CA2740539C - Process for the continuous production of an oxygen-rich gas at high temperature - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédé de production continue d'un gaz riche en oxygène pour l'alimentation d'une chaudière existante (5, 5') au moyen d'une installation comprenant deux boucles à lit fluidisé
rapide, dont la première (1) est fluidisée par un gaz contenant de l'oxygène assurant une réaction exothermique et dont la seconde (2) est fluidisée par des gaz recyclés provenant de ladite chaudière (5, 5'), interconnectées (7, 8), afin de réaliser une boucle thermochimique contenant uniquement des particules d'oxydes mixtes à structure de pérovskites, chacune desdites boucles à lit fluidisé rapide (1, 2) comprenant un réacteur (1A, 2A) rempli desdites particules et connecté à un cyclone de séparation (1B, 2B) et une conduite de retour (1C, 2C) des solides au réacteur en aval dudit cyclone. The invention relates to a process for the continuous production of a gas rich in oxygen for feeding an existing boiler (5, 5 ') by means of an installation comprising two fluidized bed loops fast, of which the first (1) is fluidized by a gas containing oxygen providing an exothermic reaction and the second (2) is fluidized by recycled gases from said boiler (5, 5 '), interconnected (7, 8), in order to achieve a loop thermochemical containing only particles of mixed oxides with perovskite structure, each of said bed loops fast fluidized fluid (1, 2) comprising a reactor (1A, 2A) filled with said particles and connected to a separation cyclone (1B, 2B) and a return line (1C, 2C) of the solids at reactor downstream of said cyclone.

Description

PROCEDE DE PRODUCTION CONTINUE D'UN GAZ RICHE EN
OXYGENE A HAUTE TEMPERATURE
L'invention concerne un procédé de production continue d'un gaz riche en oxygène à haute température.
La production d'oxygène est couramment obtenue par distillation de l'air atmosphérique. Le froid nécessaire à la liquéfaction industrielle de l'air est obtenu par détente en utilisant le phénomène de Joule-Thomson. L'air est dépoussiéré, débarrassé de son gaz carbonique et de son humidité, comprimé vers 200 bars, refroidi dans un échangeur, puis détendu jusqu'à 25 bars. Une série de compressions et de détentes aboutit à la liquéfaction. Cette distillation fractionnée sépare l'oxygène, l'azote et les gaz nobles.
Il existe une technologie récente de production d'oxygène utilisant des céramiques appelées pérovskites ayant une structure et des propriétés particulières connues depuis 1860.
La pérovskite est une structure cristalline commune à de nombreux oxydes. Ce nom a d'abord désigné le titanate de calcium de formule CaTiO3, avant d'être étendu à l'ensemble des oxydes de formule générale ABO3 présentant la même structure. Les pérovskites présentent un grand intérêt en raison de la très grande variété de propriétés selon le choix des éléments A et B. Un exemple de ces propriétés est décrit dans l'article suivant : Mixed conduction and oxygen pernneation in the substituted oxides for CaTiO3 , IWAHARA H.
(1) ; ESAKA T. ; MANGAHARA T. ; (1) Tottori univ., fac. eng., dep.
environmental chemistry technology, Tottori 680, JAPON Journal of applied electrochemistry 1988, vol. 18, no2, pp. 173-177.
Un procédé de production d'un gaz riche en oxygène au moyen de pérovskites est décrit dans le document de brevet US
2003/0138747. PROCESS FOR THE CONTINUOUS PRODUCTION OF A GAS RICH IN
HIGH TEMPERATURE OXYGEN
The invention relates to a method for the continuous production of a gas rich in oxygen at high temperature.
Oxygen production is commonly obtained by distillation atmospheric air. The cold necessary for industrial liquefaction air is obtained by relaxation using the phenomenon of Joule-Thomson. The air is dusted, freed from its carbon dioxide and its humidity, compressed to 200 bar, cooled in a heat exchanger, then relaxed up to 25 bars. A series of compressions and relaxations leads to liquefaction. This fractional distillation separates the oxygen, nitrogen and noble gases.
There is a recent oxygen production technology using ceramics called perovskites having a structure and particular properties known since 1860.
Perovskite is a crystalline structure common to many oxides. This name first designated calcium titanate from CaTiO3 formula, before being extended to all the oxides of general formula ABO3 having the same structure. Perovskites are of great interest because of the very wide variety of properties according to the choice of elements A and B. An example of these properties is described in the following article: Mixed conduction and oxygen permeation in the substituted oxides for CaTiO3, IWAHARA H.
(1); ESAKA T.; MANGAHARA T.; (1) Tottori University, College. eng., dep.
environmental chemistry technology, Tottori 680, JAPAN Journal of applied electrochemistry 1988, vol. 18, no. 2, pp. 173-177.
A process for producing an oxygen-rich gas by means of of perovskites is described in US patent document 2003/0138747.

