EP0240483A1 - Process and apparatus for the concurrent gasification of coal - Google Patents

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Publication number
EP0240483A1
EP0240483A1 EP87870042A EP87870042A EP0240483A1 EP 0240483 A1 EP0240483 A1 EP 0240483A1 EP 87870042 A EP87870042 A EP 87870042A EP 87870042 A EP87870042 A EP 87870042A EP 0240483 A1 EP0240483 A1 EP 0240483A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
gas
coal
ash
evacuation
gasifier
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP87870042A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Jacques Ribesse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Distrigaz SA
Original Assignee
Distrigaz SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Distrigaz SA filed Critical Distrigaz SA
Publication of EP0240483A1 publication Critical patent/EP0240483A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • C10J3/02Fixed-bed gasification of lump fuel
    • C10J3/20Apparatus; Plants
    • C10J3/22Arrangements or dispositions of valves or flues
    • C10J3/24Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed
    • C10J3/26Arrangements or dispositions of valves or flues to permit flow of gases or vapours other than upwardly through the fuel bed downwardly
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J2300/00Details of gasification processes
    • C10J2300/09Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
    • C10J2300/0913Carbonaceous raw material
    • C10J2300/093Coal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B1/00Engines characterised by fuel-air mixture compression
    • F02B1/02Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition
    • F02B1/04Engines characterised by fuel-air mixture compression with positive ignition with fuel-air mixture admission into cylinder

Definitions

  • the present invention relates to a process and apparatus for gasifying coal by feeding coal and reactive gas to the top of a reactor, the gas and solid streams moving downward co-current in most of the reactor, and completion of the reaction by introducing a quantity of reactive gas against the current at the base of the reactor.
  • the reaction takes place in a fixed bed, under pressure and with non-molten ash.
  • coal By coal is meant in this descriptive specification any carbonaceous material of a wide range of particle sizes, without resorting to upstream coal preparation such as crushing, grinding, screening, etc.
  • coal can have any composition without resorting downstream to equipment for purifying or recovering by-products (sulfur compounds, tars, phenols, liquid hydrocarbons).
  • the process of the invention allowing the elimination or the transformation of all the harmful quantities of the by-products "in situ" during the gasification.
  • fixed bed is meant in this specification a non-turbulent bed which does not undergo than a slow downward movement due to the effect of gravity.
  • a good representative example is the LURGI process, the gasifier of which is shown in FIG. 1.
  • the calibrated coal with low agglutinative power is introduced at the top of the reactor, from where it moves in a fixed bed downwards under the effect of gravity and the ash is extracted at the base.
  • Water vapor and oxygen are introduced to the base of the reactor and allowed to rise against the current and the gases produced are discharged from the top of the reactor.
  • This counter-current process has the advantage of providing a fairly good recovery of the heat of the gases resulting from the reaction by transferring part of the heat to the fresh masses placed in the oven.
  • the reaction is almost complete. There is therefore a minimum loss of active material in the ashes.
  • the reaction focus is at the bottom of the reactor and the temperature decreases as one goes up in the reactor to meet fresh coal, one arrives at an area where the temperature is close to 500 ° C and where the slow rise in temperature favors the formation of a liquid phase which causes the agglutination of the coal particles preventing a regular descent of the ashes.
  • the LURGI process requires, upstream, the choice of coal with low agglutinative power.
  • LURGI had to provide a mixing arm, which must stir the fixed bed of coal.
  • the reaction center is located at the bottom of the reactor.
  • the oxidizing gas distribution grid In order to prevent the temperature therein rising too high, the oxidizing gas distribution grid must be cooled by the use of a large excess of steam, which results in a negative effect on the energy and economic balance.
  • the decreasing temperature gradient in the reactor causes the by-products to gradually evolve and mix with the product gas and thus 70 to 95% of the sulfur contained in the coal can be found in the form of gaseous sulfur compounds in the gas discharged to the top of the reactor.
  • This gas therefore requires downstream a purification installation which must not only rid the product gas of sulfur compounds, but also other annoying non-gaseous products, such as tars, fractions of liquid hydrocarbons, ammonia, etc.
  • US Patent 3,920,417 describes a gasifier where the coal and reactive gas descend co-current in the lower part of the reactor.
  • the upper part of the reactor consists of a coal preheating zone against the current, with a very lively hearth at the base of this zone and a temperature which decreases to meet fresh coal, which itself is introduced right at the top of the reactor. In this zone, therefore, all the drawbacks of the counter-current process are encountered, that is to say agglutination and the formation of tars and sulphurous gases.
  • this process is limited to the implementation of non-sticky coal, of a well-determined caliber, and the tars and other undesirable liquids are reinjected into the reactor by means of a steam injector, thus linking the quantities of steam to those of the tar formed.
  • German patent 54.995 describes a gasifier with a fixed bed where the coal as well as the major part of reactive gas are introduced by the open top of the gasifier and descend while cocurrent in it. To avoid clumping, additional amounts of air, steam and carbon are injected at other lower levels. The gases produced are extracted using a gas suction extractor and therefore vacuum.
  • This gasifier fitted with sliding doors, a water guard and seating holes to ward off blocked bottom ash, cannot operate under pressure.
  • This patent describes the possibility of heating the air by means of superheated steam, but the risk of agglutination implies that the temperature of the gas remains below 500 ° C. This gasifier therefore does not provide means avoiding the sticking of bottom ash and the agglutination of coal.
  • the process of this patent which does not envisage a final phase of reaction against the current, evacuates with the ashes residual quantities of carbon, which represent a loss or require a recycling.
  • French patent 783.087 describes a wood gasifier for OTTO motor vehicles. Combustion takes place at a fixed bed and at a co-current. The fireplace is divided into several compartments for a better distribution of the air injection nozzles and a softening of the incandescent bed.
  • the description of this patent emphasizes the compartmentalization of the upper part of the gas generator into several chambers (claim 10), one above the other, at least one of which has a drying zone and a distillation zone. The distillation zone gives off tar and other undesirable liquid products which must be recycled to ensure their elimination which remains partial, which constitutes a major drawback.
  • the French patent process can only operate at very low pressure (1.5 bar), does not include an airlock, does not provide a continuous ash extraction device and must therefore be stopped regularly to evacuate the ashes and be cleaned before setting up a new load.
  • very low pressure 1.5 bar
  • the wood had to be replaced by charcoal the agglutination of this one, in the drying zone, would be inevitable, because nothing is planned to prevent it.
  • German patent 1,048,658 describes six reactors operating with cocurrent, dry ash and using fine particle size coal.
  • the coal is fluidized in turn by blowing against the current, through the incandescent bed, in order to generate a sorting of particles by gravity, in order to direct the ashes downwards.
  • This blowing is preceded and followed by a blowing of water vapor over the bed to remove oxygen and avoid the formation of explosive mixtures. This blowing is carried out in all the gasifiers simultaneously.
  • US patent US 1,505,065 describes a gasification of fatty carbon for the production of a gas with a low calorific value, rich in hydrogen and as poor as possible in carbon monoxide.
  • the gasifier has two zones: an upper carbonization zone and a lower production zone.
  • the reactive gas air + excess water vapor
  • the reactive gas is mainly introduced between the two zones, so that it produces an incandescent focus in the middle of the gasifier and the reactive gas rises partially against the current in the carbonization zone. , gradually reheating the fixed bed of charcoal above and another part of this gas descends, co-co-occurring with the glowing charcoal.
  • this lower production zone it is planned to inject additional quantities of reactive gas.
  • European patent application 0089329 describes a process for gasifying coal under pressure, but it comprises two reactors which operate alternately by reversing. This process has several drawbacks. Having two reactors and many valves, it is much more expensive to implement and difficult to operate. Operating in reverse, it requires a steam sweep after each cycle, either every 2 to 4 minutes, in order to separate the reactive gases, either air or oxygen and steam and the combustible reaction gases by purging the installation. Cyclical inversion and permanent temperature fluctuations make refractories fragile, which requires their replacement more frequently. Finally, the recovery of the heat contained in the gases produced is mandatory here, which does not allow the direct use of hot gases at the outlet of the gasifier, such as for example in synthesis or in the production of reducing gas in the steel industry, without using an independent and expensive heater.
  • the evacuation zone is compartmentalized in the direction of flow of the bed into at least three equal compartments and the evacuation rate of the gas produced is controlled so to be identical in all compartments except one, in turn, where the gas evacuation is stopped. Indeed, one stops in turn, in one compartment after the other, the evacuation of produced gas, and one blows there briefly and vigorously, in opposite direction of the evacuation, of the cold produced gas and / or the steam to clean the filter and to ash ash upstream of the filter in said compartment.
  • a determined quantity of ashes, identical for all the compartments is evacuated from the bottom of the compartment concerned, and at the same time, fresh reactive gas is blown into the ash extraction orifice. to complete the gasification of the residual carbon and cool the ash.
  • the coal contains a significant quantity of sulfur-containing products, it is mixed with a calcium or magnesium material, either before the introduction into the airlock of the coal, or via a separate airlock before the dispersion of the coal.
  • the reactive gas is air or oxygen and steam for the production of combustible gas, hydrogen and oxygen for the production of rich gas, blast furnace gas and oxygen for the production of reducing gas, or other oxidizing gases.
  • pressurized gasification process has several advantages over gasification at atmospheric pressure or at reduced pressure. Since the amount of gas produced is significantly higher than the amount of reactive gas introduced, pressurizing the introduced gas represents an economy compared to pressurizing the larger gas produced. Moreover, this latter pressurization is necessary to transport the gases in the piping to their destination. In addition, the transport of pressurized gas requires less expensive piping and the smaller the diameter the higher the pressure. Finally, gasification under pressure requires a much smaller volume of gasifier than gasification at atmospheric pressure, resulting in a considerable gain in investment. For these reasons, the reactive gases are put under a pressure of at least 2 bars, up to, for example, 40 bars, before their introduction into the gasifier.
  • the coal upon its introduction into the gasifier, is subjected to a thermal shock, the fine particles spontaneously ignite and the larger pieces burst by decrepitation into multiple smaller particles, thus releasing the volatile matter, and the distillation residues, such as tars and phenols, decompose under the effect of temperature and are recovered in the form of useful gas.
  • a second quantity of reactive gases 10 to 30%, is introduced at a second injection point, for example peripheral, and again 0 to 20% at a third injection point, which can be central.
  • the gasification reaction continues efficiently throughout the height of the solid mass and the temperature of the reaction medium is maintained at a high and controlled level.
  • the preferred embodiment of the process of the invention provides for the partitioning, in the direction of flow of the bed, of the evacuation zone into at least three compartments of identical dimensions, preferably four to eight compartments, for example six equal compartments.
  • Each compartment is provided with an outlet for the evacuation of the produced gas and an outlet for the ash.
  • the flow rate of these evacuations is controlled.
  • the gas discharge rate is controlled so as to be identical for all the compartments, with the exception of one of them, where the gas discharge is periodically stopped. Indeed, one stops, in turn, in one compartment after another the evacuation of product gas. While the evacuation of the gas from the compartment concerned is stopped, a blow of gas produced cold and / or steam in the opposite direction to the direction of normal evacuation is briefly blown under pressure. This blast is used to clean and unclog the filter (s) and to unclog the ashes beyond the filter in the compartment at rest.
  • the distribution of the material of the descending bed into equal compartments as well as the double control of the gas and ash evacuation rate ensures a regular descent in all points of the whole of the fixed bed, despite a varied particle size of the coal at the start, and this without having to use a costly mixing arm which is difficult to operate at high gasifier temperatures.
  • the gas evacuated from each compartment at a regular rate is collected in a common manifold and leaves the gasifier at high temperature. It can then either transfer its sensible heat to the reactive gases in heat exchangers and produce the steam necessary for the reactions in a recovery boiler and then pass through a washer where any impurities are extracted, or be used by a consumer, directly, as is, at high temperature, or heated in independent heaters.
  • the gas produced by the process of the present invention does not require any downstream purification installation, since the undesirable products: tars, liquid hydrocarbons, phenols, sulfur compounds, or else are decomposed by the thermal shock of the at the start, or else react with the calcium material and are eliminated with the ashes.
  • the present invention also relates to an apparatus suitable for carrying out the method described above, in this case a gasifier.
  • the coal gasification apparatus comprises, in combination, a sealed vertical tank, the lower part of which is divided into at least three compartments of equal dimensions by means of vertical radial partitions leaving the tops of these compartments in communication with the non-compartmentalized upper part of the tank, the tank being provided with: - a sealed means of loading coal near the top of the tank and a means of distributing it on the fixed bed, a means for introducing hot reactive gas, for the most part, at a first level, close to the point of introduction of the coal into the enclosure of the tank, - at least one means for introducing an additional quantity of reactive gas to at least one level below said first level, - a means of extracting a controlled quantity of ash from the bottom of each compartment, a common and sealed means of collecting and evacuating ash and a means for introducing into each compartment a last part of reactive gas into the ash extraction means, - a means of evacuating the gas produced from each compartment, which means is located at a level higher than that of
  • the gasifier advantageously comprises four to eight equal compartments. These compartments preferably occupy 20 to 40% of the total height of the gasifier.
  • the sealed coal loading means is advantageously an airlock, the coal of which is brought to the distributor by means of a metering device, for example an Archimedes screw.
  • the main means of introducing the reactive gas is preferably situated at a level higher than that of the distribution of the coal on the fixed bed and it is advantageously peripheral around a central means of distribution of the coal.
  • the complementary means for introducing reactive gas preferably comprises a peripheral means located approximately halfway up the gasifier and a central means in the middle and at the top of the compartmentalized sector.
  • the means for extracting the ash from each compartment preferably comprises a means for grinding any clinkers.
  • the means for filtering the gas produced preferably comprises a large mesh filter, for example 3 mm and a special filter in metallic refractory material, or ceramic retaining fine dust particles, for example 0.1 mm and more.
  • the means for evacuating the product gas is preferably a nozzle per compartment provided with a flow control and stop member and with a cold product gas introduction orifice against the current when stopping. gas evacuation, the different nozzles being combined downstream of the adjustment means in a common peripheral collecting means.
  • the gasifier is preferably provided with a means of adding calcium or magnesium material to the coal.
  • This means involves the addition of calcic or magnesium matter to the coal before its introduction into the sealed loading means (airlock) or else a separate airlock, the two solid loads mixing in the middle of the top in the distribution and dispersion means. homogeneous, for example a dispersing disc.
  • Fig. 1 is a diagram of a gasifier known from LURGI operating under pressure and against the current.
  • the reactor 1 comprises at its top an airlock 2 for loading calibrated coal which flows downwards, in a fixed bed, and which is distributed by the distributor 3.
  • a rotary mixing and crusher arm 4 brews the fixed bed and prevents its agglutination.
  • the reactive gas oxygen + water vapor
  • the reactive gas is introduced at 5 at the base of the reactor 1 and goes upwards against the flow of the coal.
  • the gasifier is provided with a jacket 6 for water cooling.
  • the counter-current reaction depletes the coal of its combustible material and transforms it into ashes which are evacuated via the rotary grate 7 and the orifice 8 at the bottom of the reactor 1 towards the sealed airlock of the ashes 9.
  • the gas produced is evacuated from the top of reactor 1 through port 10.
  • Fig. 2 shows a vertical section of a gasifier according to the present invention. It comprises a vertical reactor 11, the lower part of which is divided into six vertical compartments 12 of identical dimensions (cf. Fig. 3).
  • the gasifier 11 is provided with a port 13 for loading coal at its top.
  • the coal is in a sealed airlock 14 (cf. Fig. 5), from where it is loaded by the metering device 15 in the form of an Archimedes screw towards a vertical distributor 16 which disperses it by the disperser 17 on the fixed coal bed.
  • This disperser 17 is therefore located in the center and at the top of the enlarged cavity of the reactor 11.
  • Most of the reactive gas is introduced, for example 60%, through the orifice 18 situated at a higher level than that of the disperser 17, whence the gas surrounds the distributor 16 and the disperser 17.
  • This reactive gas is brought beforehand to a temperature of 600 to 1,200 ° C. by heat recovery or by reheating.
  • the coal dispersed in the center by the disperser 17 is therefore directly subjected to a violent thermal shock resulting from the reaction.
  • the fine particles ignite spontaneously and the larger pieces burst by decrepitation into multiple smaller particles which fall on the fixed bed having released the volatile matter and the residues of distillation (tars, phenols). These products decompose under the effect of the temperature in situ and are transformed into useful gas.
  • a calcium or magnesium material for example calcium carbonate
  • a calcium or magnesium material is loaded into the reactor at the same time as the coal. This can be done in two ways: either mixing the calcium or magnesium material with carbon in the same airlock, or alternatively loading this material in a separate sealed airlock 19, as shown in FIG. 5, and via a separate metering device 20, the calcium or magnesium material is brought to the vertical central distributor 16 from where it is dispersed at 17 at the same time as the coal. Since the gaseous and solid streams (carbon + calcium or magnesium matter) move cocurrently, the calcium or magnesium matter reacts with the sulfur to finally form calcium sulphate (or magnesium) which is evacuated with the ashes.
  • the gas produced is also freed of any sulfurized material and it does not no more downstream purification or recovery facilities are required.
  • the coal and possibly the calcium or magnesium matter and the reactive gas descend co-current in the reactor.
  • an additional quantity of hot reactive gas for example 25%, is introduced halfway up the reactor 11 through peripheral orifices 21. It is preferable to introduce another final quantity of hot reactive gas, for example 15%, through a central orifice 22 in the middle and at the top of the compartmentalized part of the reactor. All these quantities of reactive gases descend, co-co-occurring with the coal.
  • the lower part of the reactor is divided into six vertical compartments of identical dimensions, by means of vertical radial partitions (cf. Fig. 3).
  • Each compartment 12 is in communication with the non-compartmentalized upper part of the reactor 11.
  • the fixed bed which previously descended into a single solid mass is divided into six equal parts in the six compartments. This division of the fixed bed is an important factor in the homogeneous distribution and regular descent of the mass of coal and ash.
  • the mass of coal and ash and the gases are therefore distributed in identical quantities in the six compartments 12 where they are removed.
  • the gas produced is evacuated from five of the six compartments 12 by a nozzle 24 (see more particularly Fig. 4).
  • Each nozzle contains two filters, one 25, in the form of a large mesh grid to retain the larger particles, which have a diameter greater than 3 mm and the other 26, made of metallic or ceramic refractory material to retain the particles of dust with a diameter between 0.1 mm and 3 mm.
  • the nozzle 24 has an orifice 27 with a plug 28, through which the filter or filters can be inserted or removed for cleaning or replacement.
  • the nozzle 24 is provided with an orifice 29 through which one blows, briefly and vigorously, a blow of gas produced cold and / or steam.
  • the nozzle also includes a valve 30 which regulates or stops the gas discharge rate.
  • the six nozzles open into a common manifold 31 from which the gas produced leaves the gasifier at high temperature. Its destination depends on the type of gas produced and its use, as explained in the manufacturing diagrams in Figs. 5 to 7.
  • Each compartment 12 has at its bottom an orifice 23 for extracting the ashes.
  • a crusher-extractor 32 enters the compartment, grinds the ashes if they are agglomerated and extracts them in a controlled manner to the common sealed airlock of the ashes 33 from which the ashes are removed. , for example by means of a conveyor belt 34.
  • the ash release orifice 23 is provided with a means of introduction against the current, of a certain amount of cold reactive gas as already described above.
  • the valves 30 of the nozzles 24 control the gas discharge rate so that this rate is identical in all the nozzles except one, where gas evacuation is stopped. In fact, one stops, in turn, in one compartment after another, the evacuation of the gas produced by closing the valve 30. While the evacuation of gas from the compartment 12 concerned is stopped, one breathes there. , through orifice 29, in counter-current, a short and vigorous blow of gas produced cold under pressure and / or water vapor. This blast cleans and unclogs the two filters 25 and 26 of the nozzle 24 in question and rubs the ash beyond the filter 25 in the compartment 12 concerned.
  • a predetermined quantity of ash is removed from the orifice 23 by means of the grinder-extractor 32. This quantity will be the same for all the compartments during shutdown, in turn, of the gas outlet. While the ash is being extracted, a certain amount of cold reactive gas is introduced through the orifice 23 for extracting the ash, which rises against the current and completes the combustion of the residual carbon in the ashes and cools them.
  • This double control of the gas and ash evacuation flow rate which will be identical for all the compartments, ensures a homogeneous distribution and a regular descent of the whole of the fixed bed, distributed in six compartments, whatever the particle size or the composition of the coal at the start.
  • FIG. 5 represents a diagram for manufacturing combustible gas and thus illustrates an example of the use and functioning of the gasifier of the invention.
  • Charcoal is loaded into the airlock 14, then it is transported by the metering device 15 to the distributor 16 where it encounters the calcium material that was loaded in the airlock 19 and transported by the device 20 to the same distributor 16.
  • the carbon and the calcium material mix and are dispersed together by the disperser 17 on the fixed bed.
  • the compressor 35 sends reactive gas, air or oxygen, via the pipe 36 to the heat exchanger 37.
  • Water vapor from the boiler 46 is introduced therein at the same point.
  • reagents are warmed to about 700 ° C. They leave the exchanger by the pipe 38 which is divided into three pipes each provided with its valve, namely: the continuation of the pipe 38, provided with the valve 39, feeds the top of the reactor 11, the pipe 40, provided with the valve 41 feeds the medium of the reactor 11 and the pipe 42, provided with the valve 43 opens at the center and at the top of the compartmentalized part.
  • the flow rate of the valves is adjusted so that most of the hot reactive gas, for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18, while a second part, for example 25%, feeds the periphery at mid-height of the reactor by the peripheral orifices 21 and a third part, for example 15%, feeds the center of the part compartmentalized by the orifice 22.
  • the coal and the calcium material dispersed by the disperser 17 are subjected as soon as they enter the reactor cavity to a thermal shock by reaction with the hot reactive gases and the temperature reaches about 1,000 ° C. These gases are introduced via the orifice 18 located at a higher level than the surrounding disperser. Small particles ignite and the large pieces burst and the whole of the fixed bed and the gas flow descend slowly co-flowing.
  • the ashes descend into the compartments and are evacuated to the common airlock 33, then disposed of.
  • the gas produced, combustible gas leaves the reactor 11 via the nozzles 24, the flow control valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 towards the heat exchanger 37. It transfers its heat there by heat exchange to the gas reactive and warms it.
  • the gas produced leaves the heat exchanger 37 through the pipe 45, heats the recovery boiler 46 and the exchanger 47 and is washed in the washer 48 which receives cold water through the pipe 49.
  • the gas washed and cooled passes through the pipe 50 to the exchanger 47 and from there through the pipe 51 to the user. Part of this cooled gas leaves the pipe 50 through the pipe 52 to the gas booster 53.
  • the compressed gas at 53 passes through the pipe 54 and is divided into six pipes 55, each provided with a valve 56.
  • Fig. 6 shows a diagram of the production of reducing gas in substitution for coke in the blast furnace and thus illustrates another example of the use and operation of the gasifier of the invention.
  • the diagram in FIG. 6 differs from that of FIG. 5 mainly by the reactive gas supply system and product gas discharge.
  • part of the gas produced by the blast furnace (reactive gas) and which essentially consists of CO, CO2 and N2 is sent by pipe 59 to the compressor 60 and by pipe 61 to the gas heater 62, supplied with gas fuel through the pipe 63 and the combustion fumes of which are discharged at 64.
  • the hot blast furnace gas leaves the heater 62 through the pipe 38 which is divided into two or three pipes each provided with its valve to supply the gasifier.
  • most of this hot reactive gas for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18 situated above the point of dispersion of the coal 17.
  • oxygen necessary for the reaction, it is introduced at three points close to the introduction of blast furnace gas, namely at the head at 118, halfway up at 121 and at the center at 122.
  • the reducing gas produced by reaction of the gas from the blast furnace with the coal and which essentially consists of CO, H2 and N2 leaves the compartments 12 through the nozzles 24, the valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 and in turn feeds the blast furnace in the reduction gas production zone.
  • the use of blast furnace gas in the gasifier and the refueling of the blast furnace with reducing gas allows a saving of coke which can reach 50%.
  • Fig. 7 shows a diagram for manufacturing natural gas substitute gas (Substitute Natural Gas SNG) and thus illustrates a third example of the use and operation of the gasifier of the invention.
  • FIG. 7 differs essentially from FIG. 5 by the reactive gas supply system and the product gas evacuation system.
  • hydrogen passes through the pipe 65 to the heater 66, supplied with fuel through the pipe 67 and whose combustion products tion are evacuated via pipe 69.
  • the heated hydrogen feeds the reactor through pipe 38 which is divided into three pipes each provided with its valve.
  • most of the hydrogen for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18 situated above the point of dispersion of the coal 17.
  • another part of the hydrogen for example 25%, feeds the mid-height of the reactor through the peripheral orifices 21.
  • a last part of the hot hydrogen for example 15%, feeds the center 22 of the reactor at the top of the compartmentalized part.
  • oxygen passes through the pipe 69 which is divided into two or three pipes each provided with its valve.
  • the pipe 70 and its valve 71 supplies the top of the reactor with most of the oxygen. It joins the supply of hot hydrogen through an independent orifice 118.
  • a second part of the oxygen feeds via the pipe 72 and the valve 73 halfway up the reactor and joins the hot hydrogen there through independent peripheral orifices 121.
  • a third part of oxygen is introduced into the center through an independent orifice 122.
  • the gas produced essentially consists of a mixture of CH4, CO, H2, CO2. It leaves the compartments 12 via the nozzles 24, the valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 and is sent to the recovery boiler 76 from where it is sent to the CO converter 77, at the washing of CO2 78, where the CO2 is eliminated by the pipe 79. Then, the gas freed from CO2 passes through the hydrogen separator 80, from where part of the pure hydrogen passes through the booster 81 and is recycled towards the reactor by the pipe 65. The residual gas passes through the pipe 82 and the booster 83 to the final methanation reactor 84. From there, the outgoing gas, consisting mainly of methane, is sent to the natural gas distribution network.
  • a certain quantity of raw gas, taken at the outlet of the boiler 76, is sent to the compressor 53 and through the pipe 54, which is divided into six pipes 55 provided with their valves 56 to introduce brief blows under pressure into the nozzles 24, each time that the evacuation of the gas is stopped from one compartment at a time, in order to unclog the filters and to ash out the ashes in the compartment concerned.
  • the three manufacturing diagrams shown in Figs. 5, 6 and 7 show that the various gases produced leaving the gasifier can be used directly, as they are, without requiring a purification or recovery installation downstream of the reactor.
  • the loaded charcoal can be of any size or composition. Even if it is rich in sulfur products, it suffices to load a quantity of calcium matter so that the flux which moves in co-current promotes the reaction of the sulfur with the calcium matter and allows its evacuation with the ashes.
  • the cocurrent reaction at high temperature avoids all agglutination problems, which are specific to all the processes which include at least one initial phase of countercurrent reaction.
  • the final counter-current phase of the present invention completely completes the reaction of the residual carbon in the ash and at the same time ensures the cooling of the ashes with total recovery of the heat in the reactor.
  • the gasifier according to the invention has considerable economic advantages. It consists of a single vertical tank. Operating under pressure, its volume is reduced, the gases are compressed before the volume increase due to the reaction in the gasifier, the net energy yield is very high and its needs in fluids and energy are very limited. If we compare it, for example, to the LURGI reactor, which is commercially very widespread, we see that there is no need to moderate the exothermic combustion reaction as LURGI does by injecting steam. This represents a pure loss of energy, which does not exist in the present process. In addition, the LURGI process requires the choice of a calibrated carbon, of non-caking property and poor in sulfur products.
  • LURGI must provide an enormous dynamic crusher-crusher arm to ensure a certain regular descent of the fixed bed.
  • the static partitioning of the lower part of the gasifier and the regulation of the gas and ash evacuation flow rate described above ensure a homogeneous distribution and a regular descent of the mass without problems. of the fixed bed.

