CA2747357A1 - Method and device for producing and purifying a synthesis gas - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un procédéde production et de purification d'un gaz de synthèse au moyen d'un combustible carboné, consistant à effectuer une gazéification dans un premier réacteur (1A) à une température comprise entre 780 et 1150°C et à effectuer une purification du gaz obtenu dans un deuxième réacteur (2A). Selon l'invention, -ladite gazéification est effectuée au moyen d'une première boucle de réacteur à lit fluidisé rapide (1) comportant ledit premier réacteur (1A) alimenté en oxydant, un premier séparateur cyclone associé (1B) et une première conduite de retour des solides (1C) vers ledit premier réacteur (1A), -ladite purification est effectuée au moyen d'une unique deuxième boucle de réacteur à lit fluidisé rapide (2) comportant ledit deuxième réacteur (2A) fluidisé par le gaz obtenu en sortie de gaz dudit premier séparateur cyclone (1B), un deuxième séparateur cyclone associé (2B) et une deuxième conduite de retour des solides (2C) vers ledit deuxième réacteur(2A), ledit deuxièmeréacteur (2A) fonctionnant à une température d'environ600°C en partie basse et à une température d'environ 400°C en partie haute.The invention relates to a process for producing and purifying a synthesis gas by means of a carbonaceous fuel, comprising gasifying a first reactor (1A) at a temperature of between 780 and 1150 ° C and purification of the gas obtained in a second reactor (2A). According to the invention, said gasification is effected by means of a first fast fluidized bed reactor loop (1) comprising said first reactor (1A) supplied with oxidant, a first associated cyclone separator (1B) and a first returning solids (1C) to said first reactor (1A), said purification is effected by means of a single second fast fluidized bed reactor loop (2) comprising said second reactor (2A) fluidized by the gas obtained at the outlet of said first cyclone separator (1B), a second cyclone separator (2B) and a second solids return pipe (2C) to said second reactor (2A), said second reactor (2A) operating at a temperature of about 600 ° C in the lower part and at a temperature of about 400 ° C in the upper part.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PRODUCTION ET DE PURIFICATION
DE GAZ DE SYNTHESE

L'invention concerne un procédé et un dispositif de production et de purification de gaz de synthèse.
La technologie de gazéification des combustibles carbonés d'origine fossile et non fossile est une étape incontournable dans le remplacement progressif des hydrocarbures actuels du type pétrole ou gaz naturel pour la production d'énergie, la production de carburants synthétiques et enfin la production de produits intermédiaires chimiques de synthèse. En particulier, la gazéification de biomasses est devenue stratégique, car elle offre une solution de remplacement valable sur le long terme, après épuisement des ressources de combustibles fossiles, tout en contrôlant les rejets de dioxyde de carbone dans l'atmosphère, qui sont jugés responsables du changement climatique à venir.
Pour réaliser cette gazéification, diverses voies sont possibles en fonction de la qualité finale recherchée pour le gaz : soit une gazéification à l'air dont le gaz produit offre un faible pouvoir calorifique inférieur (PCI) résultant de la présence de l'azote de l'air et qui n'est utilisé que pour des applications thermiques, soit une gazéification à
l'oxygène et à la vapeur d'eau, l'oxygène provenant d'une unité de séparation d'air dont le gaz produit, qui possède un PCI moyen, est utilisé, après extraction du dioxyde de carbone contenu, comme gaz de synthèse à monoxyde de carbone et hydrogène ou converti en hydrogène de façon ultime.
Enfin, il est possible de réaliser une gazéification en cycle thermochimique, sans besoin d'unité de production d'oxygène, dont le gaz produit possède un PCI moyen, qui peut être utilisé comme gaz de synthèse à monoxyde de carbone et hydrogène ou qui peut être converti en hydrogène après extraction du dioxyde de carbone contenu.
PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCTION AND PURIFICATION
OF SYNTHESIS GAS

The invention relates to a method and a device for producing and of synthesis gas purification.
Gasification technology for carbonaceous fuels of fossil and non-fossil origin is an essential step in the progressive replacement of current hydrocarbons of the oil or natural gas for energy production, fuel production synthetics and finally the production of chemical intermediates of synthesis. In particular, the gasification of biomass has become strategic as it offers a valuable alternative to long-term, after depleting fossil fuel resources, while controlling the release of carbon dioxide into the atmosphere, who are deemed responsible for future climate change.
To achieve this gasification, various ways are possible in depending on the final quality sought for the gas: either a gasification with air, the gas produced has a low calorific value (PCI) resulting from the presence of nitrogen from the air and which is not used only for thermal applications, ie gasification at oxygen and with water vapor, the oxygen coming from a unit of separation of air from which the product gas, which has a medium average used, after extraction of the contained carbon dioxide, as the carbon monoxide and hydrogen synthesis or converted into hydrogen in the end.
Finally, it is possible to perform a gasification cycle thermochemical, without the need for an oxygen production unit, the The product gas has a mean ICP, which can be used as carbon monoxide and hydrogen synthesis or that can be converted to hydrogen after extraction of the contained carbon dioxide.