2 Ce procédé consiste à mettre des flux d'air en contact avec un matériau pérovskite dans un lit fixe et ainsi d'en retenir ou adsorber l'oxygène sur la pérovskite. L'installation correspondante comprend deux lits fixes remplis de pérovskites dont l'un reçoit de l'air comprimé et chauffé et l'autre saturé
d'oxygène reçoit des gaz recyclés provenant d'un système de chaudière, refroidis et comprimés.
Ce procédé de production d'oxygène utilise ces propriétés de stockage d'oxygène des pérovskites à haute température pour adsorber l'oxygène de l'air dans un lit fixe de particules puis le libérer par balayage de gaz recyclés. Le procédé
fonctionne de façon sensiblement continue en combinant le fonctionnement des deux lits fixes en mode cyclique au moyen d'un circuit de circulation comprenant un nombre important de vannes, de l'ordre de huit vannes, commandées en séquence.

Une telle installation pose donc des problèmes mécaniques tenant au fonctionnement de ces vannes.
Par ailleurs, pour lisser la production d'oxygène vis à vis de l'utilisation, un réservoir de stockage d'oxygène basse pression dilué est nécessaire. Il s'agit là d'un véritable inconvénient d'investissement et d'exploitation.
Enfin ce procédé repose sur l'utilisation de lits fixes opérés en mode cyclique, ce qui le rend inadapté à satisfaire les besoins en oxygène de 15 000 tonnes/jour des grandes centrales à combustibles solides fossiles sauf à multiplier les lits fixes par dizaines, ce qui ne serait pas économique.
L'invention résout ces problèmes en fournissant un procédé de production continue d'un gaz riche en oxygène à haute température totalement continu, pour l'alimentation d'une chaudière existante, pouvant être extrapolé à de très grandes capacités de production, de l'ordre de 15 000 à 20 000 tonnes/jour, minimisant la consommation électrique des équipements auxiliaires, minimisant également la 2 This process consists in putting air streams in contact with a material perovskite in a fixed bed and so retain or adsorb oxygen on the perovskite. The corresponding installation comprises two fixed beds filled with perovskites one of which receives compressed air and heated and the other saturated oxygen receives recycled gases from a boiler system, cooled and tablets.
This oxygen production process uses these storage properties of oxygen perovskites at high temperature to adsorb oxygen from the air in a fixed bed of particles and then release it by scavenging recycled gases. The process operates substantially continuously by combining the operation of two fixed beds in cyclic mode by means of a circulation circuit comprising a large number of valves, of the order of eight valves, ordered in sequence.