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Abstract

L'invention concerne la gazéification du charbon en cocourant et un gazogène. Le gazogène (11) comprend une cuve étanche verticale dont le tiers inférieur est divisé en plusieurs compartiments (12) verticaux identiques. Le charbon est chargé au sommet (17). Le gaz réactif chaud, sous pression, est introduit en majeure partie au sommet (18), le reste à des niveaux inférieurs (21, 22). A tour de rôle, on arrête l'évacuation de gaz (24) d'un compartiment (12), on souffle du gaz produit pour décolmater les filtres (25, 26) et détasser les cendres, on extrait les cendres du fond (23) et on souffle du gaz réactif froid en contre-courant pour achever la combustion et refroidir les cendres. Ce gazogène permet l'utilisation de charbon tout venant et ne nécessite pas de purification en aval.The invention relates to the gasification of co-current coal and a gasifier. The gasifier (11) comprises a vertical sealed tank, the lower third of which is divided into several identical vertical compartments (12). Coal is loaded at the top (17). The hot reactive gas, under pressure, is mainly introduced at the top (18), the rest at lower levels (21, 22). In turn, we stop the evacuation of gas (24) from a compartment (12), we blow the gas produced to unclog the filters (25, 26) and remove the ashes, we extract the ashes from the bottom (23 ) and cold reactive gas is blown against the current to complete the combustion and cool the ashes. This gasifier allows the use of coal coming from all sources and does not require purification downstream.

Description

La présente invention concerne un procédé et appareil de gazéification de charbon par alimentation du charbon et du gaz réactif au sommet d'un réacteur, les flux gazeux et solides se déplaçant vers le bas en cocourant dans la plus grande partie du réacteur, et achèvement de la réaction par introduction d'une quantité de gaz réactif à contre-courant à la base du réacteur. La réaction a lieu en lit fixe, sous pression et à cendres non fondues.The present invention relates to a process and apparatus for gasifying coal by feeding coal and reactive gas to the top of a reactor, the gas and solid streams moving downward co-current in most of the reactor, and completion of the reaction by introducing a quantity of reactive gas against the current at the base of the reactor. The reaction takes place in a fixed bed, under pressure and with non-molten ash.