2 Mais ces technologies de conversion de biomasse qui peuvent utiliser des lits fixes ou des lits fluidisés ont toutes un problème commun à résoudre qui est celui de la capture des alcalins et des goudrons fatals présents dans le gaz de synthèse contenant du CO, C02, H2, H20, CH4, voire N2 Si gazéification à l'air, et incompatibles avec de nombreuses utilisations suite aux corrosions et aux encrassements provoqués.
Il est connu que la vaporisation des alcalins de type Na20 et K20 contenus dans le combustible et notamment ses cendres s'effectue entre 780 et 1150 C. Par ailleurs, il est connu que la condensation des alcalins est effectuée en dessous de 600 C de température de gaz, tandis que la condensation des goudrons est effectuée en dessous de 400 C.
Le document de brevet US 3 804 606 décrit un système de production d'un combustible gazeux à faible teneur en soufre dans le but d'alimenter une centrale à turbines à gaz et à vapeur.
Ce système comporte un réacteur de séchage du charbon et deux étages de gazéification au moyen de deux réacteurs de gazéification en série en ce qui concerne le gaz et interconnectés en ce qui concerne le charbon, un premier réacteur de gazéification fonctionnant à une température de l'ordre de 1040 à 1260 C et un deuxième réacteur de gazéification fonctionnant à une température de l'ordre de 930 C. Le gaz résultant est traité par deux réacteurs de traitement dont le premier fonctionne à une température de l'ordre de 82 à 315 C et le deuxième à une température de l'ordre de 760 à
1090 C, également en série en ce qui concerne le gaz et interconnectés en ce qui concerne les solides, le gaz résultant étant introduit dans un séparateur cyclone, où les solides sont réintroduits dans le premier réacteur de gazéification et le gaz de synthèse purifié est transmis à
une centrale à turbine. De la chaux et du sulfure de calcium est
2 But these biomass conversion technologies that can use fixed beds or fluidized beds all have a problem common to solve which is that of the capture of alkaline and fatal tar present in the synthesis gas containing CO, CO2, H2, H2O, CH4, or even N2 If gasification in air, and incompatible with many uses due to corrosions and fouling provoked.
It is known that the vaporization of alkalines of Na20 and K20 type contained in the fuel and in particular its ashes are between 780 and 1150 C. Moreover, it is known that the condensation of alkali is carried out below 600 C gas temperature, while the condensation of tars is carried out below 400 C.
US Patent 3,804,606 discloses a system of production of gaseous fuel with low sulfur content in the purpose of powering a gas and steam turbine power plant.
This system includes a coal drying reactor and two stages of gasification by means of two reactors of gasification in series with respect to gas and interconnected in that coal, a first gasification reactor operating at a temperature of the order of 1040 to 1260 C and a second gasification reactor operating at a temperature of 930 C. The resulting gas is treated by two reactors of treatment whose first operates at a temperature of the order of 82 at 315 C and the second at a temperature of about 760 to 1090 C, also in series with regard to gas and interconnected solids, the resulting gas being introduced into a cyclone separator, where solids are reintroduced into the first gasification reactor and the purified synthesis gas is transmitted to a turbine power plant. Lime and calcium sulphide is

3 introduit en aval de ces deux réacteurs de traitement et le sulfure de calcium est extrait par gravité en amont de ces deux réacteurs de traitement.
Ces réacteurs sont des lits fluidisés de type dense à faible vitesse et à hauteur fixe, qui, faute de turbulence, de mélange transversal gaz/solides de forte intensité et de long temps de séjour, nécessitent une cascade de lits fluidisés avec de multiples interconnexions de transfert de gaz et de solides, qui sont complexes à construire et à
exploiter industriellement, car sujettes à des bouchages.
De plus, l'utilisation de sulfure de calcium est extrêmement problématique sur le plan environnemental et sanitaire, sachant qu'il s'agit d'un déchet classifié déchet dangereux dont l'élimination affecte économiquement ce procédé de façon négative.
Le but de l'invention est de produire un gaz de synthèse et de pouvoir supprimer à coût minimum la teneur en alcalins et goudrons dans ce gaz de synthèse, afin de ne pas dépasser une teneur de 5 ppm, ce qui revient à atteindre une réduction de ces composés supérieure à
95 à 99 % sachant que cette suppression doit être effectuée sur des gaz à haute température comprise entre 780 à 1150 C.
Pour ce faire, l'invention propose un procédé de production et de purification d'un gaz de synthèse au moyen d'un combustible carboné, consistant à effectuer une gazéification dans un premier réacteur à une température comprise entre 780 et 1150 C et à effectuer une purification du gaz obtenu dans un deuxième réacteur, caractérisé en ce que ladite gazéification est effectuée au moyen d'une première boucle de réacteur à lit fluidisé rapide comportant ledit premier réacteur alimenté en oxydant, un premier séparateur cyclone associé et une première conduite de retour des solides vers ledit premier réacteur,
3 downstream of these two process reactors and the sulphide of calcium is extracted by gravity upstream from these two reactors of treatment.
These reactors are fluidized beds of dense type at low speed and fixed height, which, due to turbulence, cross-mixing gas / solids of high intensity and long residence time, require a cascade of fluidized beds with multiple interconnections of transfer of gases and solids, which are complex to build and to exploit industrially, because subject to obstructions.
In addition, the use of calcium sulphide is extremely environmental and health problems, knowing that is a classified waste hazardous waste whose disposal affects economically this process in a negative way.
The object of the invention is to produce a synthesis gas and ability to remove at minimum cost the content of alkalis and tars in this synthesis gas, so as not to exceed a content of 5 ppm, which amounts to achieving a reduction of these compounds greater than 95 to 99% knowing that this deletion must be carried out on high temperature gas between 780 to 1150 C.
For this purpose, the invention proposes a method of producing and purification of a synthesis gas by means of a carbonaceous fuel, of gasifying in a first reactor at a temperature of temperature between 780 and 1150 C and to carry out a purification of the gas obtained in a second reactor, characterized in that than said gasification is effected by means of a first fast fluidized bed reactor loop including said first reactor oxidant, a first associated cyclone separator and a first return line of the solids to said first reactor,

