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Procédé de distillation à basse température de charbons à gazéifier dans un gazogène
La présente invention concerne un procédé et des disposi- tifs pour la distillation à basse température de charbons en grains, ou l'équivalent, en liaison avec la gazéification de ces charbons dans un gazogène, particulièrement du type dont les résidus tels que scories ou 1-*équivalent, sont évacués à l'état fondu et liquide.
En général, dans la distillation à basse température de charbons dans des gazogènes, une partie des gaz engendrés par la gazéification du charbon est envoyée comme gaz de balayage dans la chambre de distillation et, après séparation du goudron, réunie de nouveau à la plus grande partie des gaz provenant de la gazéifi- cation du charbon et soutirés dans le bas de la chambre de distil- lation.
Dans les gazogènes à grilles on a également renvoyé
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dans le bas du gazogène, le gaz de balayage ensemble avec les produits gazeux ou sous forme de vapeurs de la distillation à basse température, dans le but de cracker ou de brûler le goudron dans le gazogène. On a pu ainsi supprimer les dispositifs destinés à éliminer le goudron des gaz, et avant tout supprimer le goudron généralement de peu de valeur.
Dans les gazogènes dont les résidus sont évacués à l'état fondu et liquide, et dans lesquels on doit donc maintenir de très fortes températures pour fondre les résidus, il n'est pas possible d'introduire les produits de la distillation parce que cela aurait pour effet d'abaisser trop fortement la température et de ce fait d'influencer défavorablement la fusion des résidus. De plus, dans de tels gazogènes, il:n'est pas désirable de réintro- duire les gaz de distillation dans la zone d'entrée du vent, car ces gaz augmenteraient la charge dans la zone de production du gaz ce qui diminuerait l'avantage principal du gazogène à fusion, à savoir : le rendement moyen très élevé.
Suivant la présente invention on réalise une destruction simple et efficace du goudron ou autres produits de distillation analogues, en liaison avec un réchauffeur chauffé au gaz et servant à réchauffer l'agent de gazéification introduit dans le gazogène, et cela en effectuant la distillation à basse température du charbon par le procédé à gaz de balayage, au moyen des gaz de combustion du réchauffeur. De plus, suivant l'invention, le réchauf- feur pour l'agent de gazéification peut être chauffé au moyen des gaz ou produits de distillation provenant de la distillation à basse température.
Les gaz de combustion engendrés par la combustion des gaz de distillation dans le réchauffeur, sont conduits de ce dernier dans la chambre de distillation du gazogène, et ce à une température suffisante pour la distillation (env. 500 à 700 C) et en une quantité convenant au combustible utilisé.
Suivant l'invention, pour chauffer le réchauffeur on utilise principalement des gaz de distillation qui n'ont pas
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servi au séchage du combustible. Ce séchage se fait à l'aide d'une autre partie des gaz de combustion du réchauffeur.
La mise en oeuvre de ce procédé peut se faire de plu- sieurs façons, suivant le type de combustible à traiter, particu- lièrement suivant ses propriétés de gonflement et d'agglomération, le genre de travail à effectuer avec le gazogène ou le procédé de gazéification.
Dans un procédé conforme à l'invention, les gaz de combustion du réchauffeur utilisés pour la distillation à basse température, et qui dans la description ci-après seront appelés "gaz de 'baLayage" da fait que dans la chambre de distillation ils balaient le combustible par contact direct, sont introduits dans la partie inférieure d'une chambre de, distillation dans laouelle le combustible chemine de haut en bes, et comme les gaz circulent @ en sens inverse ils transmettentau'moins une partie de leur' chaleur sensible au combustible qu'ils chauffent et qui laises ainsi échapper des produits de aistillation. Chargés de ces pro- duits,
le's gaz de balayage sont alors conduits hors de la zone supérieure de la chambre de distillation et dirigés ,dans le réchauffeur où ils sont brûlés.