Such an installation thus poses mechanical problems operation of these valves.
Moreover, to smooth the production of oxygen with respect to the use, a Diluted low pressure oxygen storage tank is required. It's about there of a real disadvantage of investment and exploitation.
Finally, this method is based on the use of fixed beds operated in cyclic, which makes it unsuitable to satisfy the oxygen needs of 15,000 tonnes / day of large fossil fuel fired power plants except to multiply the beds fixed by dozens, which would not be economical.
The invention solves these problems by providing a production method continuous oxygen gas at high temperature completely continuous, for supply of an existing boiler, which can be extrapolated to very great production capacity, of the order of 15 000 to 20 000 tonnes / day, minimizing the electrical consumption of ancillary equipment, also minimizing

3 consommation d'eau de refroidissement et capable de suivre les variations de charge des chaudières que l'installation alimente en comburant. La capacité à effectuer cette production par une seule unité
et non pas par des trains multiples amène à des réductions très importantes de coût d'investissement.
Pour ce faire, l'invention propose un procédé de production continue d'un gaz riche en oxygène pour l'alimentation d'une chaudière existante au moyen d'une installation comprenant deux boucles à lit fluidisé rapide, dont la première est fluidisée par un gaz contenant de l'oxygène assurant une réaction exothermique et dont la seconde est fluidisée par des gaz recyclés provenant de ladite chaudière, interconnectées, afin de réaliser une boucle thermochimique contenant uniquement des particules d'oxydes mixtes à structure de pérovskites, chacune desdites boucles à lit fluidisé rapide comprenant un réacteur rempli desdites particules et connecté à un cyclone de séparation et une conduite de retour des solides au réacteur en aval dudit cyclone L'invention propose d'utiliser une nouvelle architecture de deux boucles gaz solides à lit fluidisé rapide interconnectés à très fort flux de solides circulants, seuls capables grâce à cette circulation élevée et continue de particules d'oxydes mixtes à structures de pérovskites, de transférer l'oxygène nécessaire de façon sélective et d'effectuer sur les solides en circulation les échanges de chaleur créés par l'exothermicité
et l'endotherrnicité des réactions avec l'oxygène.
Cette nouvelle architecture assure la production d'un gaz riche en oxygène au moyen d'une boucle thermochimique contenant uniquement des particules d'oxydes mixtes à structure de pérovskites pour l'alimentation d'une chaudière existante utilisant tout combustible, fossile ou non fossile. Aucun autre combustible n'est introduit dans lesdites boucles, en particulier dans la boucle de réduction fluidisée par des gaz recyclés provenant de ladite chaudière. 3 cooling water consumption and able to track the load variations of the boilers that the installation supplies with oxidizer. The ability to perform this production by a single unit and not by multiple trains leads to very reductions significant investment costs.
To do this, the invention proposes a production process continues a gas rich in oxygen for feeding a boiler existing by means of an installation comprising two bed loops fluidized fluid, the first of which is fluidized by a gas containing oxygen providing an exothermic reaction and the second is fluidized by recycled gases from said boiler, interconnected, in order to achieve a thermochemical loop containing only mixed oxide particles with perovskite structure, each of said fast fluidized-bed loops comprising a reactor filled with said particles and connected to a separation cyclone and a return flow of solids to the reactor downstream of said cyclone The invention proposes to use a new architecture of two Fast fluidized bed fast fluidized gas loops interconnected at very high flux circulating solids, only able thanks to this high circulation and continuous mixing of mixed oxide particles with perovskite structures, selectively transfer the required oxygen and perform on the circulating solids heat exchanges created by exothermicity and the endothernicity of reactions with oxygen.
This new architecture ensures the production of a rich gas in oxygen by means of a thermochemical loop containing only mixed oxide particles with perovskite structure for feeding an existing boiler using any fuel, fossil or non-fossil. No other fuel is introduced into said loops, in particular in the fluidized reduction loop by recycled gases from said boiler.