4 ladite purification est effectuée au moyen d'une unique deuxième boucle de réacteur à lit fluidisé rapide comportant ledit deuxième réacteur fluidisé par le gaz obtenu en sortie de gaz dudit premier séparateur cyclone, un deuxième séparateur cyclone associé et une deuxième conduite de retour des solides vers ledit deuxième réacteur, ledit deuxième réacteur fonctionnant à une température d'environ 600 C en partie basse et à une température d'environ 400 C
en partie haute.
Selon un mode de réalisation, ledit oxydant est constitué de particules solides porteuses d'oxygène et en ce que ledit premier réacteur est fluidisé par un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau.
De préférence, lesdites particules solides porteuses d'oxygène sont constituées par un oxyde métallique à base d'oxydes purs ou mélangés de fer, nickel, manganèse et/ou titane.
Avantageusement, lesdites particules solides porteuses d'oxygène circulent entre ladite première boucle à lit fluidisé rapide et une troisième boucle à lit fluidisé rapide d'oxydation comportant un troisième réacteur, un troisième séparateur cyclone associé et une troisième conduite de retour des solides vers ledit troisième réacteur et interconnectée à ladite première boucle à lit fluidisé rapide, pour former un cycle thermochimique.
L'invention concerne également une installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisée en ce que ledit deuxième réacteur est disposé au-dessus dudit premier séparateur cyclone, la sortie de gaz dudit premier séparateur cyclone constituant le bas dudit deuxième réacteur.
Il est ainsi réalisé un empilement compact des deux réacteurs qui minimise les gaines de liaison de gaz entre réacteurs.

L'invention concerne également une installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un tel procédé caractérisée en ce que ledit deuxième réacteur comporte au moins un échangeur de refroidissement de sa température en partie
4 said purification is carried out by means of a single second fast fluidized bed reactor loop having said second fluidized reactor by the gas obtained at the gas outlet of said first cyclone separator, a second associated cyclone separator and a second conduit for returning solids to said second reactor, said second reactor operating at a temperature about 600 C in the lower part and at a temperature of about 400 C
in the upper part.
According to one embodiment, said oxidant consists of solid particles carrying oxygen and in that said first reactor is fluidized by a mixture of carbon dioxide and water vapour.
Preferably, said solid particles carrying oxygen consist of a metal oxide based on pure oxides or mixed with iron, nickel, manganese and / or titanium.
Advantageously, said solid carrier particles of oxygen flow between said first fast fluidized bed loop and a third fast fluidized bed oxidation loop with a third reactor, a third associated cyclone separator and a third return line of the solids to said third reactor and interconnected with said first fast fluidized bed loop, to form a thermochemical cycle.
The invention also relates to a production facility and of purification of a synthesis gas, for the implementation of such a characterized in that said second reactor is disposed above said first cyclone separator, the gas outlet of said first cyclone separator constituting the bottom of said second reactor.
It is thus realized a compact stack of the two reactors which minimizes the gas connection sheaths between reactors.

The invention also relates to a production facility and of purification of a synthesis gas, for the implementation of such a characterized in that said second reactor comprises at least minus a heat exchanger of its temperature in part

5 haute.
L'invention concerne également une installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un tel procédé, caractérisée en ce que des conduites d'interconnexion sont disposées entre la sortie d'un premier siphon agencé sur la première conduite de retour et ledit troisième réacteur et entre la sortie d'un troisième siphon agencé sur la troisième conduite de retour et ledit troisième réacteur.
L'invention est décrite ci-après plus en détail à l'aide de figure ne représentant que des modes de réalisation préférés de l'invention.
La figure 1 est une vue en coupe schématique en coupe verticale d'une installation pour la mise en oeuvre d'un premier mode de réalisation conforme à l'invention.
La figure 2 est une vue en coupe schématique en coupe verticale d'une installation pour la mise en oeuvre d'un second mode de réalisation conforme à l'invention.
Les figures 3 et 4 sont des vues en coupe verticale de détail.
Comme illustré sur les figures 1 et 2, l'invention propose un procédé de production et de purification d'un gaz de synthèse au moyen d'un combustible carboné, consistant effectuer une gazéification dans un premier réacteur 1A à lit fluidisé rapide dans lequel circulent des particules solides d'un diamètre médian d'environ 120 microns à une température comprise entre 780 et 1150 C, dans lequel est injecté le combustible solide ou liquide ou gazeux à convertir et à effectuer une purification du gaz obtenu dans un deuxième réacteur 2A alimenté en particules solides d'un diamètre médian d'environ 10 à 40 microns.
5 high.
The invention also relates to a production facility and of purification of a synthesis gas, for the implementation of such a characterized in that interconnecting lines are disposed between the outlet of a first siphon arranged on the first return pipe and said third reactor and between the outlet of a third siphon arranged on the third return line and said third reactor.
The invention is described below in more detail using FIG.
representing only preferred embodiments of the invention.
Figure 1 is a schematic sectional vertical sectional view of an installation for the implementation of a first mode of embodiment according to the invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view in vertical section of an installation for the implementation of a second mode of embodiment according to the invention.
Figures 3 and 4 are vertical sectional views of detail.
As illustrated in FIGS. 1 and 2, the invention proposes a process for producing and purifying a synthesis gas by means of of carbonaceous fuel, consisting in gasification in a first fast fluidized bed reactor 1A in which circulate solid particles with a median diameter of about 120 microns at a temperature between 780 and 1150 C, in which is injected the solid or liquid or gaseous fuel to be converted and purification of the gas obtained in a second reactor 2A supplied with solid particles with a median diameter of about 10 to 40 microns.