Dans un autre procédé conforme à l'invention;, des gaz de balayage chauffés sont dirigés du réchauffeur dans la zone supérieure d'une chambre de distillation dans laquelle le com- bustible chemine vers le bas, et ils circulent donc dans le même sens que le combustible avant de sortir de la chambre dans le bas, ensemble avec les produits de distillation, puis de retourner au réchauffeur.
Dans encore un autre procédé conforme à l'invention, on introduit une partie du gaz de balayage chauffée dans le bas et une autre partie, dans le haut de la chambre de distillation et ces deux parties, ensemble avec les gaz de distillation, sortent environ à mi-hauteur de la chambre et sont conduites dans le réchauffeur. Ce procédé permet d'obtenir que du combustible ayant
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déjà été en contact avec des gaz de balayage très chauds, soit de nouveau balayé par des gaz de balayage très chauds.
Dans ces trois procédés, une partie du gaz de balayage chauffé introduit dans la chambre de distillation, peut être évacuée par le haut de la chambre et ainsi absorber la teneur en eau du charbon et l'évacuer du processus de gazéification. Bien entendu, à cet effet, les procédés introduisant du gaz de balayage chauffé dans le haut de la chambre de distillation, sont les plus avantageux, puisqu'ainsi il ne peut y avoir de produits de distil- lation entraînés par les gaz de balayage utilisés pour le séchage.
Il en est sensiblement de même pour du gaz engendré dans le gazogè- ne, lorsque suivant l'invention, on ajoute aux gaz de balayage renvoyés dans le réchauffeur et encore dans le gazogène ou la chambre de distillation, du gaz engendré,dans le gazogène. Dans ce cas aussi, la distillation est favorisée par l'apport de chaleur sensible du gaz engendré dans le gazogène. L'addition au gaz de balayage, d'un tel gaz de gazogène permet en outre de réaliser la distillation avec les gaz de balayage, même lorsque la quantité de produits de distillation est trop faible pour fournir la chaleur utilisée par le réchauffeur. Il peut donc aussi être avantageux d'ajouter à l'extérieur de la chambre de distillation du gaz engendré dans le gazogène aux gaz de balayage chargés de produits de distillation.
Enfin la présente invention a encore pour objet un autre procédé dans lequel le gaz de gazogène dirigé dans la chambre de distillation peut, avec les produits de distillation qu'il a absorbé dans cette chambre, être conduit hors de cette dernière et dirigé dans une zone du gazogène dans laquelle règne une température suffisante pour dissocier le goudron, mais insuffisante pour dissocier les hydrocarbures à poids moléculaire élevé.
L'invention sera décrite plus en détail ci-après, à l'ai- de de plusieurs exemples et avec référence aux dessins annexés.
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L'agent de gazéification sera appelé "vent", bien qu'on puisse au choix diriger dans le gazogène de l'air, de la vapeur, de l'oxygène, de l'anhydride carbonique (C02),, etc. Les dessins annexés sont schématiques.
Dans le dispositif montré sur la fig. 1 le vent entre enl dans le gazogène (partie inférieure I) et le gaz engendré sort en 2.
Les gaz de balayage (gaz de combustion du réchauffeur III) entrent en 3 dans la chambre de distillation II d'où,ils sortent en 4, puis après un apport convenable d'air de combustion chauffé, ils entrent en 5 dans le réchauffeur III, dans lequel sont brûlés les produits' de distillation entraînés par les gaz de balayage hors de la chambre de distillation'. L'excès de gaz de balayage est évacué, en 7 hors de la chambre de distillation, avec l,a teneur en eau du combustible, Pour entraîner les gaz de balayage, on monte en 8 une soufflerie. Pour autant que cela.soit nécessaire une petite partie du gaz engendré dans le gazogène I peut en 9, ou aussi à l'extérieur du gazogène, être jouté aux gaz de balayage.
La circulation du vent vers le réchauffeur et de ce dernier au gazogène est indiqué par les flèches, avec les températures, dans les dessins.