Par charbon, on entend dans le présent mémoire descriptif toute matière carbonée d'une large gamme de granulométries, sans avoir recours en amont à une préparation du charbon tel que concassage, broyage, criblage, etc. D'autre part, le charbon peut avoir une composition quelconque sans avoir recours en aval à un équipement d'épuration ou de récupération des sous-­produits (composés sulfurés, goudrons, phénols, hydro­carbures liquides). Le procédé de l'invention permet­tant l'élimination ou la transformation de toutes les quantités nuisibles des sous-produits "in situ" au cours de la gazéification.By coal is meant in this descriptive specification any carbonaceous material of a wide range of particle sizes, without resorting to upstream coal preparation such as crushing, grinding, screening, etc. On the other hand, coal can have any composition without resorting downstream to equipment for purifying or recovering by-products (sulfur compounds, tars, phenols, liquid hydrocarbons). The process of the invention allowing the elimination or the transformation of all the harmful quantities of the by-products "in situ" during the gasification.

Par "lit fixe", on entend dans le présent mémoire descriptif un lit non turbulent qui ne subit qu'un mouvement descendant lent dû à l'effet de la gravité.By "fixed bed" is meant in this specification a non-turbulent bed which does not undergo than a slow downward movement due to the effect of gravity.

La plupart des procédés de gazéification de charbon à lit fixe, fonctionnant industriellement, à basse ou à haute pression, sont des systèmes à contre-­courant.Most of the gasification processes for coal with a fixed bed, operating on an industrial scale, at low or high pressure, are counter-current systems.

Un bon exemple représentatif est le procédé LURGI, dont le gazogène est représenté à la Fig. 1. Dans le procédé LURGI, on introduit le charbon calibré à faible pouvoir agglutinant au sommet du réacteur, d'où il se dirige en lit fixe vers le bas sous l'effet de la gravité et on extrait les cendres à la base. On introduit la vapeur d'eau et l'oxygène à la base du réacteur et on les laisse monter à contre-courant et on évacue les gaz produits du sommet du réacteur.A good representative example is the LURGI process, the gasifier of which is shown in FIG. 1. In the LURGI process, the calibrated coal with low agglutinative power is introduced at the top of the reactor, from where it moves in a fixed bed downwards under the effect of gravity and the ash is extracted at the base. Water vapor and oxygen are introduced to the base of the reactor and allowed to rise against the current and the gases produced are discharged from the top of the reactor.

Ce procédé à contre-courant a l'avantage de fournir une assez bonne récupération de la chaleur des gaz issus de la réaction par cession d'une partie de la chaleur aux masses fraîches enfournées. De plus, grâce à la circulation à contre-courant du gaz oxydant frais, la réaction est quasi complète. Il y a donc un minimum de perte de matière active dans les cendres.This counter-current process has the advantage of providing a fairly good recovery of the heat of the gases resulting from the reaction by transferring part of the heat to the fresh masses placed in the oven. In addition, thanks to the countercurrent circulation of the fresh oxidizing gas, the reaction is almost complete. There is therefore a minimum loss of active material in the ashes.

Par contre, étant donné que le foyer de réaction se trouve en bas du réacteur et que la tempé­rature diminue au fur et à mesure qu'on monte dans le réacteur à la rencontre du charbon frais, on arrive à une zone où la température avoisine les 500°C et où l'élévation lente de la température favorise la forma­tion d'une phase liquide qui cause l'agglutination des particules de charbon empêchant une descente régulière des cendres. Pour éviter cette agglutination, le procédé LURGI nécessite, en amont, le choix de charbon à faible pouvoir agglutinant. De plus, à l'intérieur même du gazogène, LURGI à dû prévoir un bras mélangeur, qui doit brasser le lit fixe de charbon.On the other hand, since the reaction focus is at the bottom of the reactor and the temperature decreases as one goes up in the reactor to meet fresh coal, one arrives at an area where the temperature is close to 500 ° C and where the slow rise in temperature favors the formation of a liquid phase which causes the agglutination of the coal particles preventing a regular descent of the ashes. To avoid this agglutination, the LURGI process requires, upstream, the choice of coal with low agglutinative power. In addition, inside the gasifier, LURGI had to provide a mixing arm, which must stir the fixed bed of coal.

Si le calibre du charbon est inégal, on assiste à une distribution irrégulière des gaz, d'où nécessité de choix d'un charbon calibré (par exemple) ayant une granulométrie entre 10 et 30 mm) et d'une installation de criblage et d'évacuation des fines en amont.If the size of the coal is uneven, there is an irregular distribution of the gases, hence the need to choose a calibrated coal (for example, with a particle size between 10 and 30 mm) and a screening plant and 'removal of fines upstream.

Le foyer de réaction, se trouve en bas du réacteur. Afin d'éviter que la température y monte trop haut, il faut refroidir la grille de distribution du gaz oxydant par l'emploi d'un excédent important de vapeur, ce qui résulte en un effet négatif sur le bilan énergétique et économique.The reaction center is located at the bottom of the reactor. In order to prevent the temperature therein rising too high, the oxidizing gas distribution grid must be cooled by the use of a large excess of steam, which results in a negative effect on the energy and economic balance.

Le gradient de température en diminution dans le réacteur fait que les sous-produits se dégagent graduellement et se mélangent au gaz produit et ainsi on peut trouver 70 à 95% du soufre contenu dans le charbon sous forme de composés gazeux sulfurés dans le gaz évacué au sommet du réacteur. Ce gaz nécessite donc en aval une installation d'épuration qui doit non seulement débarraser le gaz produit des composés du soufre, mais également d'autres produits non gazeux gênants, tels que goudrons, fractions d'hydrocarbures liquides, ammoniac, etc.The decreasing temperature gradient in the reactor causes the by-products to gradually evolve and mix with the product gas and thus 70 to 95% of the sulfur contained in the coal can be found in the form of gaseous sulfur compounds in the gas discharged to the top of the reactor. This gas therefore requires downstream a purification installation which must not only rid the product gas of sulfur compounds, but also other annoying non-gaseous products, such as tars, fractions of liquid hydrocarbons, ammonia, etc.

Le brevet US 3.920.417 décrit un gazogène où le charbon et du gaz réactif descendent en cocourant dans la partie inférieure du réacteur. Par contre, la partie supérieure du réacteur consiste en une zone de préchauffage du charbon à contre-courant, avec un foyer très vif à la base de cette zone et une température qui va en diminuant à la rencontre du charbon frais, qui, lui, est introduit tout au sommet du réacteur. On rencontre donc dans cette zone tous les inconvénients du procédé à contre-courant, c'est-à-dire l'aggluti­nation et la formation de goudrons et de gaz sulfurés. En outre, ce procédé est limité à la mise en oeuvre de charbon non agglutinant, d'un calibre bien déterminé, et les goudrons et autres liquides non désirables sont réinjectés dans le réacteur au moyen d'un injecteur à vapeur, liant ainsi les quantités de vapeur à celles du goudron formé.US Patent 3,920,417 describes a gasifier where the coal and reactive gas descend co-current in the lower part of the reactor. On the other hand, the upper part of the reactor consists of a coal preheating zone against the current, with a very lively hearth at the base of this zone and a temperature which decreases to meet fresh coal, which itself is introduced right at the top of the reactor. In this zone, therefore, all the drawbacks of the counter-current process are encountered, that is to say agglutination and the formation of tars and sulphurous gases. In addition, this process is limited to the implementation of non-sticky coal, of a well-determined caliber, and the tars and other undesirable liquids are reinjected into the reactor by means of a steam injector, thus linking the quantities of steam to those of the tar formed.

Le foyer de combustion dans le gazogène de ce brevet dégage une très haute température (environ 1800°C). En effet, on désire y obtenir des cendres en fusion. Mais, étant donné l'introduction de vapeur en aval de celle du gaz oxydant et la réaction endother­mique qui s'ensuit, il y a tout lieu de craindre que les cendres liquides engendrées en amont soient refroi­dies, provoquant inévitablement la solidification des cendres, la formation de mâchefers de grande dimension et le blocage du réacteur. D'ailleurs, les chicanes de briques servant de filtres pour les cendres liquides en cours de solidification seront vite colmatées et le gaz ne pourra pas trouver un passage homogène à travers le réacteur vers son point d'évacuation. Enfin, le gazo­gène ne comportant pas de sas, il ne peut pas fonc­tionner sous pression.The combustion furnace in the gasifier of this patent gives off a very high temperature (around 1800 ° C). Indeed, we want to obtain molten ash. However, given the introduction of steam downstream from that of the oxidizing gas and the endothermic reaction which follows, there is every reason to fear that the liquid ash generated upstream will be cooled, inevitably causing the solidification of the ash, the formation of large bottom ash and blockage of the reactor. Moreover, the brick baffles serving as filters for the liquid ash being solidified will quickly be clogged and the gas will not be able to find a homogeneous passage through the reactor towards its discharge point. Finally, since the gasifier does not include an airlock, it cannot operate under pressure.

Le brevet allemand 54.995 décrit un gazogène à lit fixe où le charbon ainsi que la majeure partie de gaz réactif sont introduits par le sommet ouvert du gazogène et descendent en cocourant dans celui-ci. Pour éviter l'agglutination, des quantités complémentaires d'air, de vapeur et de charbon sont injectées à d'autres niveaux inférieurs. Les gaz produits sont extraits à l'aide d'un extracteur d'aspiration des gaz et donc à dépression. Ce gazogène muni de portes à glissière, d'une garde d'eau et de trous d'attisoir pour écarter les mâchefers bloqués ne peut fonctionner sous pression. Ce brevet décrit la possibilité de chauffer l'air au moyen de vapeur surchauffée, mais le risque d'agglutination implique que la température du gaz reste inférieure à 500°C. Ce gazogène ne fournit donc pas de moyens évitant le collage de mâchefers et l'agglutination du charbon. D'autre part, le procédé de ce brevet, qui ne prévoit pas une phase finale de réaction à contre-courant, évacue avec les cendres des quantités résiduelles de carbone, qui représentent une perte ou nécessitent un recyclage.German patent 54.995 describes a gasifier with a fixed bed where the coal as well as the major part of reactive gas are introduced by the open top of the gasifier and descend while cocurrent in it. To avoid clumping, additional amounts of air, steam and carbon are injected at other lower levels. The gases produced are extracted using a gas suction extractor and therefore vacuum. This gasifier, fitted with sliding doors, a water guard and seating holes to ward off blocked bottom ash, cannot operate under pressure. This patent describes the possibility of heating the air by means of superheated steam, but the risk of agglutination implies that the temperature of the gas remains below 500 ° C. This gasifier therefore does not provide means avoiding the sticking of bottom ash and the agglutination of coal. In addition, the process of this patent, which does not envisage a final phase of reaction against the current, evacuates with the ashes residual quantities of carbon, which represent a loss or require a recycling.

Le brevet français 783.087 décrit un gazogène à bois pour véhicules à moteur OTTO. La combustion y a lieu à lit fixe et à cocourant. Le foyer est divisé en plusieurs compartiments pour une meilleure distribution des buses d'injection d'air et un ameublissement du lit incandescent. Outre le compartimentage du foyer, la description de ce brevet insiste sur le compartimentage de la partie supérieure du gazogène en plusieurs chambres (revendication 10), l'une au-dessus de l'autre dont au moins une comporte une zone de dessiccation et une zone de distillation. La zone de distillation dégage des goudrons et autres produits liquides indési­rables qui doivent être recyclés pour en assurer l'élimination qui reste partielle, ce qui constitue un inconvénient majeur. De plus, le procédé du brevet français ne peut fonctionner qu'à très faible pression (1,5 bar), ne comporte pas de sas, ne prévoit pas de dispositif d'extraction des cendres en continu et doit donc être arrêté régulièrement pour évacuer les cendres et être nettoyé avant la mise en place d'une nouvelle charge. Conçu pour l'utilisation de bois, si on devait remplacer le bois par du charbon, l'agglutination de celui-ci, dans la zone de dessiccation, serait inévi­table, car rien n'est prévu pour l'empêcher.French patent 783.087 describes a wood gasifier for OTTO motor vehicles. Combustion takes place at a fixed bed and at a co-current. The fireplace is divided into several compartments for a better distribution of the air injection nozzles and a softening of the incandescent bed. In addition to the compartmentalization of the hearth, the description of this patent emphasizes the compartmentalization of the upper part of the gas generator into several chambers (claim 10), one above the other, at least one of which has a drying zone and a distillation zone. The distillation zone gives off tar and other undesirable liquid products which must be recycled to ensure their elimination which remains partial, which constitutes a major drawback. In addition, the French patent process can only operate at very low pressure (1.5 bar), does not include an airlock, does not provide a continuous ash extraction device and must therefore be stopped regularly to evacuate the ashes and be cleaned before setting up a new load. Designed for the use of wood, if the wood had to be replaced by charcoal, the agglutination of this one, in the drying zone, would be inevitable, because nothing is planned to prevent it.

Le brevet allemand 1.048.658 décrit six réacteurs opérant à cocourant, à cendres sèches et utilisant du charbon à granulomètrie fine. Dans chaque réacteur, le charbon est fluidisé tour à tour par soufflage à contre-courant, à travers le lit incan­descent, dans le but d'engendrer un tri des particules par gravité, afin de diriger les cendres vers le bas. Ce soufflage est précédé et suivi d'un soufflage de vapeur d'eau au-dessus du lit pour éliminer l'oxygène et éviter la formation de mélanges explosifs. Ce soufflage-ci effectué dans tous les gazogènes simultanément.German patent 1,048,658 describes six reactors operating with cocurrent, dry ash and using fine particle size coal. In each reactor, the coal is fluidized in turn by blowing against the current, through the incandescent bed, in order to generate a sorting of particles by gravity, in order to direct the ashes downwards. This blowing is preceded and followed by a blowing of water vapor over the bed to remove oxygen and avoid the formation of explosive mixtures. This blowing is carried out in all the gasifiers simultaneously.

Le brevet américain US 1.505.065 décrit une gazéification de charbon gras en vue d'une production d'un gaz à pouvoir calorifique bas, riche en hydrogène et aussi pauvre qui possible en monoxyde de carbone. Le gazogène comprend deux zones : une zone de carboni­sation supérieure et une zone de production inférieure. Dans la zone de carbonisation, le charbon est chargé au sommet et s'écoule vers le bas. Le gaz réactif (air + excès de vapeur d'eau) est introduit principalement entre les deux zones, de sorte qu'il produit un foyer incandescent au milieu du gazogène et que le gaz réactif monte partiellement en contre-courant dans la zone de carbonisation, réchauffant graduellement le lit fixe de charbon au-dessus et qu'une autre partie de ce gaz descend en cocourant avec le charbon incandescent. Dans cette zone inférieure de production, on prévoit l'injection de quantités supplémentaires de gaz réactif. Etant donné que ce procédé comporte une zone supérieure d'échauffement progressif, il ne convient pas aux charbons agglutinants. Il ne peut fonctionner sous pression étant donné l'évacuation latérale des cendres et poussières. Il ne peut empêcher l'entraî­nement de cendres dans les gaz vers les empilements qui se boucheront rapidement; leur nettoyage est difficile.US patent US 1,505,065 describes a gasification of fatty carbon for the production of a gas with a low calorific value, rich in hydrogen and as poor as possible in carbon monoxide. The gasifier has two zones: an upper carbonization zone and a lower production zone. In the carbonization zone, the coal is loaded at the top and flows down. The reactive gas (air + excess water vapor) is mainly introduced between the two zones, so that it produces an incandescent focus in the middle of the gasifier and the reactive gas rises partially against the current in the carbonization zone. , gradually reheating the fixed bed of charcoal above and another part of this gas descends, co-co-occurring with the glowing charcoal. In this lower production zone, it is planned to inject additional quantities of reactive gas. Since this process has an upper zone of progressive heating, it is not suitable for sticking coals. It cannot operate under pressure due to the lateral evacuation of ash and dust. It cannot prevent the entrainment of ashes in the gases towards the stacks which will quickly become blocked; cleaning them is difficult.

