FR2485030A1

FR2485030A1 - Procede de transformation catalytique du charbon en composants gazeux et de reformage des produits gazeux obtenus

Info

Publication number: FR2485030A1
Application number: FR8103256A
Authority: FR
Inventors: John William Flock; Philip George Kosky; Linda Joan Proctor Cornell
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1981-02-19
Publication date: 1981-12-24
Also published as: JPS5714691A; DE3103933A1; GB2078251B; GB2078251A

Abstract

PROCEDE UTILISANT UNE SOURCE DE CHALEUR EXTERNE N'UTILISANT PAS DE CHARBON. IL COMPREND L'EXPOSITION 12 D'UNE MASSE DE CHARBON A L'ACTION DE LA VAPEUR D'EAU, D'HYDROGENE ET DE MONOXYDE DE CARBONE POUR PRODUIRE UN MELANGE GAZEUX DE CH, CO CO ET H, L'ELIMINATION 16 DU CO ET DES GAZ SULFUREUX, LE RETRAIT D'UNE PARTIE DE H ET DE CO DU MELANGE GAZEUX, LA SEPARATION 18 DE CH, L'UTILISATION D'UNE AUTRE PARTIE DE H ET CO RESTANTS POUR LA GAZEIFICATION 12 DU CHARBON, LA COMBINAISON 20 DU CH SEPARE ET D'EAU POUR REFORMER LE METHANE ET L'EMPLOI DU PRODUIT PROVENANT DU REFORMAGE 20 DANS LE SYSTEME. APPLICATION A LA GAZEIFICATION DU CHARBON.

Description

Cette invention concerne la gazéification du charbon, et,

plus particulièrement un système composite de rendement éner-

gétique élevé, aux multiples possibilités, pour la transforma-

tion catalytique du charbon en composants gazeux et la trans-

formation de gaz, qu'il est facile d'adapter à différentes sources de chaleur et en particulier à un réacteur nucléaire à température élevée à refroidissement par gaz, et facile de

régler, en ce qui concerne les aspects qualitatif et quantita-

tif des produits gazeux qu'il permet d'obtenir.

Le procédé ou système de traitements mettant en oeuvre la présente invention pour la gazéification ou la transformation du charbon en plusieurs produits gazeux, et le reformage ou la transformation de ces produits gazeux, ou de leurs composants en des formes ou des compositions gazeuses plus utilisables ou plus intéressantes, ainsi que le retour ou le recyclage de certains gaz produits qui seront utilisés ou réutilisés dans le système, comprend la combinaison et la suite d'opérations ou de traitements suivantes: On soumet une masse de charbon particulaire à l'action d'une atmosphère contenant de la vapeur d'eau et de l'hydrogène en présence d'un catalyseur, ce qui a pour effet de transformer le charbon en plusieurs gaz, comprenant classiquement du méthane

du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène.

On traite alors les gaz dérivés du charbon, par exemple par

séparation ou isolement d'une composition de gaz unique du mé-

lange, en tant que produit final ou en tant que précurseur pour la synthèse de produits secondaires; et/ou pour son reformage ou sa transformation dans le système en un autre produit gazeux ou en une autre forme de gaz comme un combustible d'énergie plus élevée ou un matériau plus demandé ou de propriétés plus recommandées; et/ou pour son recyclage dans le système o on l'utilisera comme source d'un constituant ou d'un réactif nécessaire pour l'activité d'une ou de plusieurs phases du système. Le système gazéificateur est relié à une source de chaleur, et de préférence à un réacteur nucléaire à température élevée, à refroidissement par gaz, et on fait réagir une partie des gaz produits composés essentiellement de méthane avec de la vapeur d'eau en utilisant ainsi la source de chaleur pour obtenir un produit modifié enrichi en hydrogène, de masse calorifique plus élevée. On peut citer parmi les équations représentant quelques unes des réactions fondamentales les plus importantes du système et l'énergie mise en oeuvre dans le procédé de cette invention

GAZEIFICATEUR:

Vapogazéification C + H2O + CO + H2 AH= 131,4 kJ/mole (1) Hydrogazélfication C +2H2 CH4 àHo= 74,9 kJ/mole (2)

GAZEIFICATEUR ET DISPOSITIF DE REFORMAGE DU METHANE

Transformation eau gaz par déplacement chimique CO + H20 - CO2 + H2 AH= 41,4 kJ/mole (3) Reformage CH + H O CO + 3 H AH-= 205,1 kJ/molè (4)

4 2 2

TRANSFORMATEUR

Réaction de transformation eau-gaz par déplacement chi-

mique (3).

A cause des impuretés ou des matériaux étrangers que renferme habituellement le charbon, l'opération de gazéification du charbon conduira également à la formation de produits gazeux accidentels comprenant des gaz sulfureux comme le sulfure d'hydrogène et le sulfure de carbonyle. De plus, la présence

de traces de différents hydrocarbures supérieurs est indisso-

ciable des conditions de pression et des températures élevées

imposées par la gazéification du charbon.

Le système peut fonctionner, et de préférence fonctionne en continu, toutes les conditions et tous les composants étant amenés ou déplacés vers les diverses opérations ou traitements,

ou vers les postes permettant de les effectuer, en une progres-

sion pratiquement ininterrompue faite d'un mouvement constant ou de mouvements continus successifs répétés fréquemment, vers ceux-ci.

