Procédé de gazéification de fines de combustibles solides. Dans le brevet N' 291145 est. décrit et revendiqué un procédé de gazéification de fines de combustibles solides dans une cham bre dont la zone de gazéification présente une section allant en s'élargissant de bas en haut, c'est-à-dire en forme de cône ou de pyramide, la pointe en bas, et où le combustible est maintenu en suspension par l'agent gazeux de gazéification (air, oxygène, vapeur, etc.), la température de la zone de gazéification étant maintenue telle que les cendres subissent un début clé ramollissement.
En outre, pour que le procédé soit économique, la chaleur sensible des gaz sortant clé la zone de gazéification est utilisée au réchauffage de l'agent de gazéifi cation, qui peut. ainsi entrer dans la zone de gazéification à une température voisine clé celle qui règne dans cette zone.
Comme la. température de la zone de ga- zéifieation est. assez élevée, de l'ordre de 1"00 ,, . 1400 suivant le combustible traité, l'éehan- geur doit. être construit. en métaux spéciaux qui, dans l'état actuel clé la technique, Pon tent Plier et ne permettent. pas d'atteindre sans grandes complications les températures vou lues. La présente invention permet de remé dier à cet: inconvénient.
Elle a pour objet un procédé de --gazéification de fines de combus tibles solides, présentant tous les caractères du procédé du brevet. principal, et caractérisé par l'utilisation de la chaleur sensible des gaz sor tant de la. zone de gazéification au réchauf- fage non seulement de l'agent de gazéifiea- tion, mais aussi du combustible à gazéifier, le réchauffage de ce combustible s'effectuant dans au moins un étage où le combustible est maintenu à l'état fluidisé dense par un cou rant desdits gaz.
On utilise avantageusement, pour exécuter le présent procédé, une colonne de fluidisation de l'un des types décrits clans le brevet l14- 290580. Dans une telle colonne, le charbon est maintenu en suspension, sous forme de couches fluidisées en phase dense, au moyen d'un courant ascendant du gaz produit, le charbon passant par gravité d'une couche à la couche inférieure et le gaz passant à la couche supérieure.
On peut envisager clé faire passer une partie du gaz dans une telle colonne, l'autre servant à réchauffer l'agent de gazéification dans un échangeur spécialement prévu pour cet usage, échangeur tubulaire clé type ordi naire, par exemple.
Il paraît toutefois préfé rable, comme la transmission de chaleur d'un lit fluidisé en phase dense à une surface d'échange plongée dans ce lit est excellente, de réchauffer l'agent de gazéification dans une série d'échangeurs de chaleur, de surface relativement faible, placés dans les couches fluidisées. Le calcul montre qu'ainsi l'agent de gazéification peut être chauffé à, une tem pérature légèrement inférieure à celle du charbon, due cette dernière température, n'étant pas très élevée, n'exige pas une cons truction en matériaux spéciaux et onéreux, et que la quantité totale de chaleur ainsi récu pérée est, nettement supérieure à celle qu'il serait possible de récupérer en préchauffant l'agent de gazéification seul.
Ce préchauffage du combustible dans une série d'étages à l'état de fluidisation dense a, en outre, divers autres avantages quand on doit traiter des combustibles jeunes ou non préalablement carbonisés. En effet, on peut faire le réchauffage par groupes d'étages et séparer les diverses phases de ce réchauffage: séchage, carbonisation à basse température, réchauffage final, ce qui permet de séparer les gaz produits dans ces diverses phases et de ne pas souiller le gaz de gazéification de produits indésirables tels que gaz carbonique, hydrogène sulfuré, etc. en trop grande quan tité.
La. présente invention est exposée en dé tail ci-après en se référant au dessin schéma tique annexé. Dans celui-ci, la. fig. 1 concerne plus spécialement la gazéification d'un com bustible tel que coke, semi-coke ou anthracite, qui n'a qu'une faible teneur en matières vola tiles et ne contient pratiquement pas de gou dron; la fig. 2, par contre, est relative à la gazéification d'un combustible tel que houille, lignite ou autre combustible jeune, non préala blement carbonisé.