La demande de brevet européen 0089329 décrit un procédé de gazéification du charbon sous pression, mais il comporte deux réacteurs qui fonctionnent alternativement en s'inversant. Ce procédé a plusieurs inconvénients. Possédant deux réacteurs et de nombreuses vannes, il est beaucoup plus coûteux à mettre en oeuvre et délicat à exploiter. Fonctionnant à inversion, il nécessite un balayage de vapeur après chaque cycle, soit toutes les 2 à 4 minutes, afin de séparer les gaz réactifs, soit air ou oxygène et vapeur et les gaz de réaction combustibles en purgeant l'installation. L'inversion cyclique et les fluctua­tions permanentes des températures rendent les réfrac­taires fragiles, ce qui nécessite leur remplacement plus fréquemment. Enfin, la récupération de la chaleur contenue dans les gaz produits est ici obligatoire, ce qui ne permet pas l'utilisation directe des gaz chauds à la sortie du gazogène, comme par exemple en synthèse ou en production de gaz réducteur en sidérurgie, sans utiliser un réchauffeur indépendant et coûteux.European patent application 0089329 describes a process for gasifying coal under pressure, but it comprises two reactors which operate alternately by reversing. This process has several drawbacks. Having two reactors and many valves, it is much more expensive to implement and difficult to operate. Operating in reverse, it requires a steam sweep after each cycle, either every 2 to 4 minutes, in order to separate the reactive gases, either air or oxygen and steam and the combustible reaction gases by purging the installation. Cyclical inversion and permanent temperature fluctuations make refractories fragile, which requires their replacement more frequently. Finally, the recovery of the heat contained in the gases produced is mandatory here, which does not allow the direct use of hot gases at the outlet of the gasifier, such as for example in synthesis or in the production of reducing gas in the steel industry, without using an independent and expensive heater.

Afin de remédier à tous les inconvénients de ces procédés connus, les demandeurs ont mis au point un procédé de gazéification de charbon, à lit fixe, par réaction avec un gaz réactif sous pression, dans lequel on charge le charbon dans une zone supérieure de chargement d'un gazogène vertical à un point près de son sommet d'où il s'écoule vers le bas sous l'effet de la gravité, caractérisé en ce qu'on le soumet, dès l'introduction dans le gazogène, à un choc thermique en le faisant réagir avec des gaz réactifs, à une tempé­rature largement supérieure à la température d'agglu­tination du charbon et proche de la température de fusion des cendres et sous une pression d'au moins 2 bars (0,2 MPa), lesdits gaz réactifs étant introduits dans le gazogène en majeure partie à un premier niveau proche du point d'introduction du charbon et complémen­tairement à au moins un niveau inférieur audit premier niveau, les gaz se dirigeant vers le bas en cocourant avec le charbon, une certaine quantité de gaz réactif froid étant introduite dans la zone d'évacuation à la base du gazogène, au point d'extraction des cendres, d'où cette quantité se dirige vers le haut à contre-­courant pour achever la gazéification du carbone résiduel et refroidir les cendres, et en ce que le gaz produit par la gazéification est évacué, après filtra­tion, de la zone d'évacuation à un niveau supérieur au point d'extraction des cendres.In order to remedy all the drawbacks of these known methods, the applicants have developed a carbonation process for coal, with a fixed bed, by reaction with a reactive gas under pressure, in which the coal is charged in an upper loading zone. of a vertical gasifier at a point near its top from which it flows downwards under the effect of gravity, characterized in that it is subjected, upon introduction into the gasifier, to a shock thermal by reacting it with reactive gases, at a temperature much higher than the coal agglutination temperature and close to the ash melting temperature and under a pressure of at least 2 bars (0.2 MPa), said reactive gases being introduced into the gasifier for the most part at a first level close to the point of introduction of the coal and, in addition, at least at a level lower than said first level, the gases moving downwards by cocurrent with coal, a certain quantity of cold reactive gas is introduced into the evacuation zone at the base of the gasifier, at the point of extraction of the ashes, from which this quantity goes upwards against the current to complete the gasification of the residual carbon and cooling the ash, and in that the gas produced by the gasification is evacuated, after filtration, from the evacuation zone to a level higher than the extraction point of the ash.

Selon une forme préférentielle de mise en oeuvre du procédé de l'invention, la zone d'évacuation est compartimentée dans le sens de l'écoulement du lit en au moins trois compartiments égaux et le débit d'évacuation du gaz produit est contrôlé de manière à être identique dans tous les compartiments sauf un, à tour de rôle, où l'on arrête l'evacuation de gaz. En effet, on arrête à tour de rôle, dans un compartiment après l'autre, l'évacuation de gaz produit, et on y souffle brièvement et vigoureusement, en sens inverse de l'évacuation, du gaz produit froid et/ou de la vapeur pour nettoyer le filtre et détasser les cendres en amont du filtre dans ledit compartiment. Pendant l'arret d'évacuation de gaz, on évacue du fond du compartiment concerné, une quantité déterminée de cendres, identique pour tous les compartiments, et en même temps, on souffle du gaz réactif frais dans l'orifice d'extraction des cendres pour achever la gazéification du carbone résiduel et refroidir les cendres.According to a preferred embodiment of the process of the invention, the evacuation zone is compartmentalized in the direction of flow of the bed into at least three equal compartments and the evacuation rate of the gas produced is controlled so to be identical in all compartments except one, in turn, where the gas evacuation is stopped. Indeed, one stops in turn, in one compartment after the other, the evacuation of produced gas, and one blows there briefly and vigorously, in opposite direction of the evacuation, of the cold produced gas and / or the steam to clean the filter and to ash ash upstream of the filter in said compartment. During the gas evacuation stop, a determined quantity of ashes, identical for all the compartments, is evacuated from the bottom of the compartment concerned, and at the same time, fresh reactive gas is blown into the ash extraction orifice. to complete the gasification of the residual carbon and cool the ash.

Après avoir fait transiter le charbon, tel que défini plus haut, dans un sas étanche, on le charge dans une zone de chargement située près du sommet d'un gazogène vertical. On distribue le charbon uniformément sur le lit fixe et on le laisse s'écouler vers le bas sous l'effet de la gravité.After having passed the coal, as defined above, in a sealed airlock, it is loaded into a loading area located near the top of a vertical gasifier. The carbon is distributed uniformly over the fixed bed and allowed to flow down under the effect of gravity.

Si le charbon contient une quantité notable de produits sulfurés, on le mélange avec une matière calcique ou magnésique, soit avant l'introduction dans le sas du charbon, soit via un sas séparé avant la dispersion du charbon.If the coal contains a significant quantity of sulfur-containing products, it is mixed with a calcium or magnesium material, either before the introduction into the airlock of the coal, or via a separate airlock before the dispersion of the coal.

Selon le type de gaz que l'on souhaite obtenir en fin de gazéification, le gaz réactif est de l'air ou de l'oxygène et de la vapeur pour la production de gaz combustible, de l'hydrogène et de l'oxygène pour la production de gaz riche, du gaz de haut fourneau et de l'oxygène pour la production de gaz réducteur, ou d'autres gaz oxydants.Depending on the type of gas that one wishes to obtain at the end of gasification, the reactive gas is air or oxygen and steam for the production of combustible gas, hydrogen and oxygen for the production of rich gas, blast furnace gas and oxygen for the production of reducing gas, or other oxidizing gases.

Ces gaz réactifs sont mis sous pression. En effet, le procédé de gazéification sous pression présente plusieurs avantages sur la gazéification à la pression atmosphérique ou à pression réduite. Etant donné que la quantité des gaz produits est nettement plus élevée que la quantité des gaz réactifs intro­duits, une mise sous pression des gaz introduits représente une économie par rapport à la mise sous pression des gaz produits plus volumineux. D'ailleurs, cette dernière mise sous pression est nécessaire pour transporter les gaz dans la tuyauterie vers leur destination. En outre, le transport de gaz sous pres­sion nécessite une tuyauterie moins coûteuse et de diamètre d'autant plus petit que la pression est plus élevée. Enfin, la gazéification sous pression nécessite un volume de gazogène nettement plus petit que la gazéification à la pression atmosphérique, d'où un gain considérable en investissement. Pour ces raisons, les gaz réactifs sont mis sous une pression d'au moins 2 bars, jusqu'à, par exemple, 40 bars, avant leur introduction dans le gazogène.These reactive gases are pressurized. Indeed, the pressurized gasification process has several advantages over gasification at atmospheric pressure or at reduced pressure. Since the amount of gas produced is significantly higher than the amount of reactive gas introduced, pressurizing the introduced gas represents an economy compared to pressurizing the larger gas produced. Moreover, this latter pressurization is necessary to transport the gases in the piping to their destination. In addition, the transport of pressurized gas requires less expensive piping and the smaller the diameter the higher the pressure. Finally, gasification under pressure requires a much smaller volume of gasifier than gasification at atmospheric pressure, resulting in a considerable gain in investment. For these reasons, the reactive gases are put under a pressure of at least 2 bars, up to, for example, 40 bars, before their introduction into the gasifier.

Ils sont portés à haute température par récupération de chaleur, par exemple entre 600 et 1200°C. On introduit la partie la plus importante de ces gaz (par exemple 50 à 75%) dans la zone de charge­ment du gazogène à un niveau proche du point de charge­ment et de distribution du charbon, de préférence à un niveau supérieur à celui-ci.They are brought to high temperature by heat recovery, for example between 600 and 1200 ° C. The largest part of these gases (for example 50 to 75%) is introduced into the gasifier loading area at a level close to the coal loading and distribution point, preferably at a level higher than the latter.

De ce fait, le charbon, dès son introduction dans le gazogène, est soumis à un choc thermique, les fines particules s'enflamment spontanément et les morceaux plus gros éclatent par décrépitation en multiples particules plus petites, dégageant ainsi les matières volatiles, et les résidus de distillation, tels que goudrons et phénols, se décomposent sous l'effet de la température et sont récupérés sous forme de gaz utile.As a result, the coal, upon its introduction into the gasifier, is subjected to a thermal shock, the fine particles spontaneously ignite and the larger pieces burst by decrepitation into multiple smaller particles, thus releasing the volatile matter, and the distillation residues, such as tars and phenols, decompose under the effect of temperature and are recovered in the form of useful gas.

Les gaz formés descendent en cocourant dans le lit de matières solides. Etant donné ce flux en cocourant, le risque d'une réaction inachevée existe. C'est pourquoi on introduit une ou des quantités complémentaires des gaz réactifs à au moins un autre niveau inférieur à la zone de chargement. Par exemple, on introduit une deuxième quantité des gaz réactifs, 10 à 30%, à un deuxième point d'injection, par exemple périphérique, et encore 0 à 20% à un troisième point d'injection, qui peut être central.The gases formed descend by cocurrent in the bed of solids. Given this co-current flow, there is a risk of an incomplete reaction. This is why one or more complementary quantities of the reactive gases are introduced at at least one other level below the loading zone. For example, a second quantity of reactive gases, 10 to 30%, is introduced at a second injection point, for example peripheral, and again 0 to 20% at a third injection point, which can be central.

Grâce aux injections secondaires et tertiaires, etc., la réaction de gazéification se poursuit avec efficacité dans toute la hauteur de la masse solide et la température du milieu réactionnel est maintenu à un niveau élevé et contrôlé.Thanks to secondary and tertiary injections, etc., the gasification reaction continues efficiently throughout the height of the solid mass and the temperature of the reaction medium is maintained at a high and controlled level.

Le choc thermique de la première injection et la poursuite de la réaction par les autres injections désagrègent le charbon sans l'agglutiner, quelle que soit sa composition.The thermal shock of the first injection and the continuation of the reaction by the other injections disintegrate the carbon without clumping it, whatever its composition.

Comme cité plus haut, la forme préférentielle d'exécution du procédé de l'invention prévoit le compartimentage, dans le sens de l'écoulement du lit, de la zone d'évacuation en au moins trois compartiments de dimensions identiques, de préférence quatre à huit compartiments, par exemple six compartiments égaux.As mentioned above, the preferred embodiment of the process of the invention provides for the partitioning, in the direction of flow of the bed, of the evacuation zone into at least three compartments of identical dimensions, preferably four to eight compartments, for example six equal compartments.

Chaque compartiment est pourvu d'un orifice d'évacuation du gaz produit et d'un orifice d'évacua­tion des cendres. Le débit de ces évacuations est contrôlé. Le débit d'évacuation du gaz est contrôlé de manière à être identique pour tous les compartiments, à l'exception d'un parmi eux, où l'on arrête périodi­quement l'évacuation de gaz. En effet, on arrête, à tour de rôle, dans un compartiment après l'autre l'évacuation de gaz produit. Pendant qu'on arrête l'évacuation du gaz du compartiment concerné, on y souffle brièvement et sous pression un coup de gaz produit froid et/ou de la vapeur en sens inverse au sens de l'évacuation normale. Ce coup de souffle sert à nettoyer et décolmater le ou les filtres et à détasser les cendres au-delà du filtre dans le compartiment au repos.Each compartment is provided with an outlet for the evacuation of the produced gas and an outlet for the ash. The flow rate of these evacuations is controlled. The gas discharge rate is controlled so as to be identical for all the compartments, with the exception of one of them, where the gas discharge is periodically stopped. Indeed, one stops, in turn, in one compartment after another the evacuation of product gas. While the evacuation of the gas from the compartment concerned is stopped, a blow of gas produced cold and / or steam in the opposite direction to the direction of normal evacuation is briefly blown under pressure. This blast is used to clean and unclog the filter (s) and to unclog the ashes beyond the filter in the compartment at rest.

Après soufflage du gaz, on procède à l'évacua­tion d'une quantité bien déterminée des cendres. Cette quantité sera la même pour tous les compartiments mis au repos à tour de rôle.After blowing the gas, we proceed to the evacuation of a specific quantity of ash. This quantity will be the same for all compartments that are put to rest in turn.

La répartition de la matière du lit descendant en compartiments égaux ainsi que le double contrôle du débit d'évacuation de gaz et des cendres assurent une descente régulière en tous points de l'ensemble du lit fixe, malgré une granulométrie variée du charbon au départ, et ce sans avoir recours à un bras mélangeur, coûteux et fonctionnant difficilement aux hautes températures des gazogènes.The distribution of the material of the descending bed into equal compartments as well as the double control of the gas and ash evacuation rate ensures a regular descent in all points of the whole of the fixed bed, despite a varied particle size of the coal at the start, and this without having to use a costly mixing arm which is difficult to operate at high gasifier temperatures.

