthèse contenant 115.000 m3 de H2p 2300000 m3 de C 0 et 550000 m3 de N20 Le gaz de synthèse contient donc 2gfl'5 de H2, 5795 de 00 et 13 75% de N2, le rapport CO s H2 étant ainsi de 2 g 1;
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(0) 150.000 3 d9un autre gaz de synthèse contenant 50.000 m3 de CO et 100.000 m3 de N Ainsi,, le gaz de synthèse contient 33,33% de CO et 6667% de N2, le rapport CO s H2 étant alors de 1 s 0.
(d) 3990000 m3 dgazote.
Exemple 3.
On engendre du gaz de gazogène par combustion incomplète de charbon avec de l'air à la pression atmosphérique. On enlève la poussière du gaz de gazogène au moyen de précipitateurs électrostatiques et de cyclones et on enlève le soufre minéral et organique de la façon décrite dans Il'exemple 1.
On prélève 100000000 de m3 du gaz ainsi obtenu, qui contient
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13=6 % de G02p )g9% de CH4fl OD5 $ d'hydrocarbures supérieurs au méthane, 27,2% de GO, 16,5% de H2 et 36gJ% de N20 On enlève ensuite 1-9anhydride car- bonique par lavage du gaz avec une solution de monoéthanolamine On fractionne alors le gaz suivant le cycle Linde-Frankl bien connu (la température la plus basse étant de -192 C), pour obtenir les fractions suivantes :
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(a) 5000 m3 d9hydroca bures autres que le méthane; (b) 39.000 m3 de méthane.- (c) 5000000 m3 d'un gaz de synthèse contenant 272.000 m3 d'oxyde
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de carbone, 1650000 m3 d'hydrogène et 63o000 m3 d9azote. Le gaz de synthèse contient ainsi 54g4% de 00, 33% de H2 et 12 6% de N2, le rapport G0 H2 étant ainsi de 1964 10 (d) 3000000 m3 d9azote.
Fzeule 4 ,, -
On engendre du gaz de gazogène par combustion incomplète avec de 1?air à la pression atmosphérique d'une fraction de gazoil riche en
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composés aromatiques obtenue par cracking catalytique de 19hu,,le. On enlè- ve le carbon black en utilisant des précipitateurs électrostatiques, des cyclones et des filtres à sacs puis on enlève le soufre minéral et organique comme décrit dans l'exemple 1.
On prélève 1.000.000 de m3 du gaz
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ainsi obtenu, qui contient 69 d9anhydride carboniques 16J1 d'oxyde de carbone 11 8 j) 0% d'hydrogène, 1% de méthane et 69 S> 0% d'azote On enlève en- suite 1'anhydride carbonique par lavage du gaz avec une solution de'monoé- thanolamine. Puis on fractionne le gaz en utilisant le cycle Linde bien connu (la température la plus basse étant de -192 C), pour obtenir les fractions suivantes : (a) 100000 m3 de méthane,
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(b) 270.000 m3 de gaz de synthèse contenant 160.000 m3 d'oxy- de de carbone, 800000 m3 d'hydrogène, et 30.000 m3 d'azote.
Par consé- quent, le gaz de synthèse contient 59,3%de CO, 29,6% de H2 et 11,1% de N2, le rapport CO : H2 étant donc de 2 : 1.
(c) 6600000 m3 dazote.
L'expression "poussière" telle qu'elle est utilisée ici comprend le carbon black.
REVENDRIONS.
1. - Procédé de fabrication de gaz de synthèse contenant par volume d'oxyde de carbone 0 à 2 volumes d'hydrogène, caractérise en ce qu'on brûle incomplètement un combustible solide, liquide ou gazeux avec de l'air, avec ou sans vapeur d'eau et/ou de 1?anhydride carbonique, à la pression atmosphérique ou à une pression voisine de celle-ci en vue d'en+ gendrer du gaz de gazogène, et en ce qu'après élimination partielle ou complète de l'anhydride carboniques de la poussière et des composés sulfurés, on fractionne le gaz par fractio nnement à basse température et/ou liquéfaction ou en utilisant du charbon actif (hypersorption).
2. - Procédé de fabrication de gaz de synthèse substantiellement comme décrit en se référant à 1?un quelconque des exemples.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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The invention relates to the manufacture of synthesis gas.