Dans la<U>fi-.</U> 1, le charbon, à l'état de finesse voulu, entre par 1 dans l'étage supé rieur 2 de la colonne de fluidisation 13. Dans cet. étage, le charbon est maintenu à l'état. de fluidisation dense par le gaz qui vient de l'étage inférieur 4 à travers la grille 5 et sort de la. colonne par 6. 7 représente un dispositif de séparation des poussières que le gaz pour rait entraîner à. sa sortie. Le charbon passe à l'étage inférieur -1 par le moyen du tube de descente de poudre 8.
Les diverses -grilles qui séparent les étages ainsi que les tubes de descente de poudre peuvent avantageusement être réalisés selon les indications du brevet N 290580. De l'étage 4, le charbon passe en se réchauffant, au fur et à mesure, aux étages 9, puis 10, puis 11 et, enfin, dans la zone de gazéification 12 d'où les cendres sont extraites par 13. Le gaz produit. fait ce même circuit en sens inverse et en se refroidissant an fur et à mesure de son ascension.
L'agent de gazéification entre par 1-1 dans un échangeur de chaleur 15 placé dans l'étage supérieur ?, passe de là par la eonduite 16 clans l'échan geur 17 de l'étage 1, et ainsi successivement dans les échangeurs des autres étages pour entrer enfin par 18 à la base de la zone de gazéification. Le nombre d'étages nécessaires est, sur le présent schéma, fixé à .ï, mais ce nombre variera tant soit peu suivant les con ditions de marche désirées et la qualité du combustible traité.
Dans certains cas, on aura intérêt à placer le premier échangeur de cha leur dans le second éta-e -1, ou même dans un autre étage, plutôt que dans l'étage supé rieur 2. De même, si on doit craquer un Hydro carbure dans la zone inférieure l2 en même temps que l'on gazéifie du charbon, on pourra réchauffer cet hydrocarbure dans une série d'échangeurs de chaleur placés dans les divers étages comme les échangeurs destinés à ré chauffer l'agent de gazéification,
le mélange de celui-ci avec l'hy drocai-bure rie devant na turellement se faire qu'à l'entrée clans la zone de gazéification.
Si, pour quelque raison que ce soit, on pré fère réchauffer à. part le eharbon et les moyens de gazéification, on peut remplacer les échangeurs 15, 17, etc., par un échangeur <B>19</B> placé à l'extérieur de la colonne (le fluidi- sation, une partie du gaz sortant de la zone de gazéification passant dans la colonne contre-courant du charbon, comme indiqué ci- dessus, l'autre partie étant dérivée par aine conduite 20 vers l'échangeur 19 d'où elle sort par une conduite 2\',
munie d'un robinet de réglage 21, pour aller rejoindre 1e gaz sortant par 6 du sommet, de la colonie. L'apeni de gazéification entre dans cet échangeur par 23 et en sort par 21 pour entrer dans la zone de gazéification par 18. Il est évident que l'on pourrait avoir un second échangeur pour le réchauffage d'un hydrocarbure à craquer ou faire toute combinaison d'éeliangeurs inté rieurs et d'éclian--eiii-s extérieurs.
Dans la. fi--. , le charbon, en poudre à la finesse voulue, entre par<B>51</B> dans l'étage supé- rieur 52 de la zone de séchage et de prégazéi- fication 53. Dans cette zone, composée de deux ou plusieurs étages, 52, 54, le charbon, main tenu à l'état de fluidisa.tion dense par un gaz ascendant., est. réchauffé et séché, et subit un commencement. de distillation. Dans la plu part des cas, on a en effet intérêt à extraire du charbon, avant la distillation à basse tem- péra.ture proprement dite, le gaz qui se dégage par chauffage à des températures de l'ordre de 200 à 300 .