Etant donné qu'on évacue les cendres d'un compartiment à la fois et que ces cendres restent immobiles dans les autres compartiments, le colmatage des filtres pendant l'évacuation des gaz de ceux-ci est réduit au minimum, la masse de cendres formant filtre-­masse.Since ashes are removed from one compartment at a time and these ashes remain stationary in the other compartments, clogging filters during the evacuation of these gases is reduced to a minimum, the mass of ash forming filter-mass.

Pendant qu'on évacue les cendres, on injecte, dans le fond du compartiment, dans l'orifice d'écou­lement des cendres, du gaz réactif froid. Le but de cette injection est, premièrement, de gazéifier le carbone résiduel contenu dans les cendres, et, deuxièmement de refroidir complètement les cendres avant leur évacuation avec récupération totale de la chaleur sensible dans le réacteur. De ce fait, le charbon est entièrement gazéifié en une seule étape, en un seul gazogène et aucun recyclage des cendres n'est nécessaire.While the ash is being removed, cold reactive gas is injected into the bottom of the compartment, into the ash outlet. The purpose of this injection is, firstly, to gasify the residual carbon contained in the ashes, and, secondly, to completely cool the ashes before their evacuation with total recovery of the sensible heat in the reactor. As a result, the coal is fully gasified in a single step, in a single gasifier and no recycling of the ashes is necessary.

Le gaz évacué de chaque compartiment à un débit régulier est réuni dans un collecteur commun et quitte le gazogène à haute température. Il peut alors soit céder sa chaleur sensible aux gaz réactifs dans des échangeurs de chaleur et produire la vapeur néces­saire aux réactions dans une chaudière de récupération et puis passer dans un laveur où l'on extrait les impuretés éventuelles, soit être utilisé par un consom­mateur, directement, tel quel, à haute température, ou réchauffé dans des réchauffeurs indépendants.The gas evacuated from each compartment at a regular rate is collected in a common manifold and leaves the gasifier at high temperature. It can then either transfer its sensible heat to the reactive gases in heat exchangers and produce the steam necessary for the reactions in a recovery boiler and then pass through a washer where any impurities are extracted, or be used by a consumer, directly, as is, at high temperature, or heated in independent heaters.

En effet, le gaz produit par le procédé de la présente invention ne nécessite aucune installation de purification en aval, étant donné que les produits indésirables : goudrons, hydrocarbures liquides, phénols, composés du soufre, ou bien se trouvent décomposés par le choc thermique du départ, ou bien réagissent avec la matière calcique et sont éliminés avec les cendres.Indeed, the gas produced by the process of the present invention does not require any downstream purification installation, since the undesirable products: tars, liquid hydrocarbons, phenols, sulfur compounds, or else are decomposed by the thermal shock of the at the start, or else react with the calcium material and are eliminated with the ashes.

Comme signalé brièvement plus haut, afin d'éliminer les composés sulfurés dans le gaz fabriqué, surtout lorsqu'on utilise du charbon riche en soufre, dans le procédé de l'invention, on prévoit l'adjonction d'une quantité contrôlée de matières calciques ou magnésiques, par exemple de la chaux. Cette adjonction peut se faire soit en même temps que le charbon, soit séparément. Les composés sulfurés sont ainsi fixés à plus de 90% sous forme solide en combinaison avec les cendres et le gaz sortant du gazogène est exempt de sous-produits et autres éléments nocifs à l'utili­sation. Il n'est donc pas nécessaire, dans la plupart des cas d'utilisation, d'installer des équipements d'épuration du gaz.As briefly noted above, in order to remove sulfur compounds from the manufactured gas, especially when using sulfur-rich coal, in the process of the invention, provision is made for the addition of a controlled quantity of calcium or magnesium materials, for example lime. This addition can be done either at the same time as the coal, or separately. The sulfur compounds are thus fixed at more than 90% in solid form in combination with the ash and the gas leaving the gasifier is free of by-products and other elements harmful to use. It is therefore not necessary, in most use cases, to install gas cleaning equipment.

La présente invention concerne également un appareil approprié pour la mise en oeuvre du procédé décrit plus haut, en l'occurrence un gazogèneThe present invention also relates to an apparatus suitable for carrying out the method described above, in this case a gasifier.

L'appareil de gazéification de charbon suivant l'invention comprend, en combinaison, une cuve verti­cale étanche, dont la partie inférieure est divisée en au moins trois compartiments de dimensions égales au moyen de séparations verticales radiales laissant les sommets de ces compartiments en communication avec la partie supérieure non compartimentée de la cuve, la cuve étant munie :
- d'un moyen étanche de chargement du charbon près du sommet de la cuve et d'un moyen de sa distribution sur le lit fixe,
- d'un moyen d'introduction de gaz réactif chaud, en majeure partie, à un premier niveau, proche du point d'introduction du charbon dans l'enceinte de la cuve,
- d'au moins un moyen d'introduction de quantité complémentaire de gaz réactif à au moins un niveau inférieur audit premier niveau,
- d'un moyen d'extraction d'une quantité contrôlée de cendres du fond de chaque compartiment, d'un moyen commun et étanche de collection et d'évacuation des cendres et d'un moyen d'introduction dans chaque compartiment d'une dernière partie de gaz réactif dans le moyen d'extraction des cendres,
- d'un moyen d'évacuation du gaz produit de chaque compartiment, lequel moyen est situé à un niveau supérieur à celui de l'extraction des cendres, d'un moyen de filtration du gaz, d'un moyen de contrôle du débit de gaz et d'arrêt de son évacuation, d'un moyen d'introduction de gaz produit froid en contre-­courant lors de l'arrêt de l'évacuation, les diffé­rents moyens d'évacuation de gaz, un par compar­timent, étant raccordés à un moyen collecteur commun.
The coal gasification apparatus according to the invention comprises, in combination, a sealed vertical tank, the lower part of which is divided into at least three compartments of equal dimensions by means of vertical radial partitions leaving the tops of these compartments in communication with the non-compartmentalized upper part of the tank, the tank being provided with:
- a sealed means of loading coal near the top of the tank and a means of distributing it on the fixed bed,
a means for introducing hot reactive gas, for the most part, at a first level, close to the point of introduction of the coal into the enclosure of the tank,
- at least one means for introducing an additional quantity of reactive gas to at least one level below said first level,
- a means of extracting a controlled quantity of ash from the bottom of each compartment, a common and sealed means of collecting and evacuating ash and a means for introducing into each compartment a last part of reactive gas into the ash extraction means,
- a means of evacuating the gas produced from each compartment, which means is located at a level higher than that of extracting the ashes, a means of filtering the gas, a means of controlling the flow of gas and stopping its evacuation, a means for introducing cold product gas in counter-current when stopping the evacuation, the different gas evacuation means, one per compartment, being connected to a common collector means.

Le gazogène comprend avantageusement quatre à huit compartiments égaux. Ces compartiments occupent de préférence 20 à 40% de la hauteur totale de gazogène.The gasifier advantageously comprises four to eight equal compartments. These compartments preferably occupy 20 to 40% of the total height of the gasifier.

Le moyen étanche de chargement du charbon est avantageusement un sas, dont le charbon est amené vers le distributeur au moyen d'un dispositif de dosage, par exemple une vis d'Archimède.The sealed coal loading means is advantageously an airlock, the coal of which is brought to the distributor by means of a metering device, for example an Archimedes screw.

Le moyen d'introduction principal du gaz réactif est de préférence situé à un niveau supérieur à celui de la distribution du charbon sur le lit fixe et il est avantageusement périphérique autour d'un moyen central de distribution du charbon.The main means of introducing the reactive gas is preferably situated at a level higher than that of the distribution of the coal on the fixed bed and it is advantageously peripheral around a central means of distribution of the coal.

Le moyen complémentaire d'introduction de gaz réactif comprend de préférence un moyen périphérique situé environ à mi-hauteur du gazogène et un moyen central au milieu et au sommet du secteur compar­timenté.The complementary means for introducing reactive gas preferably comprises a peripheral means located approximately halfway up the gasifier and a central means in the middle and at the top of the compartmentalized sector.

Le moyen d'extraction des cendres de chaque compartiment comprend de préférence un moyen de broyage des mâchefers éventuels.The means for extracting the ash from each compartment preferably comprises a means for grinding any clinkers.

Le moyen de filtration du gaz produit comprend de préférence un filtre à large maille, par exemple 3 mm et un filtre spécial en matière réfractaire métallique, ou céramique retenant les fines particules de poussière, par exemple 0,1 mm et plus.The means for filtering the gas produced preferably comprises a large mesh filter, for example 3 mm and a special filter in metallic refractory material, or ceramic retaining fine dust particles, for example 0.1 mm and more.

Le moyen d'évacuation du gaz produit est de préférence une tuyère par compartiment munie d'un organe de réglage et d'arrêt de débit et d'un orifice d'introduction de gaz produit froid à contre-courant lors de l'arrêt d'évacuation de gaz, les différentes tuyères étant réunies en aval du moyen de réglage en un moyen collecteur commun périphérique.The means for evacuating the product gas is preferably a nozzle per compartment provided with a flow control and stop member and with a cold product gas introduction orifice against the current when stopping. gas evacuation, the different nozzles being combined downstream of the adjustment means in a common peripheral collecting means.

Le gazogène est de préférence muni d'un moyen d'adjonction de matière calcique ou magnésique au charbon. Ce moyen comporte l'adjonction de la matière calcique ou magnésique au charbon avant son intro­duction dans le moyen étanche de chargement (sas) ou bien un sas séparé, les deux chargements solides se mélangeant au milieu du sommet dans le moyen de distri­bution et de dispersion homogène, par exemple un disque disperseur.The gasifier is preferably provided with a means of adding calcium or magnesium material to the coal. This means involves the addition of calcic or magnesium matter to the coal before its introduction into the sealed loading means (airlock) or else a separate airlock, the two solid loads mixing in the middle of the top in the distribution and dispersion means. homogeneous, for example a dispersing disc.

A l'aide des figures en annexe, dans lesquelles les mêmes numéros réfèrent aux mêmes organes, on décrit un exemple de réalisation du gazo­gène selon l'invention ainsi que quelques schémas de fabrication illustrant l'utilisation et le fonction­nement du gazogène de l'invention.

  • La Fig. 1 est un schéma d'un gazogène connu selon le procédé en contre-courant de LURGI.
  • La Fig. 2 est une coupe verticale d'un gazo­gène suivant l'invention.
  • La Fig. 3 est une coupe horizontale le long de la ligne III-III du gazogène de la Fig. 2.
  • La Fig. 4 est une coupe verticale, à l'échelle agrandie, d'une tuyère d'évacuation de gaz.
  • La Fig. 5 est un schéma de fabrication de gaz combustible par le procédé et l'appareil de l'invention.
  • La Fig. 6 est un schéma de fabrication de gaz réducteur en substitution au coke en sidérurgie par le procédé et l'appareil de l'invention.
  • La Fig. 7 est un schéma de fabrication de gaz de substitution au gaz naturel (SNG) par le procédé et l'appareil de l'invention.
With the aid of the appended figures, in which the same numbers refer to the same members, an embodiment of the gasifier according to the invention is described, as well as a few manufacturing diagrams illustrating the use and operation of the gasifier of the invention. .
  • Fig. 1 is a diagram of a known gasifier according to the LURGI counter-current process.
  • Fig. 2 is a vertical section through a gasifier according to the invention.
  • Fig. 3 is a horizontal section along the line III-III of the gasifier of FIG. 2.
  • Fig. 4 is a vertical section, on an enlarged scale, of a gas discharge nozzle.
  • Fig. 5 is a diagram of the production of combustible gas by the method and the apparatus for the invention.
  • Fig. 6 is a diagram of the production of reducing gas in substitution for coke in the steel industry by the method and apparatus of the invention.
  • Fig. 7 is a diagram of the production of natural gas substitution gas (SNG) by the process and the apparatus of the invention.

La Fig. 1 est un schéma d'un gazogène connu de LURGI opérant sous pression et à contre-courant.Fig. 1 is a diagram of a gasifier known from LURGI operating under pressure and against the current.

Le réacteur 1 comprend à son sommet un sas 2 pour charger du charbon calibré qui s'écoule vers le bas, en lit fixe, et qui est distribué par le distri­buteur 3. Un bras rotatif mélangeur et concasseur 4 brasse le lit fixe et empêche son agglutination. Le gaz réactif (oxygène + vapeur d'eau) est introduit en 5 à la base du réacteur 1 et se dirige vers le haut en contre-courant du flux de charbon. Autour de ce point d'introduction 5 du gaz réactif, le gazogène est muni d'un manteau 6 de refroidissemnt à l'eau. La réaction à contre-courant épuise le charbon de sa matière combustible et le transforme en cendres qui sont évacuées via la grille rotative 7 et l'orifice 8 au fond du réacteur 1 vers le sas étanche des cendres 9. Le gaz produit est évacué du haut du réacteur 1 par l'orifice 10.The reactor 1 comprises at its top an airlock 2 for loading calibrated coal which flows downwards, in a fixed bed, and which is distributed by the distributor 3. A rotary mixing and crusher arm 4 brews the fixed bed and prevents its agglutination. The reactive gas (oxygen + water vapor) is introduced at 5 at the base of the reactor 1 and goes upwards against the flow of the coal. Around this point of introduction 5 of the reactive gas, the gasifier is provided with a jacket 6 for water cooling. The counter-current reaction depletes the coal of its combustible material and transforms it into ashes which are evacuated via the rotary grate 7 and the orifice 8 at the bottom of the reactor 1 towards the sealed airlock of the ashes 9. The gas produced is evacuated from the top of reactor 1 through port 10.