4 Le procédé conforme à l'invention est parfaitement adapté à la haute température, afin d'accélérer les cinétiques d'échange, et permet d'atteindre la totale autothermicité grâce à des formulations spécifiques d'oxydes et grâce au fait de circuler des dizaines de milliers de tonnes par heure de solides, débit exigé par les applications de grande taille.
Selon un mode de réalisation préféré, ledit gaz contenant de l'oxygène est de l'air.
De préférence, lesdits gaz recyclés sont un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau provenant d'une chaudière fonctionnant en oxy-combustion ou d'une chaudière à lit fluidisé rapide.
Le mélange d'oxygène, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau issu de ladite seconde boucle à lit fluidisé rapide peut être transféré vers ladite chaudière fonctionnant en oxy-combustion ou dans ladite chaudière à lit fluidisé rapide.
Lesdites particules d'oxydes mixtes à structures de pérovskites ont de préférence une granulométrie comprise entre 10 et 100 microns.
Lesdites particules d'oxydes mixtes à structures de pérovskites peuvent avoir une composition Calcium Fer Titane, Calcium Cobalt Titane et/ou Calcium Nickel avec adjonction de cuivre et/ou de manganèse.
Lesdits réacteurs fonctionnent de préférence à une température comprise entre 750 à 1150 C.
La température de ladite première boucle à lit fluidisé rapide est avantageusement contrôlée au moyen d'un échangeur.
En variante, le contrôle de température de la première boucle à
lit fluidisé rapide est assuré par le refroidissement réglable des solides prélevés sur ladite boucle thermochimique.
L'invention concerne également une installation pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisé en ce que ledit échangeur est disposé dans ladite conduite de retour de ladite première boucle à lit fluidisé rapide.
Ledit échangeur peut également être implanté dans ledit réacteur de ladite première boucle à lit fluidisé rapide. De préférence, ladite première boucle à
lit fluidisé rapide comporte un échangeur de contrôle de sa température. 4 The process according to the invention is perfectly adapted to the high temperature, to accelerate exchange kinetics, and allows to achieve total autothermicity through specific formulations of oxides and thanks to the circulation of tens of thousands of tons per hour of solids, throughput required by large applications.
According to a preferred embodiment, said gas containing oxygen is air.
Preferably, said recycled gases are a mixture of dioxide of carbon and water vapor from a working boiler in oxy-combustion or a fast fluidized bed boiler.
The mixture of oxygen, carbon dioxide and steam water from said second fast fluidized bed loop can be transferred to said boiler operating in oxy-combustion or in said fast fluidized bed boiler.
Said mixed oxide particles with perovskite structures preferably have a particle size of between 10 and 100 microns.
Said mixed oxide particles with perovskite structures may have a composition Calcium Iron Titanium, Calcium Cobalt Titanium and / or Calcium Nickel with the addition of copper and / or manganese.
Said reactors preferably operate at a temperature between 750 and 1150 C.
The temperature of said first fast fluidized bed loop is advantageously controlled by means of an exchanger.
Alternatively, the temperature control of the first loop to fast fluidized bed is ensured by the adjustable cooling of solids taken from said thermochemical loop.
The invention also relates to an installation for the implementation of such a method, characterized in that said exchanger is disposed in said return duct of said first bed loop fast fluidized.
Said heat exchanger may also be implanted in said reactor of said first fast fluidized bed loop. Preferably, said first loop to bed Fast fluidized has a heat exchanger control of its temperature.