6 Cette gazéification est effectuée au moyen d'une première boucle de réacteur à lit fluidisé rapide 1 comportant ce premier réacteur 1A de conversion auto-thermique, c'est-à-dire ne nécessitant pas d'apport externe de chaleur pour effectuer les réactions de conversion thermochimique de nature endothermique, alimenté en oxydant, un premier séparateur cyclone 1B associé et une première conduite de retour 1C des solides vers le premier réacteur 1A.
La gazéification des combustibles carbonés, fossiles ou non fossiles de type biomasses, sous forme solide, liquide, pâteuse ou gazeuse peut être réalisée à pression atmosphérique ou sous pression, si besoin est, pour alimenter une turbine à gaz ou une synthèse chimique.
Dans l'exemple représenté où le premier réacteur 1A garni de réfractaire isolant est à pression atmosphérique, le combustible solide est introduit par un puits gravitaire 6 en sortie d'un siphon latéral de solides 1D équipant la première conduite de retour 1C, vers le bas du premier réacteur 1A. Les cendres du combustible introduit et le lit usagé
sont partiellement extraits par la conduite 1F.
Le gaz brut de synthèse produit à une température de 780 à
1150 C par conversion auto-thermique du combustible avec l'oxydant dans le premier réacteur 1A sort par la jupe du premier séparateur cyclone 1B.
Pour diminuer les teneurs en goudrons, un prétraitement du gaz brut de synthèse peut être effectué par une injection d'oxydant dans la partie supérieure de la gaine de liaison entre le premier réacteur 1A et le premier séparateur cyclone 1B, à proximité immédiate de l'entrée du séparateur cyclone, pour augmenter la température du gaz, avant mise en turbulence et séjour dans le premier séparateur cyclone 1B.
La purification est effectuée au moyen d'une unique deuxième boucle de réacteur à lit fluidisé rapide 2 comportant ce deuxième
6 This gasification is carried out by means of a first loop of a fast fluidized bed reactor 1 comprising this first reactor 1A of auto-thermal conversion, that is to say not requiring input external heat to perform the conversion reactions thermochemical endothermic nature, fed with oxidant, a first cyclone separator 1B associated and a first conduct of 1C return of the solids to the first reactor 1A.
Gasification of carbon fuels, fossil or non-fossil Biomass type fossils, in solid, liquid, pasty or gaseous can be carried out at atmospheric pressure or under pressure, if necessary, to power a gas turbine or a synthesis chemical.
In the example shown where the first reactor 1A furnished with insulating refractory is at atmospheric pressure, the solid fuel is introduced by a gravity well 6 at the outlet of a lateral siphon of 1D solids equipping the first return line 1C, down the first reactor 1A. Ashes of the fuel introduced and the used bed are partially extracted by the 1F pipe.
Synthetic raw gas produced at a temperature of 780 to 1150 C by auto-thermal conversion of fuel with oxidant in the first reactor 1A comes out through the skirt of the first separator cyclone 1B.
To reduce the tar contents, a pretreatment of the gas synthetic crude can be made by an oxidant injection into the upper part of the connecting sheath between the first reactor 1A and the first cyclone separator 1B, in the immediate vicinity of the entrance to the cyclone separator, to increase the temperature of the gas, before setting in turbulence and residence in the first cyclone separator 1B.
The purification is carried out by means of a single second fast fluidized bed reactor loop 2 having this second