La Fig. 2 montre une coupe verticale d'un gazogène suivant la présente invention. Il comprend un réacteur vertical 11 dont la partie inférieure est divisée en six compartiments verticaux 12 de dimensions identiques (cfr. Fig. 3). Le gazogène 11 est muni d'un orifice 13 de chargement de charbon à son sommet. Le charbon se trouve dans un sas étanche 14 (cfr. Fig. 5), d'où il est chargé par le dispositif de dosage 15 sous forme d'une vis d'Archimède vers un distributeur vertical 16 qui le disperse par le disperseur 17 sur le lit fixe de charbon. Ce disperseur 17 se trouve donc au centre et au sommet de la cavité élargie du réacteur 11. Le gaz réactif est introduit en majeure partie, par exemple 60%, par l'orifice 18 situé à un niveau plus élevé que celui du disperser 17, d'où le gaz entoure le distributeur 16 et le disperseur 17. Ce gaz réactif est porté préalablement à une température de 600 à 1.200°C par récupération de chaleur ou par réchauffage. Le charbon dispersé au centre par le disperseur 17 est donc directement soumis à un choc thermique violent issu de la réaction. Les fines particules s'enflamment spontanément et les morceaux plus gros éclatent par décrépitation en multiples particules plus petites qui tombent sur le lit fixe en ayant dégagé les matières volatiles et les résidus de distillation (goudrons, phénols). Ces produits se décomposent sous l'effet de la température in situ et sont transformés en gaz utile. Lorsque le charbon utilisé contient une quantité notable de produit sulfuré, on charge une matière calcique ou magnésique, par exemple du carbonate de calcium dans le réacteur en même temps quele charbon. Ceci peut être effectué de deux manières : ou bien on mélange la matière calcique ou magnésique au charbon dans le même sas, ou bien on charge cette matière dans un sas étanche séparé 19, comme montré à la Fig. 5, et via un dispositif de dosage séparé 20, on amène la matière calcique ou magnésique vers le distributeur central vertical 16 d'où il est dispersé en 17 en même temps que le charbon. Etant donné que les flux gazeux et solides (charbon + matière calcique ou magnésique) se déplacent à cocourant, la matière calcique ou magnésique réagit avec le soufre pour former finalement du sulfate de calcium (ou de magnésium) qui est évacué avec les cendres. Ainsi, le gaz produit se trouve également débarrassé de toute matière sulfurée et il ne nécessite plus aucune installation d'épuration ou de récupération en aval. Le charbon et éventuellement la matière calcique ou magnésique et le gaz réactif descendent en cocourant dans le réacteur. Afin d'assurer une bonne réaction de toute la matière active dans le charbon, on introduit une quantité supplé­mentaire de gaz réactif chaud, par exemple 25%, à mi-­hauteur du réacteur 11 par des orifices périphériques 21. Il est préférable d'introduire encore une quantité finale de gaz réactif chaud, par exemple 15%, par un orifice central 22 au milieu et au sommet de la partie compartimentée du réacteur. Toutes ces quantités de gaz réactifs descendent en cocourant avec le charbon.Fig. 2 shows a vertical section of a gasifier according to the present invention. It comprises a vertical reactor 11, the lower part of which is divided into six vertical compartments 12 of identical dimensions (cf. Fig. 3). The gasifier 11 is provided with a port 13 for loading coal at its top. The coal is in a sealed airlock 14 (cf. Fig. 5), from where it is loaded by the metering device 15 in the form of an Archimedes screw towards a vertical distributor 16 which disperses it by the disperser 17 on the fixed coal bed. This disperser 17 is therefore located in the center and at the top of the enlarged cavity of the reactor 11. Most of the reactive gas is introduced, for example 60%, through the orifice 18 situated at a higher level than that of the disperser 17, whence the gas surrounds the distributor 16 and the disperser 17. This reactive gas is brought beforehand to a temperature of 600 to 1,200 ° C. by heat recovery or by reheating. The coal dispersed in the center by the disperser 17 is therefore directly subjected to a violent thermal shock resulting from the reaction. The fine particles ignite spontaneously and the larger pieces burst by decrepitation into multiple smaller particles which fall on the fixed bed having released the volatile matter and the residues of distillation (tars, phenols). These products decompose under the effect of the temperature in situ and are transformed into useful gas. When the coal used contains a significant quantity of sulfur-containing product, a calcium or magnesium material, for example calcium carbonate, is loaded into the reactor at the same time as the coal. This can be done in two ways: either mixing the calcium or magnesium material with carbon in the same airlock, or alternatively loading this material in a separate sealed airlock 19, as shown in FIG. 5, and via a separate metering device 20, the calcium or magnesium material is brought to the vertical central distributor 16 from where it is dispersed at 17 at the same time as the coal. Since the gaseous and solid streams (carbon + calcium or magnesium matter) move cocurrently, the calcium or magnesium matter reacts with the sulfur to finally form calcium sulphate (or magnesium) which is evacuated with the ashes. Thus, the gas produced is also freed of any sulfurized material and it does not no more downstream purification or recovery facilities are required. The coal and possibly the calcium or magnesium matter and the reactive gas descend co-current in the reactor. In order to ensure a good reaction of all the active material in the coal, an additional quantity of hot reactive gas, for example 25%, is introduced halfway up the reactor 11 through peripheral orifices 21. It is preferable to introduce another final quantity of hot reactive gas, for example 15%, through a central orifice 22 in the middle and at the top of the compartmentalized part of the reactor. All these quantities of reactive gases descend, co-co-occurring with the coal.

Enfin, pour achever complètement la réaction du carbone résiduel dans les cendres, on injecte une certaine quantité de gaz réactif froid, cette fois-ci en contre-courant, dans l'orifice d'extraction des cendres 23. Cette quantité finale assurera, en outre, le refroidissement des cendres.Finally, to completely complete the reaction of the residual carbon in the ashes, a certain quantity of cold reactive gas is injected, this time in counter-current, into the ash extraction orifice 23. This final quantity will ensure, in Besides, the cooling of the ashes.

Comme décrit plus haut, la partie inférieure du réacteur est divisée en six compartiments verticaux de dimensions identiques, au moyen de séparations verticales radiales (cfr. Fig. 3). Chaque compartiment 12 est en communication avec la partie supérieure non compartimentée du réacteur 11. Ainsi, le lit fixe qui descendait jusque là en une masse solide unique se divise en six parties égales dans les six compar­timents. Cette division du lit fixe est un facteur important de répartition homogène et de descente régulière de la masse de charbon et de cendres.As described above, the lower part of the reactor is divided into six vertical compartments of identical dimensions, by means of vertical radial partitions (cf. Fig. 3). Each compartment 12 is in communication with the non-compartmentalized upper part of the reactor 11. Thus, the fixed bed which previously descended into a single solid mass is divided into six equal parts in the six compartments. This division of the fixed bed is an important factor in the homogeneous distribution and regular descent of the mass of coal and ash.

La masse de charbon et de cendres et les gaz sont donc répartis en quantités identiques dans les six compartiments 12 où l'on procède à leur évacuation. Le gaz produit est évacué de cinq des six compartiments 12 par une tuyère 24 (voir plus particulièrement Fig. 4). Chaque tuyère contient deux filtres, l'un 25, sous forme de grille à large maille pour retenir les parti­cules plus importantes, qui ont un diamètre supérieur à 3 mm et l'autre 26, en matière réfractaire métallique ou céramique pour retenir les particules de poussière ayant un diamètre entre 0,1 mm et 3 mm. En prolongation des filtres 25 et 26, la tuyère 24 comporte un orifice 27 avec bouchon 28, par lequel on peut introduire ou sortir le ou les filtres pour nettoyage ou rempla­cement. Plus loin, la tuyère 24 est munie d'un orifice 29 par lequel on souffle, brièvement et vigoureusement, un coup de gaz produit froid et/ou de la vapeur. La tuyère comporte également une vanne 30 qui règle ou arrête le débit d'évacuation de gaz. Enfin, les six tuyères débouchent dans un collecteur 31 commun d'où le gaz produit quitte le gazogène à haute température. Sa destination dépend du type de gaz produit et de son utilisation, comme expliqué dans les schémas de fabri­cation des Fig. 5 à 7.The mass of coal and ash and the gases are therefore distributed in identical quantities in the six compartments 12 where they are removed. The gas produced is evacuated from five of the six compartments 12 by a nozzle 24 (see more particularly Fig. 4). Each nozzle contains two filters, one 25, in the form of a large mesh grid to retain the larger particles, which have a diameter greater than 3 mm and the other 26, made of metallic or ceramic refractory material to retain the particles of dust with a diameter between 0.1 mm and 3 mm. As an extension of the filters 25 and 26, the nozzle 24 has an orifice 27 with a plug 28, through which the filter or filters can be inserted or removed for cleaning or replacement. Further on, the nozzle 24 is provided with an orifice 29 through which one blows, briefly and vigorously, a blow of gas produced cold and / or steam. The nozzle also includes a valve 30 which regulates or stops the gas discharge rate. Finally, the six nozzles open into a common manifold 31 from which the gas produced leaves the gasifier at high temperature. Its destination depends on the type of gas produced and its use, as explained in the manufacturing diagrams in Figs. 5 to 7.

Les cendres et ce qu'elles contiennent encore comme carbone descendent d'une manière homogène dans les six compartiments. Chaque compartiment 12 comporte à son fond un orifice 23 d'extraction des cendres. Dans cet orifice un broyeur-extracteur 32 (cfr. Fig. 5) pénètre dans le compartiment, broie les cendres si elles sont agglomérées et les extrait de manière contrôlée vers le sas étanche commun des cendres 33 d'où l'on évacue les cendres, par exemple au moyen d'un transporteur à bande 34. L'orifice de dégagement des cendres 23 est pourvu d'un moyen d'introduction à contre-courant, d'une certaine quantité de gaz réactif froid comme déjà décrit plus haut.The ashes and what they still contain as carbon descend homogeneously into the six compartments. Each compartment 12 has at its bottom an orifice 23 for extracting the ashes. In this orifice a crusher-extractor 32 (cf. Fig. 5) enters the compartment, grinds the ashes if they are agglomerated and extracts them in a controlled manner to the common sealed airlock of the ashes 33 from which the ashes are removed. , for example by means of a conveyor belt 34. The ash release orifice 23 is provided with a means of introduction against the current, of a certain amount of cold reactive gas as already described above.

Les vannes 30 des tuyères 24 contrôlent le débit d'évacuation de gaz de telle sorte que ce débit se fasse identique dans toutes les tuyères sauf une, où l'on arrête l'évacuation de gaz. En effet, on arrête, à tour de rôle, dans un compartiment après l'autre, l'évacuation du gaz produit par fermeture de la vanne 30. Pendant qu'on arrête l'évacuation de gaz du compar­timent 12 concerné, on y souffle, par l'orifice 29, en contre-courant, un coup bref et vigoureux de gaz produit froid sous pression et/ou de la vapeur d'eau. Ce coup de souffle nettoie et décolmate les deux filtres 25 et 26 de la tuyère 24 en question et détasse les cendres au-delà du filtre 25 dans le compartiment 12 concerné.The valves 30 of the nozzles 24 control the gas discharge rate so that this rate is identical in all the nozzles except one, where gas evacuation is stopped. In fact, one stops, in turn, in one compartment after another, the evacuation of the gas produced by closing the valve 30. While the evacuation of gas from the compartment 12 concerned is stopped, one breathes there. , through orifice 29, in counter-current, a short and vigorous blow of gas produced cold under pressure and / or water vapor. This blast cleans and unclogs the two filters 25 and 26 of the nozzle 24 in question and rubs the ash beyond the filter 25 in the compartment 12 concerned.

Après soufflage du gaz, on procède à l'évacua­tion d'une quantité déterminée de cendres de l'orifice 23 au moyen du broyeur-extracteur 32. Cette quantité sera la même pour tous les compartiments pendant l'arrêt, à tour de rôle, de l'évacuation de gaz. Pendant qu'on extrait les cendres, on introduit par l'orifice 23 d'extraction des cendres une certaine quantité de gaz réactif froid qui monte à contre-­courant et achève la combustion du carbone résiduel dans les cendres et refroidit celles-ci.After blowing the gas, a predetermined quantity of ash is removed from the orifice 23 by means of the grinder-extractor 32. This quantity will be the same for all the compartments during shutdown, in turn, of the gas outlet. While the ash is being extracted, a certain amount of cold reactive gas is introduced through the orifice 23 for extracting the ash, which rises against the current and completes the combustion of the residual carbon in the ashes and cools them.

Ce double contrôle du débit d'évacuation de gaz et des cendres qui, sera identique pour tous les compartiments, assure une répartition homogène et une descente régulière de l'ensemble du lit fixe, réparti en six compartiments, et ce, quelle que soit la granu­lométrie ou la composition du charbon au départ.This double control of the gas and ash evacuation flow rate, which will be identical for all the compartments, ensures a homogeneous distribution and a regular descent of the whole of the fixed bed, distributed in six compartments, whatever the particle size or the composition of the coal at the start.

Etant donné qu'on évacue les cendres d'un compartiment 12 à la fois et que ces cendres restent pendant ce temps là immobiles dans les cinq autres compartiments, on réduit le colmatage des filtres dans ceux-ci au minimum et l'évacuation de gaz de ces cinq compartiments se fait sans entraves.Since the ashes are removed from one compartment 12 at a time and these ashes remain stationary during this time in the other five compartments, the clogging of the filters in them is reduced to a minimum and the gas evacuation of these five compartments is unhindered.

La Fig 5 représente un schéma de fabrication de gaz combustible et illustre ainsi un exemple de l'utilisation et du fonctionnement du gazogène de l'invention.FIG. 5 represents a diagram for manufacturing combustible gas and thus illustrates an example of the use and functioning of the gasifier of the invention.

On charge du charbon dans le sas étanche 14, puis on le transporte par le dispositif doseur 15 vers le distributeur 16 où il recontre la matière calcique qu'on avait chargé dans le sas 19 et transporté par le dispositif 20 vers le même distributeur 16. Le charbon et la matière calcique se mélangent et sont dispersés ensemble par le disperseur 17 sur le lit fixe.Charcoal is loaded into the airlock 14, then it is transported by the metering device 15 to the distributor 16 where it encounters the calcium material that was loaded in the airlock 19 and transported by the device 20 to the same distributor 16. The carbon and the calcium material mix and are dispersed together by the disperser 17 on the fixed bed.

Le compresseur 35 envoie du gaz réactif, de l'air ou de l'oxygène, par le tuyau 36 vers l'échangeur de chaleur 37. On y introduit au même point de la vapeur d'eau provenant de la chaudière 46. Les gaz réactifs sont réchauffés à environ 700°C. Ils quittent l'échangeur par le tuyau 38 qui se divise en trois tuyaux munis chacun de sa vanne, à savoir : la conti­nuation du tuyau 38, muni de la vanne 39, alimente le sommet du réacteur 11, le tuyau 40, muni de la vanne 41 alimente le milieu du réacteur 11 et le tuyau 42, muni de la vanne 43 débouche au centre et au sommet de la partie compartimentée. On règle le débit des vannes de telle sorte que la plus grande partie du gaz réactif chaud, par exemple 60%, alimente le sommet du réacteur par l'orifice 18, qu'une deuxième partie, par exemple 25%, alimente la périphérie à mi-hauteur du réacteur par les orifices périphériques 21 et une troisième partie, par exemple 15%, alimente le centre de la partie compartimentée par l'orifice 22.The compressor 35 sends reactive gas, air or oxygen, via the pipe 36 to the heat exchanger 37. Water vapor from the boiler 46 is introduced therein at the same point. reagents are warmed to about 700 ° C. They leave the exchanger by the pipe 38 which is divided into three pipes each provided with its valve, namely: the continuation of the pipe 38, provided with the valve 39, feeds the top of the reactor 11, the pipe 40, provided with the valve 41 feeds the medium of the reactor 11 and the pipe 42, provided with the valve 43 opens at the center and at the top of the compartmentalized part. The flow rate of the valves is adjusted so that most of the hot reactive gas, for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18, while a second part, for example 25%, feeds the periphery at mid-height of the reactor by the peripheral orifices 21 and a third part, for example 15%, feeds the center of the part compartmentalized by the orifice 22.

Le charbon et la matière calcique dispersés par le disperseur 17 sont soumis dès leur entrée dans la cavité du réacteur à un choc thermique par réaction avec les gaz réactifs chauds et la température atteint environ 1.000°C. Ces gaz sont introduits via l'orifice 18 situé à un niveau plus élevé que le disperseur et entourant celui-ci. Les petites particules s'enflamment et les gros morceaux éclatent et l'ensemble du lit fixe et le flux gazeux descendent lentement en cocourant.The coal and the calcium material dispersed by the disperser 17 are subjected as soon as they enter the reactor cavity to a thermal shock by reaction with the hot reactive gases and the temperature reaches about 1,000 ° C. These gases are introduced via the orifice 18 located at a higher level than the surrounding disperser. Small particles ignite and the large pieces burst and the whole of the fixed bed and the gas flow descend slowly co-flowing.