Ce gaz contient presque uni quement du gaz carbonique et de l'hydrogène sulfuré que l'on élimine ainsi à peu de frais, alors qu'il est toujours onéreux de les extraire du gaz de carbonisation. Le procédé selon l'in vention permet, de réaliser facilement cette séparation et, si avec ces gaz nuisibles se dé gagent de légères quantités de gaz combusti bles, de les brûler comme on le verra ci-des sous et d'utiliser ainsi leur chaleur latente. Les étages sont séparés par les grilles 55 et le charbon passe de l'un à l'autre par les tubes de descente 56. Pour le maintien du charbon à. l'état de fluidisation dense, on uti lise un circuit de gaz qui entrent par 57 dans la partie inférieure 58 de la. zone 53.
Ces gaz sont, réchauffés par la combustion, dans un brûleur 59 d'un combustible, qui peut être les constituants combustibles du gaz en circuit, un gaz produit dans l'une des zones suivantes de l'appareil, ou tout autre combustible solide (pulvérisé), liquide ou gazeux, introduit par 60 et brûlant avec de l'air introduit par 61; les robinets 62 et 63 servent au réglage de la combustion et de la chaleur utilisée. Après avoir traversé les étages 54, 52, contenant. le charbon fluidisé, le gaz sort de la colonne par 6-1-, après avoir été dépoussiéré par le sépara- leur 65. Le gaz sortant de la colonne est refroidi en 66 où est condensée l'eau qu'il contient qui est, extraite par 67.
De la conden sation, le gaz passe à l'aspiration du ventila teur 68 cl 'où il est. refoulé dans le circuit. Une partie du gaz est envoyée à la. cheminée par 69, les robinets 70 permettant le réglage facile de la quantité en circuit. Le gaz est enfin réchauffé dans l'échangeur 71 où il ré cupère une partie de la chaleur du gaz sor- tant de la zone suivante, puis il retourne à l'entrée 57 de la zone 53.
Le charbon précarbonisé sort de la zone 53 par le tube de descente de poudre 72 pour entrer dans l'étage supérieur 73 de la zone de carbonisation 74 où il passe successivement par un ou plusieurs étages sur lesquels il est maintenu à l'état de fluidisation dense par un courant ascendant de gaz. Le charbon passe d'un étage à l'autre par les tubes de descente de poudre 76, les étages étant. séparés par des grilles 75.
Dans cette zone, le charbon est amené à une température de l'ordre de 600 à 700 , et il en sort donc parfaitement dégou- dronné et ne pouvant plus dégager par chauf fage supplémentaire que de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone et un peu de méthane, avec quelques traces d'hydrocarbures supé rieurs. Ces traces seront d'ailleurs très ré duites si le charbon séjourne un temps suffi sant dans le dernier étage de la zone de car bonisation.
Il sera facile de déterminer par des essais de laboratoire dans chaque cas parti culier, en fonction du charbon et de l'usage auquel on destine le gaz à l'eau fabriqué dans la zone de gazéification, la température et le temps de séjour nécessaires dans cet étage et de dimensionner l'appareil en conséquence. La température du premier étage de cette zone de carbonisation doit, avec des charbons qui ont tendance à s'agglomérer au cours du chauf fage, être nettement supérieure à la tempé rature à laquelle le charbon subit le phéno mène de fusion commençante, c'est-à-dire de l'ordre de 500 .
Une température de cet ordre a l'avantage supplémentaire d'éviter tout risque de condensation de goudron dans l'ap pareil avec tous les inconvénients variés que pourraient présenter de telles condensations. Le gaz entre par 77 dans la partie inférieure 78 de la zone de carbonisation où il est ré chauffé au moyen des gaz de combustion pro venant d'un brûleur 79 alimenté en gaz par 80 et en air par 81, le réglage se faisant par les robinets 82 et 83.