7 réacteur 2A fluidisé par le gaz obtenu en sortie de gaz du premier séparateur cyclone 1B, un deuxième séparateur cyclone associé 2B et une deuxième conduite de retour 2C des solides vers le deuxième réacteur 2A équipé d'un siphon latéral 2D. Le deuxième réacteur 2A
fonctionne à une température d'environ 600 C en partie basse et à une température d'environ 400 C en partie haute par l'utilisation d'échangeurs dans ce deuxième réacteur, permettant de refroidir par des solides froids le gaz à purifier afin de provoquer la condensation des alcalins et des goudrons.
Un apport de particules solides 10 est effectué en sortie de ce deuxième siphon 2D et une extraction permanente de ces particules 11 recyclées vers le premier réacteur 1A est effectuée au bas de ce siphon.
Les particules du deuxième réacteur 2A peuvent donc être une combinaison de particules introduites extérieurement et de particules provenant de la fuite du deuxième séparateur cyclone 2B de rendement plus élevé que le premier cyclone 1B, afin de recirculer vers le réacteur 2A ces fines perdues par le premier cyclone 1B.
Les solides en sortie du deuxième cyclone 2B, sont à une température largement inférieure à la température du gaz brut de synthèse fluidisant le deuxième réacteur 2A, ce qui permet d'atteindre la température de 600 C en partie basse pourvue de matériau réfractaire du deuxième réacteur 2A, pour condenser les alcalins sur le support de lit de particules fines en circulation. Le gaz de synthèse refroidi est transporté verticalement de façon ascendante à travers au moins un échangeur immergé 4 de refroidissement disposé dans le second réacteur 2A, de façon à refroidir à nouveau le gaz de synthèse à
la température de 400 C. Un tel refroidissement axial de l'écoulement en deux étapes résulte également des solides froids recirculés dont le débit dépend de l'inventaire en solides dans le dit deuxième réacteur ajusté par l'apport et l'extraction de particules solides. Cette partie
7 reactor 2A fluidized by the gas obtained at the gas outlet of the first cyclone separator 1B, a second associated cyclone separator 2B and a second return pipe 2C solids to the second 2A reactor equipped with a 2D side siphon. The second reactor 2A
operates at a temperature of about 600 C in the lower part and at a temperature of about 400 C in the upper part by the use exchangers in this second reactor, allowing cooling by cold solids the gas to be purified in order to cause the condensation of alkalis and tars.
A contribution of solid particles 10 is made at the outlet of this second 2D siphon and permanent extraction of these particles 11 recycled to the first reactor 1A is performed at the bottom of this siphon.
The particles of the second reactor 2A can therefore be a combination of externally introduced particles and particles from the leakage of the second efficiency cyclone separator 2B
higher than the first cyclone 1B, to recirculate to the reactor 2A these fines lost by the first cyclone 1B.
The solids at the outlet of the second cyclone 2B are at a temperature well below the temperature of the raw gas of fluidizing the second reactor 2A, which makes it possible to reach the temperature of 600 C in the lower part provided with material refractory of the second reactor 2A, to condense the alkalis on the bed support of fine particles in circulation. Synthesis gas cooled is transported vertically upward through to minus a submerged heat exchanger 4 arranged in the second reactor 2A, so as to cool again the synthesis gas to the temperature of 400 C. Such axial cooling of the flow in two stages also results from recirculated cold solids whose flow depends on the inventory in solids in the said second reactor adjusted by the intake and extraction of solid particles. This part

8 supérieure du deuxième réacteur 2A n'est pas garni de réfractaire isolant, ce qui permet de contribuer au refroidissement du gaz par ses parois refroidies constituées de tubes de refroidissement jointés par des ailettes soudées.
L'échangeur 4 peut être constitué de panneaux de tubes jointifs disposés transversalement dans le deuxième réacteur 2A à l'écoulement chargé de gaz de synthèse, sachant que la grande finesse des particules en circulation ne provoquera pas d'érosion des parties métalliques. Ces panneaux d'échangeur 4 peuvent être constitués de plusieurs panneaux sur la hauteur du deuxième réacteur 2A avec des retours de solides du deuxième siphon 2D entre ces panneaux à des hauteurs intermédiaires du deuxième réacteur 2A.
En sortie des gaz du deuxième séparateur cyclone 2B, le gaz de synthèse purifié et refroidi à 400 C est transféré par une tuyauterie ou une gaine 7 vers son utilisation qui peut être soit de nature thermique (combustion en moteur ou turbine), soit de nature procédé pour effectuer des synthèses de type carburants liquides dont les biocarburants.
Le deuxième réacteur 2A est disposé au-dessus du premier séparateur cyclone 1B, la sortie de gaz de ce premier séparateur cyclone 1B constituant le bas du deuxième réacteur 2A.
Selon le premier mode de réalisation illustré sur la figure 1, l'oxydant est de l'air éventuellement enrichi en l'oxygène ou un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, fluidisant le premier réacteur 1A. Les particules solides circulant dans le premier réacteur (1A) sont constitués des cendres et des inertes du combustible introduit dont la granulométrie a été préparée de façon appropriée pour rendre possible sa fluidisation, dans le cas d'un combustible solide, et par un matériau d'appoint de ce lit d'un diamètre médian de 120 microns environ. Ce WO 2010/07649
8 upper of the second reactor 2A is not lined with refractory insulation, which contributes to the cooling of the gas by its cooled walls consisting of cooling tubes joined by welded fins.
The exchanger 4 may consist of panels of contiguous tubes arranged transversely in the second reactor 2A to the flow charged with synthesis gas, knowing that the great fineness of the particles in circulation will not cause erosion of the metal parts. These exchanger panels 4 may consist of several panels on the height of the second reactor 2A with solid returns of the second 2D siphon between these panels at intermediate heights of the second reactor 2A.
At the outlet of the gases of the second cyclone separator 2B, the gas of synthesis purified and cooled to 400 C is transferred by piping or a sheath 7 towards its use which can be of a thermal nature (combustion engine or turbine), either of a process nature for carry out liquid fuel type syntheses whose biofuels.
The second reactor 2A is disposed above the first cyclone separator 1B, the gas outlet of this first separator cyclone 1B constituting the bottom of the second reactor 2A.
According to the first embodiment illustrated in FIG.
the oxidant is air possibly enriched with oxygen or a mixture of oxygen and water vapor, fluidizing the first reactor 1A. The solid particles circulating in the first reactor (1A) are consisting of ash and inert fuel introduced granulometry has been prepared appropriately to make it possible its fluidization, in the case of a solid fuel, and by a material of this bed with a median diameter of about 120 microns. This WO 2010/07649