Contrairement aux procédés à contre-courant, cette descente en cocourant ne peut pas seule garantir un épuisement de la matière combustible dans le charbon. C'est pourquoi on introduit la deuxième quantité de gaz réactif de manière périphérique à mi­hauteur du réacteur et une troisième quantité au centre au sommet de la partie compartimentée.Unlike counter-current processes, this co-current descent cannot alone guarantee that the combustible material in the coal is exhausted. This is why the second quantity of reactive gas is introduced peripherally at the middle of the reactor and a third quantity in the center at the top of the compartmentalized part.

Les cendres descendent dans les compartiments et sont évacuées vers le sas commun 33, puis éliminées.The ashes descend into the compartments and are evacuated to the common airlock 33, then disposed of.

Le gaz produit, du gaz combustible, quitte le réacteur 11 via les tuyères 24, les vannes 30 de régulation de débit, le collecteur 31 et le tuyau 44 vers l'échangeur de chaleur 37. Il y cède sa chaleur par échange thermique au gaz réactif et le réchauffe. Le gaz produit quitte l'échangeur de chaleur 37 par le tuyau 45, réchauffe la chaudière de récupération 46 et l'échangeur 47 et est lavé dans le laveur 48 qui reçoit de l'eau froide par le tuyau 49. Le gaz lavé et refroidi passe par le tuyau 50 à l'échangeur 47 et de là par le tuyau 51 vers l'utilisateur. Une partie de ce gaz refroidi quitte le tuyau 50 par le tuyau 52 vers le surpresseur de gaz 53. Le gaz comprimé en 53 passe par le tuyau 54 et est divisé en six tuyaux 55, muni chacun d'une vanne 56. Lorsqu'on arrête l'évacuation de gaz dans un compartiment à la fois, à tour de rôle, par fermeture de la vanne 30, on ouvre la vanne 56 corres­pondante et on souffle brièvement et viroureusement à contre-courant, du gaz produit froid sous pression pour décolmater les filtres et détasser les cendres dans le compartiment concerné.The gas produced, combustible gas, leaves the reactor 11 via the nozzles 24, the flow control valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 towards the heat exchanger 37. It transfers its heat there by heat exchange to the gas reactive and warms it. The gas produced leaves the heat exchanger 37 through the pipe 45, heats the recovery boiler 46 and the exchanger 47 and is washed in the washer 48 which receives cold water through the pipe 49. The gas washed and cooled passes through the pipe 50 to the exchanger 47 and from there through the pipe 51 to the user. Part of this cooled gas leaves the pipe 50 through the pipe 52 to the gas booster 53. The compressed gas at 53 passes through the pipe 54 and is divided into six pipes 55, each provided with a valve 56. When stops the evacuation of gas in one compartment at a time, in turn, by closing the valve 30, the corresponding valve 56 is opened and the product produced under pressure is blown briefly and vigorously against the current, to unclog filters and remove ash from the affected compartment.

Notons qu'une partie du gaz réactif, après compression mais avant réchauffement dans l'échangeur de chaleur 37, est conduite par le tuyau 57 muni de sa vanne 58, vers l'orifice d'extraction des cendres 23. Lors de l'arrêt d'évacuation de gaz dans un compar­timent donné, on introduit par ce tuyau 57 du gaz réactif frais à contre-courant dans le compartiment concerné où il achève la combustion du carbone résiduel et refroidit les cendres.Note that part of the reactive gas, after compression but before heating in the heat exchanger 37, is led by the pipe 57 provided with its valve 58, towards the ash extraction orifice 23. When stopping the evacuation of gas in a given compartment, fresh pipe gas is introduced through this pipe 57 against the current in the concerned compartment where it completes burning the residual carbon and cooling the ash.

La Fig. 6 représente un schéma de fabrication de gaz réducteur en substitution au coke en haut fourneau et illustre ainsi un autre exemple de l'utili­sation et du fonctionnement du gazogène de l'invention.Fig. 6 shows a diagram of the production of reducing gas in substitution for coke in the blast furnace and thus illustrates another example of the use and operation of the gasifier of the invention.

Dans ce schéma, le système de chargement du charbon et de la matière calcique et le système d'éva­cuation des cendres sont identiques à celui de la Fig. 5 et ne seront donc plus décrits une seconde fois ici. D'ailleurs, tous les éléments qui correspondent à ceux de la Fig. 5 portent le même numéro.In this diagram, the system for loading coal and calcium and the ash removal system are identical to that in FIG. 5 and will therefore no longer be described a second time here. Besides, all the elements which correspond to those of FIG. 5 have the same number.

Le schéma de la Fig. 6 diffère de celui de la Fig. 5 principalement par le système d'alimentation de gaz réactif et d'évacuation de gaz produit.The diagram in FIG. 6 differs from that of FIG. 5 mainly by the reactive gas supply system and product gas discharge.

Dans la Fig. 6, une partie du gaz produit par le haut fourneau (gaz réactif) et qui consiste essen­tiellement en CO, CO₂ et N₂ est envoyée par le tuyau 59 vers le compresseur 60 et par le tuyau 61 vers le réchauffeur de gaz 62, alimenté en gaz combustible par le tuyau 63 et dont les fumées de combustion sont évacuées en 64. Le gaz de haut fourneau chaud quitte le réchauffeur 62 par le tuyau 38 qui se divise en deux ou trois tuyaux munis chacun de sa vanne pour alimenter le gazogène. Par la continuation du tuyau 38 et de la vanne 39, la plus grande partie de ce gaz réactif chaud, par exemple 60%, alimente le sommet du réacteur par l'orifice 18 situé au-dessus du point de dispersion du charbon 17. Par le tuyau 40 et la vanne 41, une autre partie du gaz réactif, par exemple 25%, alimente la mi-hauteur du réacteur par les orifices périphé­ riques 21. Enfin, par le tuyau 42 et la vanne 43, une dernière partie du gaz réactif chaud, par exemple 15%, alimente le centre 22 du réacteur au sommet de la partie compartimentée.In Fig. 6, part of the gas produced by the blast furnace (reactive gas) and which essentially consists of CO, CO₂ and N₂ is sent by pipe 59 to the compressor 60 and by pipe 61 to the gas heater 62, supplied with gas fuel through the pipe 63 and the combustion fumes of which are discharged at 64. The hot blast furnace gas leaves the heater 62 through the pipe 38 which is divided into two or three pipes each provided with its valve to supply the gasifier. By the continuation of the pipe 38 and of the valve 39, most of this hot reactive gas, for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18 situated above the point of dispersion of the coal 17. By the pipe 40 and the valve 41, another part of the reactive gas, for example 25%, feeds the mid-height of the reactor through the periphery orifices Finally, via the pipe 42 and the valve 43, a last part of the hot reactive gas, for example 15%, feeds the center 22 of the reactor at the top of the compartmentalized part.

Quant à l'oxygène, nécessaire à la réaction, il est introduit en trois points proches de l'intro­duction du gaz de haut fourneau, à savoir en tête à 118, à mi-hauteur à 121 et au centre à 122.As for oxygen, necessary for the reaction, it is introduced at three points close to the introduction of blast furnace gas, namely at the head at 118, halfway up at 121 and at the center at 122.

Le gaz réducteur produit par réaction du gaz du haut fourneau avec le charbon et qui consiste essentiellement en CO, H₂ et N₂ quitte les compar­timents 12 par les tuyères 24, les vannes 30, le collecteur 31 et le tuyau 44 et alimente à son tour le haut fourneau dans la zone d'élaboration en gaz réducteur. L'utilisation du gaz de haut fourneau dans le gazogène et la réalimentation du haut fourneau en gaz réducteur permet une économie en coke qui peut atteindre 50%.The reducing gas produced by reaction of the gas from the blast furnace with the coal and which essentially consists of CO, H₂ and N₂ leaves the compartments 12 through the nozzles 24, the valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 and in turn feeds the blast furnace in the reduction gas production zone. The use of blast furnace gas in the gasifier and the refueling of the blast furnace with reducing gas allows a saving of coke which can reach 50%.

La Fig. 7 représente un schéma de fabrication de gaz de substitution au gaz naturel (Substitute Natural Gas SNG) et illustre ainsi un troisième exemple de l'utilisation et du fonctionnement du gazogène de l'invention.Fig. 7 shows a diagram for manufacturing natural gas substitute gas (Substitute Natural Gas SNG) and thus illustrates a third example of the use and operation of the gasifier of the invention.

Dans ce schéma, le système de chargement du charbon et de la matière calcique et le système d'évacuation des cendres sont identiques à celui de la Fig. 5 et ne seront donc pas décrits une nouvelle fois ici. D'ailleurs, tous les éléments qui correspondent à ceux de la Fig. 5 portent le même numéro.In this diagram, the system for loading coal and calcium and the ash removal system are identical to that in FIG. 5 and will therefore not be described again here. Besides, all the elements which correspond to those of FIG. 5 have the same number.

Le schéma de la Fig. 7 diffère essentiellement de la Fig. 5 par le système d'alimentation en gaz réactif et le système d'évacuation de gaz produit.The diagram in FIG. 7 differs essentially from FIG. 5 by the reactive gas supply system and the product gas evacuation system.

Dans la Fig. 7, de l'hydrogène passe par le tuyau 65 vers le réchauffeur 66, alimenté en combus­tible par le tuyau 67 et dont les produits de combus­ tion sont évacués par le tuyau 69. L'hydrogène réchauffé alimente le réacteur par le tuyau 38 qui se divise en trois tuyaux munis chacun de sa vanne. Par la continuation du tuyau 38 et la vanne 39 la plus grande partie d'hydrogène, par exemple 60%, alimente le sommet du réacteur par l'orifice 18 situé au-dessus du point de dispersion du charbon 17. Par le tuyau 40 et la vanne 41, une autre partie de l'hydrogène, par exemple 25%, alimente la mi-hauteur du réacteur par les orifices périphériques 21. Enfin, par le tuyau 42 et la vanne 43, une dernière partie de l'hydrogène chaud, par exemple 15%, alimente le centre 22 du réacteur au sommet de la partie compartimentée.In Fig. 7, hydrogen passes through the pipe 65 to the heater 66, supplied with fuel through the pipe 67 and whose combustion products tion are evacuated via pipe 69. The heated hydrogen feeds the reactor through pipe 38 which is divided into three pipes each provided with its valve. By the continuation of the pipe 38 and the valve 39 most of the hydrogen, for example 60%, feeds the top of the reactor through the orifice 18 situated above the point of dispersion of the coal 17. Through the pipe 40 and the valve 41, another part of the hydrogen, for example 25%, feeds the mid-height of the reactor through the peripheral orifices 21. Finally, by the pipe 42 and the valve 43, a last part of the hot hydrogen, for example 15%, feeds the center 22 of the reactor at the top of the compartmentalized part.

D'autre part, de l'oxygène passe par le tuyau 69 qui se divise en deux ou en trois tuyaux munis chacun de sa vanne. Le tuyau 70 et sa vanne 71 alimente le sommet du réacteur de la plus grande partie d'oxygène. Il rejoint l'alimentation en hydrogène chaud par un orifice indépendant 118. Une deuxième partie de l'oxygène alimente via le tuyau 72 et la vanne 73 la mi-hauteur du réacteur et y rejoint l'hydrogène chaud par des orifices périphériques indépendants 121. Eventuellement, une troisième partie d'oxygène est introduite au centre par un orifice indépendant 122.On the other hand, oxygen passes through the pipe 69 which is divided into two or three pipes each provided with its valve. The pipe 70 and its valve 71 supplies the top of the reactor with most of the oxygen. It joins the supply of hot hydrogen through an independent orifice 118. A second part of the oxygen feeds via the pipe 72 and the valve 73 halfway up the reactor and joins the hot hydrogen there through independent peripheral orifices 121. Optionally, a third part of oxygen is introduced into the center through an independent orifice 122.

Le gaz produit consiste essentiellement en un mélange de CH₄, CO, H₂, CO₂. Il quitte les compar­timents 12 par les tuyères 24, les vannes 30, le collecteur 31 et le tuyau 44 et est envoyé à la chaudière de récupération 76 d'où il est envoyé au convertisseur de CO 77, au lavage de CO₂ 78, d'où le CO₂ est éliminé par le tuyau 79. Ensuite, le gaz débarrassé de CO₂ passe par le séparateur d'hydrogène 80, d'où une partie de l'hydrogène pur passe par le surpresseur 81 et est recyclée vers le réacteur par le tuyau 65. Le gaz résiduel passe par le tuyau 82 et le surpresseur 83 vers le réacteur de méthanation final 84. De là, le gaz sortant, consistant principalement en méthane, est envoyé vers le réseau de distribution de gaz naturel. Une certaine quantité de gaz brut, prélevé à la sortie de la chaudière 76, est envoyée vers le compresseur 53 et par le tuyau 54, qui se divise en six tuyaux 55 munis de leurs vannes 56 pour introduire des coups de souffle brefs sous pression dans les tuyères 24, chaque fois qu'on arrête l'évacuation du gaz d'un compartiment à la fois, pour décolmater les filtres et détasser les cendres dans le compartiment concerné.The gas produced essentially consists of a mixture of CH₄, CO, H₂, CO₂. It leaves the compartments 12 via the nozzles 24, the valves 30, the manifold 31 and the pipe 44 and is sent to the recovery boiler 76 from where it is sent to the CO converter 77, at the washing of CO₂ 78, where the CO₂ is eliminated by the pipe 79. Then, the gas freed from CO₂ passes through the hydrogen separator 80, from where part of the pure hydrogen passes through the booster 81 and is recycled towards the reactor by the pipe 65. The residual gas passes through the pipe 82 and the booster 83 to the final methanation reactor 84. From there, the outgoing gas, consisting mainly of methane, is sent to the natural gas distribution network. A certain quantity of raw gas, taken at the outlet of the boiler 76, is sent to the compressor 53 and through the pipe 54, which is divided into six pipes 55 provided with their valves 56 to introduce brief blows under pressure into the nozzles 24, each time that the evacuation of the gas is stopped from one compartment at a time, in order to unclog the filters and to ash out the ashes in the compartment concerned.

Les trois schémas de fabrication représentés par les Fig. 5, 6 et 7 montrent que les différents gaz produits sortant du gazogène peuvent être utilisés directement, tels quels, sans nécessiter une instal­lation de purification ou de récupération en aval du réacteur. De même, le charbon chargé peut être de n'importe quel calibre ou de n'importe quelle composition. Même s'il est riche en produits sulfurés, il suffit de charger une quantité de matière calcique pour que le flux qui se déplace en cocourant favorise la réaction du soufre avec la matière calcique et permette son évacuation avec les cendres.The three manufacturing diagrams shown in Figs. 5, 6 and 7 show that the various gases produced leaving the gasifier can be used directly, as they are, without requiring a purification or recovery installation downstream of the reactor. Likewise, the loaded charcoal can be of any size or composition. Even if it is rich in sulfur products, it suffices to load a quantity of calcium matter so that the flux which moves in co-current promotes the reaction of the sulfur with the calcium matter and allows its evacuation with the ashes.