In the synthetic manufacture of oil or chemicals from synthesis gas? the cost of generating the synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen represents 75-80% of the total manufacturing cost o There are many methods available to generate the synthesis gas and most of them use 1 air, air enriched with
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of 1? oxygen or 190xygèneo
When using air in the so-called intermittent processes, high quality fuels must be used.
In the processes where oxygen is used, low quality fuels can be used but the cost of oxygen is very high and there are also other disadvantages if the synthesis gas is produced under pressure, for example. formation of considerable amounts of methane and tar during the gasification process. In addition, if high temperatures are used, other difficulties arise due to the low melting point of the ash.
There is a considerable amount of low quality fuel available which could be used advantageously to greatly lower the cost of syngas production and to greatly reduce.
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derailably the investment costs for 79instal.at3.ono According to the present invention, for the manufacture of gas
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synthesis containing carbon monoxide by volume 0 to 2 volumes of hydrogen, a solid, liquid or gaseous fuel is incompletely burned with air, with or without water vapor and / or carbon dioxide at high pressure. atmospheric pressure or at a pressure close to it, to generate gasifier gas and.!) after partial or total removal of carbon dioxide, dust and sulphide compounds,
the gas is fractionated by low temperature fractionation and / or by liquefaction or by using activated carbon (hypersorption).
Fractionation preferably results in the separation of hy-
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olefinic and paraffinic hydrocarbons fin3q, ues and at least a part of the nitrogen. If desired, a fraction containing only carbon monoxide and nitrogen can be obtained.
The fractions thus obtained can be used as synthesis gas either separately :, or mixed together
The removal of carbon dioxide, dust and sulfur compounds can be carried out in one or more stages.
Dust removal can be carried out in any suitable manner, for example by washing with water or by the use of cyclones.
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and / or electrostatic precipitation. The inorganic sulfur can be eliminated in particular by the use of iron oxide and organic sulfur by the use of hydrated iron oxide and sodium carbonate. Carbon dioxide can be removed in particular by washing with a solution of monoetha-
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nolamine or any other suitable amine, or by washing with 1-9 water under pressure (10 to 20 atmospheres) which also removes a considerable proportion of sulfur.
The fractionation is performed using any of the sys-
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well known temes, for example following the Heylandt cycle, the Claude cycle, the Linde-Frankl cycle or the Linde cycle.
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Incomplete combustion is advantageously carried out in a gasifier and, using the process of the present invention, it is possible to use lower grade or inexpensive fuel such as coke embers, low and high temperature coke, low and high temperature coke. solid fuels containing a high proportion of ash, inexpensive fuel oils, natural gas, refinery gases and low and high temperature carbonization gases.
If necessary, the fuels can be pretreated, for example by briquetting.
The gas produced by incomplete combustion usually contains
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between 40 and 5 'of carbon dioxide and nitrogen which can be partially or completely removed. Likewise, dust, organically and inorganically combined sulfur and moisture can be removed as desired.
The resulting synthesis gas can be used for the synthetic manufacture of oil and chemicals.
If gases are used as fuel, they can be desulfurized prior to incomplete combustion.
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The oxy8.e ratio of carbon-hydrogen can be varied according to the needs.
Both cold and hot gases can be used for cooling and heating and, if they are under pressure, they can be used to generate motive power in gas turbines or other operating principles.
.Example 1, -
Gasifier gas is obtained by incomplete combustion of the coke with air at atmospheric pressure o The gasifier gas is washed with
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of water to remove dust and is then passed through an iron oxide precipitation system to remove inorganic sulfur.
Organic sulfur is removed by passing the gas at elevated temperature through towers containing a catalyst prepared from hydrated iron oxide and sodium carbonate. One million of the M3 of gas thus obtained is taken, having the composition
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C02 = 497%, CO = 28%, H2 = 11.5%, OH4 = ÍJg4-tJ and I2 55.4%, then 19 carbon dioxide is removed by washing the gas with a solution of monoethanolamine o The gas is then separated by fractionation using the well-known Claude cycle, the lowest temperature being -192 0, to produce the following fractions:
(a) 4000m3 of methane;
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(b) 200,000 m3 of synthesis gas containing 115.o00m3 of hydrom gene, 60,000 m3 of carbon monoxide and 25,000 m3 of nitrogen "Thus, the synthesis gas contains 57.5% of H2, 30% of CO and 12.5 % of N2, the GO H2 ratio thus being 1 s 1.92; (c) 749,000 m3 of another synthesis gas containing 2,200,000 m3 of carbon dioxide and 529,000 m3 of nitrogen. This synthesis gas thus contains
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if 29% of CO and 71% of N2, the CO s H2 ratio thus being 1 1 0a
Example 2 -
Gaseous gas is made by incomplete combustion of coke with air at atmospheric pressure.