9 PCT/FR2009/052563 matériau d'appoint est de préférence soit un sable, soit un calcaire, soit une dolomie, soit une argile alumineuse.
Selon le second mode de réalisation illustré sur la figure 2, l'oxydant est constitué de particules solides porteuses d'oxygène constituées par un oxyde métallique à base d'oxydes purs ou mélangés de fer, nickel, manganèse et/ou titane et le premier réacteur 1A est fluidisé par un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau.
Ces particules solides porteuses d'oxygène circulent entre la première boucle à lit fluidisé rapide 1 et une troisième boucle à lit fluidisé rapide d'oxydation 3 comportant un troisième réacteur 3A
fluidisée à l'air, un troisième séparateur cyclone associé 3B et une troisième conduite de retour des solides 3C avec un siphon latéral de solides 3D vers le troisième réacteur 3A et interconnectée à la première boucle à lit fluidisé rapide 1, pour former un cycle thermochimique.
Le troisième réacteur d'oxydation 3A est associé à des échangeurs 8 pour absorber l'exo-thermicité éventuelle de l'oxydation.
De l'air appauvri en oxygène 9 sort de la jupe du troisième séparateur cyclone 3C, pour refroidissement par récupération d'énergie, filtration et rejet à l'atmosphère.
Les conduites d'interconnexion 5A, 5B sont disposées entre la sortie d'un premier siphon 5C agencé sur la première conduite de retour 1C et le troisième réacteur 3A et entre la sortie d'un troisième siphon 5D agencé sur la troisième conduite de retour 3C et le premier réacteur 1A.
En variante, le troisième réacteur 3A peut être un lit dense ou un lit mobile.
La figure 3 représente en détail un siphon latéral tel que le siphon 2D équipant la deuxième boucle à lit fluidisé rapide 2 ou le siphon 1D équipant la première boucle à lit fluidisé rapide 1 selon le premier mode de réalisation (figure 1).

Un tel siphon latéral de solides 20 est constitué d'un tronçon 25 vertical de gaine ou de tuyauterie suivi d'un coude 23 incliné entre 45 et 67,5 , et de préférence à 45 , puis d'un té latéral 21, présentant une course verticale qui est suivie d'un changement de direction de 5 292,5 à 315 par un deuxième té latéral 22 et un coude 24 ayant une sortie verticale 26, et de préférence à 315 , avec une entrée des solides ES et une sortie des solides SS. De ce fait, la quantité de gaz fluidisation GF d'un tel siphon est minimisée et la construction sous pression d'un tel siphon est simplifié par l'emploi d'éléments standards
9 PCT / FR2009 / 052563 make-up material is preferably either sand or limestone or a dolomite, an aluminous clay.
According to the second embodiment illustrated in FIG.
the oxidant consists of solid particles carrying oxygen consisting of a metal oxide based on pure or mixed oxides of iron, nickel, manganese and / or titanium and the first reactor 1A is fluidized by a mixture of carbon dioxide and water vapor.
These solid particles carrying oxygen circulate between the first fast fluidized bed loop 1 and a third bed loop rapid fluidization of oxidation 3 comprising a third reactor 3A
fluidized with air, a third associated cyclone separator 3B and a third return line of 3C solids with a lateral siphon of solid 3D to the third reactor 3A and interconnected to the first fast fluidized bed loop 1, to form a thermochemical cycle.
The third oxidation reactor 3A is associated with exchangers 8 to absorb the possible exo-thermicity of the oxidation.
Air depleted in oxygen 9 comes out of the skirt of the third cyclone separator 3C, for cooling by energy recovery, filtration and discharge to the atmosphere.
Interconnection lines 5A, 5B are arranged between the exit of a first siphon 5C arranged on the first return pipe 1C and the third reactor 3A and between the exit of a third siphon 5D arranged on the third return line 3C and the first reactor 1A.
Alternatively, the third reactor 3A may be a dense bed or a moving bed.
FIG. 3 represents in detail a lateral siphon such as the 2D siphon equipping the second fast fluidized bed loop 2 or the 1D siphon equipping the first fast fluidized bed loop 1 according to the first embodiment (Figure 1).

Such a lateral siphon of solids 20 consists of a section 25 vertical sheath or pipe followed by a bend 23 inclined between 45 and 67.5, and preferably 45, then a lateral tee 21, having a vertical stroke which is followed by a change of direction of 5 292.5 to 315 by a second lateral tee 22 and a bend 24 having a vertical outlet 26, and preferably at 315, with a solids inlet ES and SS solid output. As a result, the amount of gas GF fluidization of such a siphon is minimized and the construction under pressure of such a siphon is simplified by the use of standard elements