Le choc thermique que le charbon subit dès son introduction dans le réacteur, le fait éclater, vola­tilise les matières volatiles et les décompose en sorte qu'ils sont transformés en gaz utile. Il n'y a donc plus de sous-produits nuisibles dans le gaz produit.The thermal shock that the coal undergoes upon its introduction into the reactor, causes it to explode, volatilizes the volatile materials and decomposes them so that they are transformed into useful gas. There are therefore no more harmful by-products in the gas produced.

La réaction en cocourant et à haute tempé­rature évite tous les problèmes d'agglutination, propres à tous les procédés qui comportent au moins une phase initiale de réaction à contre-courant. D'autre part, la phase finale à contre-courant de la présente invention achève complètement la réaction du carbone résiduel dans les cendres et assure en même temps le refroidissement de ces cendres avec récupération totale de la chaleur dans le réacteur.The cocurrent reaction at high temperature avoids all agglutination problems, which are specific to all the processes which include at least one initial phase of countercurrent reaction. On the other hand, the final counter-current phase of the present invention completely completes the reaction of the residual carbon in the ash and at the same time ensures the cooling of the ashes with total recovery of the heat in the reactor.

De plus, le gazogène selon l'invention possède des avantages économiques considérables. Il consiste en une seule cuve verticale. Fonctionnant sous pression, son volume est réduit, les gaz sont comprimés avant l'augmentation de volume due à la réaction dans le gazogène, le rendement net en énergie est très élevé et ses besoins en fluides et énergie sont très limités. Si on le compare, par exemple, au réacteur LURGI, qui est commercialement très répandu, on constate qu'on n'a pas besoin de modérer la réaction exothermique de combustion comme le fait LURGI par injection de vapeur d'eau. Ceci représente une pure perte en énergie, qui n'existe pas dans le présent procédé. De plus, le procédé LURGI exige le choix d'un charbon calibré, de propriété non agglutinante et pauvre en produits sulfurés. Malgré ces exigences strictes de la qualité du combustible, LURGI doit prévoir un énorme bras concasseur-broyeur dynamique pour assurer une certaine descente régulière du lit fixe. Par contre, dans le gazogène de la présente invention le compartimentage statique de la partie inférieure du gazogène et la régulation du débit d'évacuation de gaz et des cendres décrits plus haut assurent une répartition homogène et une descente régulière, sans problèmes, de la masse du lit fixe.In addition, the gasifier according to the invention has considerable economic advantages. It consists of a single vertical tank. Operating under pressure, its volume is reduced, the gases are compressed before the volume increase due to the reaction in the gasifier, the net energy yield is very high and its needs in fluids and energy are very limited. If we compare it, for example, to the LURGI reactor, which is commercially very widespread, we see that there is no need to moderate the exothermic combustion reaction as LURGI does by injecting steam. This represents a pure loss of energy, which does not exist in the present process. In addition, the LURGI process requires the choice of a calibrated carbon, of non-caking property and poor in sulfur products. Despite these strict fuel quality requirements, LURGI must provide an enormous dynamic crusher-crusher arm to ensure a certain regular descent of the fixed bed. On the other hand, in the gasifier of the present invention, the static partitioning of the lower part of the gasifier and the regulation of the gas and ash evacuation flow rate described above ensure a homogeneous distribution and a regular descent of the mass without problems. of the fixed bed.

Ahoutons enfin un facteur non négligeable d'économie qui consiste en la liberté d'utiliser du charbon tout venant, meilleur marché, sans limitation ni du point de vue de ses caractéristiques physiques (granulométrie), ni chimiques (pouvoir agglutinant, teneur en soufre). Tous ces facteurs permettent de fabriquer des gaz épurés à faible coût et satisfaisant aux règlements anti-pollution les plus récents.Finally, let’s add up to a non-negligible saving factor which consists in the freedom to use all-coal, cheaper, without limitation either from the point of view of its physical characteristics (particle size) or chemical (agglutinative power, sulfur content) . All these factors make it possible to manufacture purified gases at low cost and satisfying the most recent anti-pollution regulations.

Claims (16)

1.- Procédé de gazéification de charbon, à lit fixe, par réaction avec un gaz réactif sous pression, dans lequel on charge le charbon dans une zone supé­rieure de chargement d'un gazogène vertical à un point près de son sommet (13) d'où il s'écoule vers le bas sous l'effet de la gravité, caractérisé en ce qu'on le soumet, dès l'introduction dans le gazogène, à un choc thermique en le faisant réagir avec des gaz réactifs, à une température largement supérieure à la température d'agglutination du charbon et proche de la température de fusion des cendres et sous une pression d'au moins 2 bars (0,2 MPa), lesdits gaz réactifs étant introduits dans le gazogène en majeure partie à un premier niveau (18) proche du point d'introduction du charbon et complémentairement à au moins un niveau inférieur (21, 22) audit premier niveau (18), les gaz se dirigeant vers le bas en cocourant avec le charbon, une certaine quantité de gaz réactif froid étant introduite dans la zone d'évacuation à la base du gazogène, au point d'extraction des cendres (23), d'où cette quantité se dirige vers le haut à contre-courant pour achever la gazéification du carbone résiduel et refroidir les cendres, et en ce que le gaz produit par la gazéifi­cation est évacué, après filtration, de la zone d'éva­cuation à un niveau (24) supérieur au point d'extrac­tion des cendres.1.- Process for the gasification of coal, with a fixed bed, by reaction with a reactive gas under pressure, in which the coal is loaded into an upper zone for loading a vertical gasifier at a point near its top (13) d '' where it flows down under the effect of gravity, characterized in that it is subjected, upon introduction into the gasifier, to a thermal shock by reacting it with reactive gases, at a temperature considerably higher than the coal agglutination temperature and close to the ash melting temperature and at a pressure of at least 2 bars (0.2 MPa), said reactive gases being introduced into the gasifier for the most part at a first level (18) close to the point of introduction of the coal and in addition to at least one lower level (21, 22) to said first level (18), the gases moving downward cocurrently with the coal, a certain amount of gas cold reagent being introduced into the discharge area at the base of the g azogen, at the ash extraction point (23), from where this quantity goes up against the current to complete the gasification of the residual carbon and cool the ash, and in that the gas produced by the gasification is evacuated, after filtration, from the evacuation zone to a level (24) higher than the ash extraction point. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la zone d'évacuation est compar­timentée dans le sens de l'écoulement du lit en au moins trois compartiments (12) égaux et le débit d'évacuation du gaz produit est contrôlé de manière à être identique dans tous les compartiments sauf un, à tour de rôle, où l'on arrête l'évacuation de gaz.2.- Method according to claim 1, characterized in that the evacuation zone is compartmentalized in the direction of flow of the bed into at least three equal compartments (12) and the evacuation rate of the gas produced is controlled by so as to be identical in all compartments except one, in turn, where the gas evacuation is stopped. 3.- Procédé suivant la revendication 2, caractérisé en ce qu'on arrête, à tour de rôle, dans un compartiment (12) après l'autre l'évacuation de gaz produit et qu'on y (29) souffle brièvement et vigoureu­sement, en sens inverse de l'évacuation, du gaz produit froid et/ou de la vapeur pour nettoyer le filtre (25, 26) et détasser les cendres en amont du filtre (25, 26) dans ledit compartiment (12).3.- Method according to claim 2, characterized in that one stops, in turn, in a compartment (12) after the other the evacuation of product gas and that there (29) blows briefly and vigorously , in the opposite direction to the evacuation, of the cold product gas and / or of the steam to clean the filter (25, 26) and to ash the ash upstream of the filter (25, 26) in said compartment (12). 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que pendant l'arrêt d'évacuation de gaz, on évacue du fond (23) du compartiment concerné, une quantité déterminée de cendres, identique pour tous les compartiments, et, en même temps, on souffle du gaz réactif frais dans l'orifice d'extraction des cendres (23) pour achever la gazéification du carbone résiduel et refroidir les cendres.4.- Method according to claim 3, characterized in that during the gas evacuation stop, the bottom (23) of the compartment concerned is evacuated, a determined quantity of ash, identical for all the compartments, and, at the same time In time, fresh reactive gas is blown into the ash extraction orifice (23) to complete the gasification of the residual carbon and to cool the ash. 5.- Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on ajoute de la matière calcique ou magnésique au charbon.5.- Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that calcium or magnesium material is added to the coal. 6.- Appareil (11) de gazéification de charbon comprenant, en combinaison, une cuve verticale étanche, dont la partie inférieure est divisée en au moins trois compartiments (12) de dimensions égales au moyen de séparations verticales radiales laissant les sommets de ces compartiments en communication avec la partie supérieure non compartimentée de la cuve, la cuve étant munie :
- d'un moyen étanche (14) de chargement du charbon près du sommet de la cuve et d'un moyen de sa distribution (17) sur le lit fixe,
- d'un moyen d'introduction (18) de gaz réactif chaud, en majeure partie, à un premier niveau, proche du point d'introduction (17) du charbon dans l'enceinte de la cuve,
- d'au moins un moyen d'introduction (21) de quantité complémentaire de gaz réactif à au moins un niveau inférieur audit premier niveau,
- d'un moyen d'extraction (32) d'une quantité contrôlée de cendres du fond de chaque compartiment, d'un moyen commun et étanche de collection (33) et d'évacuation (34) des cendres et d'un moyen d'intro­duction (57) dans chaque compartiment d'une certaine quantité de gaz réactif froid dans l'orifice d'extraction des cendres (23),
- d'un moyen d'évacuation (24) du gaz produit de chaque compartiment (12), lequel moyen est situé à un niveau supérieur à celui de l'orifice d'extrac­tion des cendres (23), d'un moyen de filtration (25, 26) du gaz, d'un moyen de contrôle (30) du débit de gaz et d'arrêt de son évacuation, d'un moyen d'introduction (29) de gaz produit froid en contre-­courant lors de l'arrêt de l'évacuation, les diffé­rents moyens d'évacuation de gaz, un par compar­timent, étant raccordés à un moyen collecteur (31) commun.
6.- Apparatus (11) for carbonating carbon comprising, in combination, a sealed vertical tank, the lower part of which is divided into at least three compartments (12) of equal dimensions by means of radial vertical separations leaving the tops of these compartments in communication with the non-compartmentalized upper part of the tank, the tank being provided with:
- a sealed means (14) for loading the coal near the top of the tank and a means of its distribution (17) on the fixed bed,
- a means for introducing (18) hot reactive gas, for the most part, at a first level, close to the point of introduction (17) of the coal into the enclosure of the tank,
- at least one quantity introduction means (21) of reactive gas at least at a level lower than said first level,
- a means for extracting (32) a controlled quantity of ash from the bottom of each compartment, a common and sealed means for collecting (33) and evacuating (34) the ash and a means introducing (57) into each compartment a certain amount of cold reactive gas into the ash extraction orifice (23),
- a means of evacuation (24) of the gas produced from each compartment (12), which means is located at a level higher than that of the ash extraction orifice (23), of a filtration means (25, 26) of the gas, of a means of control (30) of the gas flow and of stopping its evacuation, of a means of introduction (29) of gas produced cold in counter-current during the stopping the evacuation, the different gas evacuation means, one per compartment, being connected to a common collecting means (31).
7.- Appareil suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend quatre à huit compar­timents (12) égaux et en ce que ces compartiments occupent 20 à 40% de la hauteur totale de gazogène.7.- Apparatus according to claim 6, characterized in that it comprises four to eight compartments (12) equal and in that these compartments occupy 20 to 40% of the total height of gasifier. 8.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le moyen étanche (14) de chargement du charbon est un sas, dont le charbon est amené vers le distributeur (16) au moyen d'un dispositif doseur (15).8.- Apparatus according to any one of claims 6 and 7, characterized in that the sealed means (14) for loading the coal is an airlock, the coal of which is brought to the distributor (16) by means of a device dispenser (15). 9.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que le moyen d'introduction principal (18) du gaz réactif est situé à un niveau supérieur à celui de la distribution du charbon (17) sur le lit fixe et il est périphérique autour du moyen de distribution (17) du charbon qui est central.9.- Apparatus according to any one of claims 6 to 8, characterized in that the main introduction means (18) of the reactive gas is located at a level higher than that of the distribution of coal (17) on the bed fixed and it is peripheral around the distribution means (17) of the coal which is central. 10.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que le moyen complémentaire d'introduction (21) de gaz réactif comprend un moyen périphérique (21) situé environ à mi-­hauteur du gazogène et un moyen central (22) au milieu et au sommet du secteur compartimenté.10.- Apparatus according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the complementary means of introduction (21) of reactive gas comprises a peripheral means (21) located approximately halfway up the gasifier and a central means (22) in the middle and at the top of the compartmentalized sector. 11.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le moyen d'extraction des cendres (32) de chaque compartiment comprend un moyen de broyage des mâchefers éventuels.11.- Apparatus according to any one of claims 6 to 10, characterized in that the ash extraction means (32) of each compartment comprises a means of grinding any bottom ash. 12.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 11, caractérisé en ce que le moyen de filtration (25, 26) du gaz produit comprend un filtre à large maille (25) et un filtre spécial (26) en matière réfractaire métallique ou céramique retenant les fines particules de poussière.12.- Apparatus according to any one of claims 6 to 11, characterized in that the filtration means (25, 26) of the gas produced comprises a large mesh filter (25) and a special filter (26) of refractory material metallic or ceramic retaining fine dust particles. 13.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 12, caractérisé en ce que le moyen d'évacuation du gaz produit est une tuyère (24) par compartiment, munie d'un organe de réglage (30) et d'arrêt de débit et d'un orifice d'introduction (29) de gaz produit froid à contre-courant lors de l'arrêt d'évacuation de gaz, les différentes tuyères (24) étant réunies en aval du moyen de réglage (30) en un moyen collecteur (31) commun périphérique.13.- Apparatus according to any one of claims 6 to 12, characterized in that the means for discharging the gas produced is a nozzle (24) per compartment, provided with an adjustment member (30) and stop flow and an introduction orifice (29) of cold product gas against the current during the gas evacuation stop, the various nozzles (24) being joined downstream of the adjustment means (30) in a common peripheral collecting means (31). 14.- Appareil suivant l'une quelconque des revendications 6 à 13, caractérisé en ce que le réac­teur est muni d'un moyen d'adjonction (19) de matière calcique ou magnésique au charbon.14.- Apparatus according to any one of claims 6 to 13, characterized in that the reactor is provided with an addition means (19) of calcium or magnesium material to carbon. 15.- Appareil suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen d'adjonction de la matière calcique au charbon est un moyen situé en amont de l'introduction du charbon dans le moyen étanche (14) de chargement.15.- Apparatus according to claim 14, characterized in that the means for adding the calcium material to the coal is a means located upstream of the introduction of the coal into the sealed means (14) of loading. 16.- Appareil suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le moyen d'adjonction de matière calcique ou magnésique est un sas (19) séparé, et en ce que les deux chargements solides, le charbon et la matière calcique ou magnésique, se mélangent au milieu du sommet dans le moyen de distribution (16) et de dispersion (17) homogène.16.- Apparatus according to claim 14, characterized in that the means for adding calcium or magnesium material is an airlock (19) separate, and in that the two solid loads, carbon and calcium or magnesium material, mix in the middle of the top in the distribution means (16) and homogeneous dispersion (17).
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