5 L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figures ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue d'une installation conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation.
La figure 2 est une vue d'une installation conforme à l'invention selon un second mode de réalisation.
La figure 3 est une vue de détail d'une installation conforme à l'invention.
Comme représenté sur la figure 1, une installation de production continue d'un gaz riche en oxygène, conforme à l'invention, comprend deux réacteurs 1, remplis d'oxydes mixtes à structure de pérovskites et dont le premier 1 fonctionne à
haute température comprise entre 750 à 1150 C et est fluidisé par un gaz contenant de l'oxygène, de préférence de l'air, alimenté par la conduite 3 et dont le second est fluidisé par des gaz recyclés d'une chaudière 5 alimenté par la conduite 4.
Ces deux réacteurs sont des boucles à lit fluidisé rapide et sont interconnectés, afin de réaliser une bouche thermochimique.
Sur cette boucle thermochimique est soutiré par une conduite 7 un débit d'oxydes mixtes à structures de pérovskites, particules à haute température ayant absorbé l'oxygène de l'air dans la première boucle à lit fluidisé rapide 1 où
la réaction est exothermique, vers la seconde boucle à lit fluidisé rapide 2 par des gaz recyclés, de préférence du dioxyde de carbone mélangé à de la vapeur d'eau, et dans lequel va s'effectuer la libération d'oxygène. The invention is hereinafter described in greater detail with the aid of FIGS.
representing only preferred embodiments of the invention.
FIG. 1 is a view of an installation according to the invention according to a first embodiment.
FIG. 2 is a view of an installation according to the invention according to a second embodiment.
Figure 3 is a detailed view of an installation according to the invention.
As shown in FIG. 1, a continuous production facility a gas rich in oxygen, according to the invention, comprises two reactors 1, filled with mixed oxides with perovskite structure and of which the first 1 works at high temperature between 750 and 1150 C and is fluidized by a gas containing oxygen, preferably air, fed by line 3 and whose second is fluidized by recycled gases from a boiler 5 fed by line 4.
These two reactors are fast fluidized bed loops and are interconnected so to realise a thermochemical mouth.
On this thermochemical loop is drawn off by a pipe 7 a flow mixed oxides with perovskite structures, high temperature particles having absorbed oxygen from the air into the first fast fluidized bed loop 1 where the reaction is exothermic, towards the second fast fluidized bed loop 2 by gases recycled, preferably carbon dioxide mixed with water vapor, and in which will release the oxygen.

6 La réaction dans cette seconde boucle à lit fluidisé rapide 2 est endothermique et utilise la chaleur des solides en provenance de la première boucle à lit fluidisé rapide 1 pour effectuer cette libération. Le débit de solides prélevés de la première boucle à lit fluidisé rapide 1 doit donc satisfaire à ce besoin de chaleur. Puis les solides débarrassés de leur oxygène sont transférés par une conduite 8 vers la première boucle à lit fluidisé rapide 1 pour un nouveau cycle.
Le contrôle de température de la seconde boucle à lit fluidisé
rapide 2 endothermique comprise entre 750 à 1150 C est assuré par l'apport de solides provenant de la première boucle à lit fluidisé rapide 1 exothermique.
L'installation comporte un dispositif d'introduction de solides frais 9 dans la première boucle à lit fluidisé rapide 1 et des dispositifs d'extraction de solides usagés 10, 11 de chaque boucle à lit fluidisé
rapide 1, 2.
Les courants gazeux 12, 13 issus de chaque boucle à lit fluidisé
rapide 1, 2 sont refroidis partiellement dans des échangeurs 14, 15 par exemple de type eau vapeur. Le courant gazeux contenant l'air appauvri en oxygène 12 issu de la première boucle à lit fluidisé rapide 1 est rejeté à l'atmosphère après refroidissement à 90 C et filtration au moyen d'un dispositif de filtration 17. Le courant 13 d'oxygène et de gaz de balayage comportant du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau issu de la seconde boucle à lit fluidisé rapide 2 est transféré à
haute température par une gaine spéciale 16 à double enveloppe vers le foyer 5C de la chaudière 5 fonctionnant en oxy-combustion, afin d'éviter tout problème de sécurité relatif au transport d'oxygène à haute température. L'espace annulaire externe de la double enveloppe de cette gaine 16 sous légère pression contient du dioxyde de carbone et de la vapeur d'eau provenant de la chaudière 5 fonctionnant en oxy-combustion et refroidissant l'oxygène et le gaz de balayage chauds 13.