10 de tuyauterie du type deux tés 21, 22 latéral entre 45 et 67,5 , et de préférence à 45 , et deux coudes 23, 24 entre 45 et 67,5 , et de préférence à 45 , avec un tronçon droit 25, 26. Le siphon latéral de solides est muni d'un seul système de mise en fluidisation GF, à la base du té 21.
La figure 4 représente en détail un double siphon latéral tel que les siphons 3D, 5D équipant la troisième boucle à lit fluidisé rapide 3 ou les siphons 1D, 5C équipant la première boucle à lit fluidisé rapide 1 selon le second mode de réalisation (figure 2).
Un tel double siphon latéral 30 équipant lesdits premier et troisième siphons 5C, 5D est constitué par un tronçon vertical de gaine ou de tuyauterie suivi d'un Y 31 incliné entre 45 et 67,5 , et de préférence à 45 , puis d'un té latéral 32, 33 présentant une course verticale qui est suivie d'un changement de direction de 292,5 à 315 par un deuxième té latéral 34, 35 et un coude 36, 37 ayant une sortie verticale 37, 38, et de préférence à 315 . Le double siphon possède une entrée des solides ES et une double sortie des solides SS et un système de mise en fluidisation GF à la base des composants 31, 32, 33. De ce fait, la quantité de gaz fluidisation GF d'un tel siphon est minimisée et la construction sous pression d'un tel siphon est simplifiée par l'emploi d'éléments standards de tuyauterie du type Y 31 et deux tés 32, 33
10 piping type two tees 21, 22 lateral between 45 and 67.5, and preferably at 45, and two elbows 23, 24 between 45 and 67.5, and preferably at 45, with a straight section 25, 26. The side siphon of solids is equipped with a single fluidizing system GF, at the base from tee 21.
FIG. 4 shows in detail a double side siphon such as 3D siphons, 5D equipping the third fast fluidized bed loop 3 or the siphons 1D, 5C equipping the first fast fluidized bed loop 1 according to the second embodiment (Figure 2).
Such a double side siphon 30 equipping said first and third siphons 5C, 5D is constituted by a vertical section of sheath or piping followed by a Y 31 inclined between 45 and 67.5, and preferably 45, then a lateral tee 32, 33 presenting a race which is followed by a change in direction from 292.5 to 315 by a second lateral tee 34, 35 and a bend 36, 37 having an exit vertical 37, 38, and preferably 315. The double siphon has a solid ES input and a double SS solid output and a system of fluidization GF at the base of the components 31, 32, 33.
fact, the amount of GF fluidization gas of such a siphon is minimized and the construction under pressure of such a siphon is simplified by the use of standard elements of piping type Y 31 and two tees 32, 33

11 latéraux à 45 degrés suivis à nouveau de deux tés latéraux à 45 34, 35 et de deux coudes 36, 37 entre 45 et 67,5 , et de préférence à 45 , avec un tronçon droit 37, 38. Le siphon latéral de solides est muni de trois systèmes de mise en fluidisation 40, 41, 42 dont le central 42 est compartimenté par une paroi interne. 11 lateral 45 degrees followed again by two lateral tees at 45 34, 35 and two elbows 36, 37 between 45 and 67.5, and preferably 45, with a straight section 37, 38. The lateral siphon of solids is provided with three fluidization systems 40, 41, 42 whose central 42 is compartmentalized by an inner wall.

Claims (16)

1. Procédé de production et de purification d'un gaz de synthèse au moyen d'un combustible carboné, consistant à
effectuer une gazéification dans un premier réacteur (1A) à une température comprise entre 780 et 1150°C et à effectuer une purification du gaz obtenu dans un deuxième réacteur (2A), caractérisé en ce que ladite gazéification est effectuée au moyen d'une première boucle de réacteur à lit fluidisé rapide (1) comportant ledit premier réacteur (1A) alimenté en oxydant, un premier séparateur cyclone associé (1B) et une première conduite de retour des solides (1C) vers ledit premier réacteur (1A), ladite purification est effectuée au moyen d'une unique deuxième boucle de réacteur à lit fluidisé rapide (2) comportant ledit deuxième réacteur (2A) fluidisé par le gaz obtenu en sortie de gaz dudit premier séparateur cyclone (1B), un deuxième séparateur cyclone associé (2B) et une deuxième conduite de retour des solides (2C) vers ledit deuxième réacteur (2A), ledit deuxième réacteur (2A) fonctionnant à une température d'environ 600°C en partie basse et à une température d'environ 400°C en partie haute.
1. Process for producing and purifying a gas synthesis using a carbon fuel, consisting of gasification in a first reactor (1A) to a temperature between 780 and 1150 ° C and to carry out a purification of the gas obtained in a second reactor (2A), characterized in that said gasification is effected by means of a first loop fast fluidized bed reactor (1) comprising said first reactor (1A) fed with oxidant, a first cyclone separator associated (1B) and a first solid return line (1C) to said first reactor (1A), said purification is carried out by means of a single second fast fluidized bed reactor loop (2) having said second reactor (2A) fluidized by the gas obtained at the gas outlet said first cyclone separator (1B), a second separator associated cyclone (2B) and a second return solids (2C) to said second reactor (2A), said second reactor (2A) operating at a temperature about 600 ° C in the lower part and at a temperature of about 400 ° C in the upper part.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une conversion auto-thermique est réalisée dans ledit premier réacteur (1A). 2. Method according to claim 1, characterized in that that an auto-thermal conversion is carried out in said first reactor (1A). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que des particules solides d'un diamètre médian d'environ 120 microns circulent dans ledit premier réacteur (1A). 3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that solid particles of a median diameter about 120 microns circulate in said first reactor (1A). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit deuxième réacteur (2A) est alimenté