Pour augmenter le pouvoir caloriqué du mélange de gaz allant de la chambre de distillation vers le réchauffeur, les gaz de balayage pour la distillation sont, dans la forme de réalisation de la fig. 2, conduits de façon que les gaz de combustion venant du réchauffeur III, entrent en 4 dans la chambre de distillation. Une petite partie (excédent de combustion) est alors déviée vers le haut ou, a environ 120 C, elle quitte en 7 la chambre de distilla- tion. La plus grande partie des gaz de combustion ou de balayage entrant en 4 passe vers le bas dans la chambre de distillation et sort en 3 après qu'en 9 on y ait encore ajouté un peu du gaz engendré dans le gazogène.
La soufflerie 8 envoie alors le gaz de balayage dans le réchauffeur III où, après ajoute de vent chaud en
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6,il est brûlé. Dans ce mode de circulation des gaz de balayage,, le pouvoir calorique des gaz ou vapeurs de distillation et celui du gaz de gazogène ajouté en 9, sont répartis dans une quantité de gaz de balayage sensiblement plus petite, du fait que l'excès est évacué vers le haut en 7. Le pouvoir calorique du mélange de gaz sortant en 3 est donc proportionnellement plus élevé- La hauteur de la couche de charbon chauffé par les gaz de combustion sortant en 7 est calculée de façon qu'il y ait seulement séchage et réchauf- fage du charbon sans distillation sensible de sorte que les pertes de gaz de distillation sont réduites au minimum.
Dans le procédé représenté schématiquement sur la fig. 3 une partie du gaz de balayage chauffé est renvoyée en 4 et une autre en 3, du réchauffeur dans la chambre de distillation II, et les deux parties sont alors, ensemble avec les produits de distil- lation absorbés, retirées sensiblement à mi-hauteur de la chambre de distillation et envoyées dans le réchauffeur III. Si la quantité de gaz de distillation est suffisante on peut renoncer à ajouter au gaz de balayage, du gaz engendré dans le gazogène.
Dans la partie principale de la chambre de distillation, les gaz de balayagi et le combustible circulent à contre-courant, de sorte que dans la partie inférieure de la chambre de distillation, le combustible atteint une température d'environ 600 à 700 C correspondant à celle des gaz de balayage entrant dans le bas de la chambre- De ce fait, le combustible est porté à une température suffisante pour une distillation complète, uniquement grâce au chauffage par les gaz de balayage. Ce processus de travail peut être modifié de façon à laisser circuler dans le combustible, la même quantité de gaz de balayage par le bas que par le haut, ou davantage par le haut que par le bas, ou davantage par le bas que par le haut, et cela en direction de la sortie 10.
D'autre part, on peut modifier la position de la sortie 10 par rapport à celle des entrées 3 et 4.
On peut ainsi dans une grande mesure adapter la distillation à
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basse température aux caractéristiques du combustible ou du gazogène.
Dans le procédé représenté schématiquement sur la fig. 4, les gaz de balayage, ou la combustion des produits de distillation absorbés par eux, n'assurent que le séchage et en partie le chauffage du combustible. Le reste de la distillation se fait à l'aide d'un courant partiel du gaz engendré dans le gazogène I, évacué en 11 de la chambre de distillation. Ce courant partiel avec les produits de distillation absorbés par lui est, à une température de 300 à 400 C, renvoyé en 12 par une soufflerie 8', dans la partie inférieure du gazogène I. Dans ce procédé, pour cette raison, deux circuits sont représentés, un inférieui avec une partie du gaz engendré dans le gazogène 1 et servant de gaz de balayage, et un supérieur avec des gaz de combustion du réchauffeur III et servant d'agent de balayage.
Suivant le type de combustible et de production du gaz, on peut dans ce cas déplacer le circuit inférieur plus ou moins loin dans la chambre de distillation II.