WO 2010/052416 The reaction in this second fast fluidized bed loop 2 is endothermic and uses the heat of solids from the first fast fluidized bed loop 1 to perform this release. The solids flow taken from the first fast fluidized bed loop 1 must therefore satisfy this need for heat. Then the solids freed of their oxygen is transferred via line 8 to the first loop fast fluidized bed 1 for a new cycle.
The temperature control of the second fluidized bed loop rapid 2 endothermic between 750 to 1150 C is provided by the supply of solids from the first fast fluidized bed loop 1 exothermic.
The installation includes a device for introducing fresh solids 9 in the first fast fluidized bed loop 1 and devices used solids extraction system 10, 11 of each fluidized bed loop fast 1, 2.
The gas streams 12, 13 from each fluidized bed loop 1, 2 are partially cooled in exchangers 14, 15 by example of water vapor type. The gaseous stream containing the air depleted of oxygen 12 from the first fast fluidized bed loop 1 is released to the atmosphere after cooling to 90 ° C and filtration at by means of a filtration device 17. The stream 13 of oxygen and scavenging gas with carbon dioxide and steam water from the second fast fluidized bed loop 2 is transferred to high temperature by a special jacket 16 with a double envelope towards the furnace 5C of the boiler 5 operating in oxy-combustion, in order to avoid any safety issues related to high oxygen transport temperature. The outer annular space of the double envelope of this sheath 16 under slight pressure contains carbon dioxide and water vapor from the boiler 5 operating in oxy-burning and cooling oxygen and hot sweep gas 13.

WO 2010/05241

7 PCT/FR2009/052112 Une partie de ce courant d'oxygène, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau peut être recyclée vers la première boucle à lit fluidisé
rapide 1 par mélange avec l'air 3 de fluidisation pour piloter l'autothermicité de l'ensemble et les niveaux de température de fonctionnement de chaque boucle à lit fluidisé rapide 1, 2, comme illustré en pointillés 3'. Ceci peut entraîner une légère perte de dioxyde de carbone à l'atmosphère par la sortie de la première boucle à lit fluidisé rapide mais procure un ajustement de réglage ultime de température d'ensemble.
Les oxydes mixtes à structures de pérovskites utilisés doivent posséder suffisamment de résistance mécanique pour la tenue à
l'abrasion et à l'érosion créées par la mise en fluidisation et les chocs, ainsi que posséder une granulométrie comprise entre 10 et 100 microns adaptée aux lits fluidisés rapides et à leur interconnexion. Compte tenu de la large plage de composition possible des pérovskites, il apparaît que les oxydes mixtes de structure Calcium Fer Titane, Calcium Cobalt Titane, Calcium Nickel Titane sont adaptées à ce transfert d'oxygène à
haute température. L'adjonction de cuivre et/ou de manganèse en mélange ou substitution au fer et au nickel est également proposée compte tenu de leurs propriétés d'oxydation.
Selon ce premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, la chaudière 5 est une chaudière à oxy-combustion comportant un foyer 5C alimenté en charbon 18 et équipé d'un dispositif de filtration 5A et d'un condenseur 58.
L'invention peut également s'appliquer à une chaudière à lit fluidisé rapide 5' également équipé d'un dispositif de filtration 5'A et d'un condenseur 5'8 comme représenté sur la figure 2. De façon classique, cette chaudière à lit fluidisé rapide comporte un foyer 5'C
dont la sortie est raccordée à un cyclone de séparation 5'D pourvu d'une conduite de retour des solides 5'E vers le foyer. 7 PCT / FR2009 / 052112 Part of this stream of oxygen, carbon dioxide and water vapor can be recycled to the first fluidized bed loop fast 1 by mixing with the fluidizing air 3 to drive the autothermicity of the whole and the temperature levels of operation of each fast fluidized bed loop 1, 2, as illustrated in dotted lines 3 '. This can result in a slight loss of dioxide of carbon to the atmosphere by the exit of the first loop to bed fluidized fast but provides an ultimate tuning adjustment of set temperature.
The mixed oxides with perovskite structures used must possess sufficient mechanical strength for holding at abrasion and erosion created by fluidization and shocks, as well as having a particle size of between 10 and 100 microns adapted to fast fluidized beds and their interconnection. Considering of the wide range of possible composition of perovskites, it appears mixed oxides of Calcium Iron Titanium, Calcium Cobalt Titanium, Calcium Nickel Titanium are suitable for this oxygen transfer to high temperature. The addition of copper and / or manganese mixing or substitution with iron and nickel is also proposed considering their oxidation properties.
According to this first embodiment illustrated in FIG.
boiler 5 is an oxy-combustion boiler having a firebox 5C supplied with coal 18 and equipped with a filtration device 5A and a condenser 58.
The invention can also be applied to a bed boiler fast fluidized 5 'also equipped with a 5'A filtration device and a condenser 5'8 as shown in FIG.
classic, this fast fluidized bed boiler has a focus 5'C
whose output is connected to a 5'D separation cyclone provided a return line of solids 5'E towards the hearth.