We remove the dust from the gas
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by reuse of cyclones and the mineral and organic sulfur is removed as described in Example 1 1.0000000 m3 of the gas thus obtained,
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which contains 4.7% of 002, 28s0% of CO9 1195 of H2fl 0.4% of CH4 and 55J / $ of N2 The carbon dioxide is then removed by washing the gas with a solution of monoethanclamine.
The gas is then fractionated using the well-known Heylandt cycle (the lowest temperature being -192 C) to obtain the following fractions: (a) 4000 m3 of methane, -,
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(b) lDOo00 m3 of a synthesis gas containing 115,000 m3 of H2p 2,300,000 m3 of C 0 and 550,000 m3 of N20 The synthesis gas therefore contains 2gfl'5 of H2, 5795 of 00 and 13 75% of N2, the ratio CO s H2 thus being 2 g 1;
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(0) 150,000 3 of another synthesis gas containing 50,000 m3 of CO and 100,000 m3 of N Thus, the synthesis gas contains 33.33% of CO and 6667% of N2, the CO s H2 ratio then being 1 s 0.
(d) 3,990,000 m3 of nitrogen.
Example 3.
Gasifier gas is generated by incomplete combustion of coal with air at atmospheric pressure. Dust was removed from the gasifier gas by means of electrostatic precipitators and cyclones and the inorganic and organic sulfur was removed as described in Example 1.
100,000,000 m3 of the gas thus obtained are taken, which contains
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13 = 6% of G02p) g9% of CH4fl OD5 $ of hydrocarbons higher than methane, 27.2% of GO, 16.5% of H2 and 36gJ% of N20 We then remove 1-9 carbonic anhydride by washing the gas with a solution of monoethanolamine The gas is then fractionated according to the well-known Linde-Frankl cycle (the lowest temperature being -192 C), to obtain the following fractions:
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(a) 5000 m3 of hydrocarbons other than methane; (b) 39,000 m3 of methane - (c) 5,000,000 m3 of synthesis gas containing 272,000 m3 of oxide
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of carbon, 1,650,000 m3 of hydrogen and 63o,000 m3 of nitrogen. The synthesis gas thus contains 54g4% 00, 33% H2 and 126% N2, the G0 H2 ratio thus being 1964 10 (d) 3,000,000 m3 of nitrogen.
Fzeule 4 ,, -
Gasifier gas is generated by incomplete combustion with air at atmospheric pressure of a gas oil fraction rich in gas.
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aromatic compounds obtained by catalytic cracking of 19hu ,, le. Carbon black was removed using electrostatic precipitators, cyclones, and bag filters, then inorganic and organic sulfur was removed as described in Example 1.
1,000,000 m3 of gas are taken
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thus obtained, which contains 69 carbon dioxide 16J1 carbon monoxide 11 8 j) 0% hydrogen, 1% methane and 69 S> 0% nitrogen The carbon dioxide is then removed by washing the gas. with a solution of monoethanolamine. Then the gas is fractionated using the well-known Linde cycle (the lowest temperature being -192 C), to obtain the following fractions: (a) 100,000 m3 of methane,
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(b) 270,000 m3 of synthesis gas containing 160,000 m3 of carbon oxide, 800,000 m3 of hydrogen, and 30,000 m3 of nitrogen.
Therefore, the synthesis gas contains 59.3% CO, 29.6% H2 and 11.1% N2, so the CO: H2 ratio is 2: 1.
(c) 6,600,000 m3 of nitrogen.
The term "dust" as used herein includes carbon black.
RESEND.
1. - Process for manufacturing synthesis gas containing per volume of carbon monoxide 0 to 2 volumes of hydrogen, characterized in that a solid, liquid or gaseous fuel is incompletely burned with air, with or without water vapor and / or carbon dioxide, at atmospheric pressure or at a pressure close to the latter in order to generate gasifier gas therefrom, and in that after partial or complete elimination of the Carbon dioxide from dust and sulfur compounds, the gas is fractionated by low temperature fractionation and / or liquefaction or by using activated carbon (hypersorption).
2. A process for manufacturing syngas substantially as described with reference to any of the examples.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.