On a prévu ici comme combustible le gaz même qui est en circuit, mais il serait possible d'utiliser tout autre type de combustible solide (pulvérisé), liquide ou #;-azeux. Le gaz, après avoir traversé la zone de carbonisation, et s'y être chargé du goudron primaire et du<U>gaz</U> dégagés au cours du chauffage du charbon, sort par 84 après avoir été débarrassé des poussières qu'il con tient dans le séparateur 85. Le gaz passe en suite dans l'échangeur 71. où il cède sa cha leur sensible au gaz entrant dans la zone<B>(le</B> séchage.
Dans cet échangeur, si la température de sortie est bien réglée (entre 100 et 200 ), on condensera presque tout le goudron, qui sortira sans eau par 86, ce qui évitera tous les ennuis et difficultés que présente souvent la séparation de l'eau et du goudron primaire. Le gaz sera ensuite refroidi dans une installa tion de condensation 87 d'où l'eau de eonsti- tut.ion du charbon et. le goudron léger, qui s'en sépare facilement, seront. extraits par 88.
De la condensation, le gaz est repris par un sur- presseur 89 qui l'envoie à. une installation de désessenciation 90, puis à l'entrée 77 de la zone de carbonisation. L'excès de gaz peut être soit utilisé tel quel si on le fait sortir par 91, soit craqué dans la zone de gazéification si oit le fait sortir par 92, le réglage de la distri bution du gaz était fait au moyen des robi nets 93.
Le charbon carbonisé et chaud passe de la zone de carbonisation à une zone de réchauf face 94, formée de 1 oit plusieurs étages, par le tube de descente de poudre 95. Cette zone de réchauffage précède directement la zone de gazéification 96 et ce qui a été dit précé demment au sujet de la. fig. 1 s'applique à cette zone. Le nombre d'étages en sera toute fois réduit. puisque le charbon y entre déjà chaud. En conséquence, le gaz<B>cil</B> sort chaud lui aussi et il faut récupérer sa chaleur sen sible ait moyen de l'échangeur extérieur 97 dans lequel l'agent de gazéification entre par 98 alors que le gaz à l'eau en sort. par 99.
Dans cet échangeur, on petit. aussi réchauffer le gaz provenant par 92 de la zone de carbo- nisation et devant être craqué, et l'échangeur interne 100 de la zone de réchauffage pour rait être remplacé par un échangeur extérieur placé en dérivation entre les sorties des zones 96 et 94, comme décrit à propos de la fig. 1.
Il faut noter ésalemeiit que. (laits le cas où il semait nécessaire d'avoir un gaz à l'eau absolument pur, il n'y aurait atieune diffi culté à. mettre la zone de réchauffage dans le circuit de la zone de carbonisation et à modi fier en conséquence la récupération de la cha leur.
On "utilise alors la chaleur du gaz pour le réchauffage de l'a < .;-ent de gazéification en trant dans la zone de gazéification 96, pour celui du gaz à craquer entrant clans la zone de gazéification et pour celui dit gaz entrant dans le circuit de la. zone de carbonisation 74.
Si on désire fabriquer du gaz pauvre par gazéification et utiliser un gaz de carbonisa tion aussi riche que possible, oit peut envisa ger d'utiliser une partie du gaz pauvre pour le réchauffage indirect du gaz du circuit de carbonisation à l'extérieur de cette zone, dans un four spécialement prévu: on éviterait par cette méthode d'introduire de l'azote clans le gaz riche.
Enfin, avec des charbons particulièrement cendreux, on peut avoir intérêt à récupérer la chaleur sensible des cendres en refroidissant. celles-ci, qui sont sous forme de boulettes agglomérées dans un appareil de type connu placé au-dessous de la zone de gazéification et parcouru par un courant ascendant formé d'une partie de l'agent de gazéification.