en particules solides d'un diamètre médian d'environ 10 à 40 microns.
4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said second reactor (2A) is powered solid particles with a median diameter of about 10 to 40 microns.
5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit oxydant est de l'air éventuellement enrichi en l'oxygène ou un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, fluidisant ledit premier réacteur. 5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that said oxidant is possibly air enriched with oxygen or a mixture of oxygen and water vapor, fluidizing said first reactor. 6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé
en ce que des particules solides d'un matériau d'appoint circulent dans ledit premier réacteur.
6. Method according to the preceding claim, characterized in that solid particles of auxiliary material circulate in said first reactor.
7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé
en ce que ledit oxydant est constitué de particules solides porteuses d'oxygène et en ce que ledit premier réacteur (1A) est fluidisé par un mélange de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau.
7. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that said oxidant consists of solid particles oxygen carriers and in that said first reactor (1A) is fluidized by a mixture of carbon dioxide and steam of water.
8. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé
en ce que lesdites particules solides porteuses d'oxygène sont constituées par un oxyde métallique à base d'oxydes purs ou mélangés de fer, nickel, manganèse et/ou titane.
8. Method according to the preceding claim, characterized in that said solid particles carrying oxygen are consisting of a metal oxide based on pure oxides or mixed with iron, nickel, manganese and / or titanium.
9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que lesdites particules solides porteuses d'oxygène circulent entre ladite première boucle à lit fluidisé rapide (1) et une troisième boucle à lit fluidisé rapide d'oxydation (3) comportant un troisième réacteur (3A), un troisième séparateur cyclone associé
(3B) et une troisième conduite de retour des solides (3C) vers ledit troisième réacteur (3A) et interconnectée à ladite première boucle à lit fluidisé rapide (1), pour former un cycle thermochimique.
9. Process according to claim 7 or 8, characterized in that that said solid particles carrying oxygen circulate between said first fast fluidized bed loop (1) and a third rapid fluidized bed oxidation loop (3) having a third reactor (3A), a third associated cyclone separator (3B) and a third return line of solids (3C) to said third reactor (3A) and interconnected with said first fast fluidized bed loop (1) to form a cycle thermochemical.
10. Installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit deuxième réacteur (2A) est disposé au-dessus dudit premier séparateur cyclone (1B), la sortie de gaz dudit premier séparateur cyclone (1B) constituant le bas dudit deuxième réacteur (2A). 10. Installation for the production and purification of a gas synthesis, for the implementation of a method according to one of the preceding claims, characterized in that said second reactor (2A) is disposed above said first separator cyclone (1B), the gas outlet of said first cyclone separator (1B) constituting the bottom of said second reactor (2A). 11. Installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon l'une des revendications 1 à 9 ou selon la revendication 10, caractérisée en ce que ledit deuxième réacteur (2A) comporte au moins un échangeur (4) de refroidissement de sa température en partie haute. 11. Installation for the production and purification of a gas synthesis, for the implementation of a method according to one of the 1 to 9 or according to claim 10, characterized in that said second reactor (2A) comprises at least one exchanger (4) for cooling its temperature in part high. 12. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit deuxième réacteur (2A) comporte une partie basse pourvue de matériau réfractaire et une partie haute pourvue de tubes de refroidissement. 12. Installation according to the preceding claim, characterized in that said second reactor (2A) comprises a lower part provided with refractory material and an upper part provided with cooling tubes. 13. Installation de production et de purification d'un gaz de synthèse, pour la mise en oeuvre d'un procédé selon la revendication 9, caractérisée en ce que des conduites d'interconnexion (5A, 5B) sont disposées entre la sortie d'un premier siphon (5C) agencé sur la première conduite de retour (1C) et ledit troisième réacteur (3A) et entre la sortie d'un troisième siphon (5D) agencé sur la troisième conduite de retour (3C) et ledit premier réacteur (1A). 13. Installation for the production and purification of a gas synthesis, for the implementation of a method according to claim 9, characterized in that interconnection (5A, 5B) are arranged between the output of a first siphon (5C) arranged on the first return pipe (1C) and said third reactor (3A) and between the output of a third siphon (5D) arranged on the third return pipe (3C) and said first reactor (1A). 14. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que lesdits premier et troisième siphons (5C, 5D) sont constitués par un tronçon vertical (25) de tuyauterie suivi d'un coude (23) incliné entre 45° et 67,5°, puis d'un té
latéral (21) présentant une course verticale qui est suivie d'un changement de direction de 292,5 à 315° par un deuxième té
latéral (22) et un coude (24) ayant une sortie verticale (26), et en ce que lesdits siphons possèdent une entrée des solides (ES), une
14. Installation according to the preceding claim, characterized in that said first and third siphons (5C, 5D) are constituted by a vertical section (25) of piping followed by an elbow (23) inclined between 45 ° and 67.5 °, then a tee side (21) having a vertical stroke which is followed by a change of direction from 292.5 to 315 ° by a second tee side (22) and an elbow (24) having a vertical outlet (26), and what said siphons have an input of solids (ES), a
15 sortie des solides (SS) et un seul système de mise en fluidisation (GF).

15. Installation selon la revendication 13 ou 14, caractérisé
en ce que ladite première conduite de retour (1C) et ladite troisième conduite de retour (3C) sont équipées d'un double siphon latéral (30).
15 solids output (SS) and a single fluidization system (GF).

15. Installation according to claim 13 or 14, characterized in that said first return line (1C) and said third return line (3C) are equipped with a double lateral siphon (30).
16. Installation selon la revendication précédente, caractérisée en ce que ledit double siphon latéral (30) est constitué par un tronçon vertical tuyauterie suivi d'un Y (31) incliné entre 45° et 67,5°, puis d'un té latéral (32, 33) présentant une course verticale qui est suivie d'un changement de direction de 292,5 à 315° par un deuxième té latéral (34, 35) et un coude (36, 37) ayant une sortie verticale (37, 38), et en ce que ledit double siphon possède une entrée des solides (ES), une double sortie des solides (SS) et un système de mise en fluidisation (GF). 16. Installation according to the preceding claim, characterized in that said double side siphon (30) is consisting of a vertical pipe section followed by a Y (31) inclined between 45 ° and 67,5 °, then with a lateral tee (32,33) with a vertical stroke that is followed by a change of direction from 292.5 to 315 ° by a second lateral tee (34, 35) and an elbow (36, 37) having a vertical output (37, 38), and that said double siphon has a solids inlet (ES), a double solids outlet (SS) and a fluidizing system (GF).
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