8 Les deux boucles à lit fluidisé rapide 1, 2 sont représentés en détail sur la figure 3.
Chacune est constituée d'un réacteur 1A, 2A dont la sortie est raccordée à un cyclone de séparation 1B, 2B pourvu d'une conduite de retour des solides 1C, 2C vers le réacteur qui est pourvue d'un siphon.
Le caractère exothermique de la réaction d'adsorption/absorption de l'oxygène dans la première boucle à lit fluidisé rapide 1 est contrôlé
par un échangeur 6A, 6B disposé sur le trajet des solides circulants dont le débit réglable permet d'ajuster précisément la température optimale d'adsorption dans la boucle à lit fluidisé rapide. Cet échangeur peut être disposé sur la conduite de retour 1C en aval du cyclone 1B, tel que l'échangeur 6A, et/ou être implanté dans le réacteur 1A, tel que l'échangeur 6B.
Afin de contrôler le degré d'oxygénation et de désoxygénation dans les solides transférés, le prélèvement des solides sur chaque boucle à lit fluidisé rapide 1, 2 par les conduites 7, 8 est effectué en bas du conduit de retour correspondant 1C, 2C en aval des cyclones 1B, 2B, de façon à ce que les solides soient restés suffisamment longtemps dans chaque zone réactionnelle en termes de température et de temps de séjour. 8 The two fast fluidized bed loops 1, 2 are represented in FIG.
detail in Figure 3.
Each consists of a reactor 1A, 2A whose output is connected to a separation cyclone 1B, 2B provided with a return solids 1C, 2C to the reactor which is provided with a siphon.
The exothermic nature of the adsorption / absorption reaction oxygen in the first fast fluidized bed loop 1 is controlled by an exchanger 6A, 6B arranged on the path of the circulating solids whose adjustable flow makes it possible to precisely adjust the temperature optimal adsorption in the fast fluidized bed loop. This exchanger may be disposed on the return line 1C downstream of cyclone 1B, such than the exchanger 6A, and / or be implanted in the reactor 1A, such as the exchanger 6B.
To control the degree of oxygenation and deoxygenation in the transferred solids, the removal of the solids on each fast fluidized bed loop 1, 2 through lines 7, 8 is carried out in bottom of the corresponding return duct 1C, 2C downstream of the cyclones 1B, 2B, so that the solids remained long enough in each reaction zone in terms of temperature and time stay.

Claims (10)