Le renvoi dans' le gazogène I se fait dan une zone à l'intérieur du gazogène, ou de sa colonne de combustible, où règne une température qui suffit à porter le gaz renvoyé à la température de crackage du goudron (700-800 C), mais non pour cracker les gaz à pouvoir calorique (C2H4, C2H6). Les hydrocarbures à poids moléculaire élevé absorbés par les gaz du gazogèhe pendant la distillation, ne sont donc pas détruits et, ensemble avec les produits de crackage du(goudron, ils augmentent le pouvoir calori- que du gaz engendré par le gazogène. Le refroidissement de certaines couches de combustible obtenu par le préchauffage du gaz renvoyé, est compensé par l'excès de chaleur qui règne dans les couches inférieures du gazogène fonctionnant à l'oxygène.
Toutefois ce procé- dé peut aussi être utilisé dans des gazogènes alimentés de vent, par exemple d'air, en préchauffant à la température de crackage le gaz renvoyé dans le gazogène, ou en réalisant la compensation par un chauffage élevé préalable du vent.
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Dans toutes les formes de réalisation: des figs. 1 à 4, la partie inférieure I du gazogène n'est en aucune manière chargée par les. gaz de balayage, de sorte que le rendement du gazogène n'est pas influencé défavorablement. Les souffleries 8 ou 8' ont unique- ment à surmonter la- résistance offerte par la couche de combustible dans la chambre de distillation, ou une partie du gazogène. Comme les gaz de combustion ou gaz de balayage sortent à une température- de plus ou moins 500 C du réchauffeur, il se produit dans ce dernier des différences de température particulièrement élevées entre les gaz de' combustion et l'agent de gazéification qui traverse. le réchauffeur par exemple dans le serpentin 13, ce qui permet de réduire très fortement les surfaces de chauffe nécessaires dans le réchauffeur.
On réalise cependant une très bonne utilisation de la chaleur des gaz de combustion, du fait que les gaz en excès ne sortent qu'à environ 120 C de la chambre de distillation. En utilisant de l'air très chaud, on peut dans la chambre de combustion du réchauffeur, réaliser sûrement et sans perturbations la combus- tion du goudron.
Si, dans le réchauffeur, la combustion se fait avec un faible excès d'air, on peut introduire une faible quantité d'oxygène dans la zone de distillation, ce qui permet de supprimer avantageusement la tendance au gonflement du charbon. Lorsque cela n'est pas nécessaire, la combustion dans le réchauffeur se fait sans excès d'air.
Les procédés de l'invention permettent la distillation à basse température et aussi le chauffage du vent, d'une manière avantageuse et économique. On peut les utiliser dans les 'gazogènes à évacuation des résidus de combustion fondus et liquides, aussi bien que dans ceux à grilles. Avec les produits de distillation on peut chauffer dans le réchauffeur, comme agent de gazéification, de l'air, de la vapeur, de l'oxygène, de l'anhydride carbonique (CO2), etc., ou produire de la vapeur.
Suivant la quantité de pro-
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duits de distillation obtenus, on peut aussi chauffer simultanément dans le réchauffeur,plusieurs agents de gazéification, avec ou sans production de vapeur, comme par exemple de l'air et de la va- peur, ou de l'oxygène et de la vapeur. Ce dernier cas est à considérer principalement pour les gazogènes fonctionnant à l'oxygène, étant donné que l'oxygène occupe un volume d'environ un cinquième de celui de l'air, et de ce fait ne suffit pas pour absorber la chaleur de combustion provenant des produits de distillation.
REVENDICATIONS
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1.- Procédé et dispositif pour la distillation à basse température de charbons en grains, ou l'équivalent, en liaison avec la gazéifi- cation de ces charbons dans un gazogène, particulièrement un gazo- gène dont les résidus sont évacués à l'état fondu et liquide, et avec un réchauffeur chauffé au gaz pour le chauffage de 1 Gagent de gazéification envoyé dans le gazogène, caractérisés en ,1 ce \ que 'la distillation à basse température du charbon par le procédé à gaz de balayage s'effectue à l'aide de gaz de combustion du réchauffeur du vent.