REVENDICATIONS 9 1. Procédé de production continue d'un gaz riche en oxygène pour l'alimentation d'une chaudière existante (5, 5') au moyen d'une installation comprenant deux boucles à lit fluidisé rapide, dont la première (1) est fluidisée par un gaz contenant de l'oxygène assurant une réaction exothermique et dont la seconde (2) est fluidisée par des gaz recyclés provenant de ladite chaudière (5, 5'), interconnectées (7, 8), afin de réaliser une boucle thermochimique contenant uniquement des particules d'oxydes mixtes à structure de pérovskites, chacune desdites boucles à lit fluidisé rapide (1, 2) comprenant un réacteur (1A, 2A) rempli desdites particules et connecté à un cyclone de séparation (1B, 211) et une conduite de retour (1C, 2C) des solides au réacteur en aval dudit cyclone. 1. Process for the continuous production of an oxygen-rich gas for supply an existing boiler (5, 5 ') by means of an installation comprising two rapid fluidized-bed loops, the first of which (1) is fluidized by a gas containing oxygen providing an exothermic reaction and the second (2) is fluidized by recycled gases from said boiler (5, 5 '), interconnected (7, 8), in order to achieve a thermochemical loop containing only mixed oxide particles with perovskite structure, each said fast fluidized bed loops (1, 2) comprising a reactor (1A, 2A) filled with said particles and connected to a separation cyclone (1B, 211) and a return line (1C, 2C) of the solids to the reactor downstream of said cyclone. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz contenant de l'oxygène est de l'air. 2. Method according to claim 1, characterized in that said gas containing of oxygen is air. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits gaz recyclés sont un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau provenant de ladite chaudière (5) fonctionnant en oxy-combustion ou de ladite chaudière à lit fluidisé
rapide (5'). 3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that said gases recycled are a mixture of carbon dioxide and water vapor from the said boiler (5) operating in oxy-combustion or said boiler bed fluidized fast (5 '). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le mélange d'oxygène, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau issu de ladite seconde boucle à lit fluidisé
rapide est transféré vers ladite chaudière (5) fonctionnant en oxy-combustion ou dans ladite chaudière à lit fluidisé rapide (5'). 4. Method according to claim 3, characterized in that the mixture of oxygen, carbon dioxide and water vapor from said second bed loop fluidized fast is transferred to said boiler (5) operating in oxy-combustion or in said fast fluidized bed boiler (5 '). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdites particules d'oxydes mixtes à structures de pérovskites ont une granulométrie comprise entre 10 et 100 microns. 5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that than said mixed oxide particles with perovskite structures have a particle size between 10 and 100 microns. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications J à 5, caractérisé en ce que lesdites particules d'oxydes mixtes à structures de pérovskites ont une composition Calcium Fer Titane, Calcium Cobalt Titane et/ou Calcium Nickel avec adjonction de cuivre et/ou de manganèse. 6. Method according to any one of claims J to 5, characterized in that than said mixed oxide particles with perovskite structures have a Composition Calcium Iron Titanium, Calcium Cobalt Titanium and / or Calcium Nickel with the addition of copper and / or manganese. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites boucles à lit fluidisé rapide (1, 2) fonctionnent à une température comprise entre 750 et 1150 °C. 7. Method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that than said fast fluidized bed loops (1, 2) operate at a temperature between 750 and 1150 ° C. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la température de ladite première boucle à lit fluidisé rapide (I) est contrôlée au moyen d'un échangeur (6A, 6B). 8. Process according to any one of Claims 1 to 7, characterized in that that the temperature of said first fast fluidized bed loop (I) is controlled at means of an exchanger (6A, 6B). 9. Installation pour la mise en uvre du procédé selon la revendication 8, et telle que définie dans la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur (6A) est disposé dans ladite conduite de retour (IC) de ladite première boucle à
lit fluidisé rapide (1). 9. Installation for the implementation of the method according to claim 8, and such as defined in claim 1, characterized in that said exchanger (6A) is disposed in said return line (IC) of said first loop to bed fast fluidized (1). 10. Installation pour la mise en uvre du procédé selon la revendication 8, et telle que définie dans la revendication 1, caractérisée en ce que ledit échangeur (6B) est implanté dans ledit réacteur (1A) de ladite première boucle à lit fluidisé
rapide (1). 10. Installation for the implementation of the method according to claim 8, and such as defined in claim 1, characterized in that said exchanger (6B) is implanted in said reactor (1A) of said first fluidized bed loop fast (1).
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