La suite de la description se réfère aux figures annexées

qui représentent respectivement Figure 1, un schéma de principe représentant les étapes ou les opérations de base du système de traitement de la présente invention Figure 2, un schéma de principe comprenant les étapes ou les opérations en relation mutuelle dans une réalisation du système de traitements de la présente invention; Figure 3, un schéma de principe comprenant les étapes ou opérations en relation mutuelle dans une autre réalisation du

système de traitements de la présente invention.

Si on se réfère aux figures et en particulier à la figure 1, on a représenté un schéma de principe simplifié montrant la

disposition et la succession combinées des principales opéra-

tions en relation mutuelle au cours desquelles sont effectuées les réactions et les traitements qui sont à la base du système

de cette invention.

Dans la phase de gazéification du charbon du système, on amène du charbon particulaire 10 à un dispositif gazéificateur

catalysé 12 équipé d'une source ou d'un dispositif 14 l'alimen-

tant en vapeur d'eau, et également d'une source ou d'un dis-

positif l'alimentant en agents de gazéification du charbon supplémentaires, parmi lesquels on peut citer l'hydrogène et le monoxyde de carbone ou éventuellement l'hydrogène. On amène également un catalyseur approprié, par exemple un matériau contenant un métal alcalin, et en particulier des oxydes, des hydroxydes, des carbonates, des bicarbonates ou leurs mélanges,

de potassium et/ou de sodium, au dispositif gazéificateur 12.

On préchauffe les agents de gazéification contenant de la vapeur d'eau entre 700 et 950'C pour décomposer et gazéifier le charbon en le faisant réagir avec l'hydrogène et la vapeur d'eau. Lorsque l'on utilise comme source de chaleur un réacteur nucléaire à température élevée, à refroidissement par gaz, la pression du système chimique doit être en équilibre avec la pression à l'intérieur du réacteur au niveau de l'interface primaire, des tubes échangeurs de chaleur dans le dispositif de reformage. Cela évite la surcharge mécanique des tubes échangeurs de chaleur. L'augmentation de la pression nuit à la transformation du méthane dans la réaction de reformage de

l'Equation (4). Au contraire, dans le gazéificateur l'augmenta-

tion de la pression favorise la formation de méthane par la réaction inverse de la réaction de reformage de 1'Equation (4). L'augmentation de la pression est également avantageuse, dans

la mesure o elle augmente les vitesses des réactions de gazéifi-

cation, des Equations (1) et (2). L'étude des exigences concer-

nant la pression de la source de chaleur et du système chimique a montré que les valeurs acceptables pour la pression étaient comprises entre environ 10 et environ 60 daN/cm2. Dans les réalisations courantes, on choisit une pression d'environ daN/cm2; il s'agit toutefois d'un choix économique dépendant beaucoup de la température de la chaleur fournie par la source 22, l'augmentation de la température permettant d'augmenter la pression. Des variations mineures de pression se produisent naturellement dans le système chimique, à cause de la chute de

pression en fonctionnement.

Les produits de la gazéification catalysée du charbon pro-

venant du dispositif 12 constituent un mélange gazeux comprenant du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène avec un peu de vapeur d'eau et classiquement, des sous-produits accidentels comprenant du sulfure d'hydrogène, du sulfure de carbonyle et quelques hydrocarbures. On enlève le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène et le sulfure de

carbonyle dumélange gazeux produit dans un dispositif d'absorp-

tion des gaz acides 16, et on les décharge du système. On sépare

ensuite le méthane du mélange gazeux dans un dispositif de sé-

paration cryogénique 18 pour son reformage ultérieur. La sépa-

ration cryogénique utilise classiquement des températures pouvant aller jusqu'à environ - 2000C. On recycle les gaz restants

provenant de l'opération de gazéification du charbon et compre-

nant de l'hydrogène et éventuellement du monoxyde de carbone dans le dispositif gazéificateur de charbon 12 pour les faire

réagir avec de la vapeur d'eau sur le charbon à des tempéra-

tures et sous des pressions élevées, en présence du catalyseur, et transformer ainsi le charbon en un mélange de composants gazeux comprenant du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène, ainsi qu'un peu de vapeur d'eau et du sulfure d'hydrogène, du sulfure de carbonyle et quelques hydrocarbures accidentels. On peut séparer à leur tour ces gaz provenant de la gazéification du charbon et les employer de

la même manière ou les utiliser comme on l'a décrit précédem-

ment, en les soumettant entre autres à un recyclage partiel, et

en répétant ainsi le cycle en une opération continue.

Dans la phase de reformage du système de cette invention, on préhomogénéise le méthane gazeux retiré du mélange gazeux produit par la gazéification du charbon avec de l'eau, on le chauffe, en utilisant en partie, de la vapeur d'eau produite par la masse calorifique des gaz reformés, et on le transforme

dans le dispositif de reformage 20 en un mélange gazeux compre-

nant du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène, ainsi que de la vapeur d'eau. La source de chaleur 22 pour le dispositif de reformage du méthane 20 présente une capacité lui permettant de fournir les quantités voulues d'énergie thermique à une température maximum comprise entre environ 700 et 9500C, et dans la réalisation recommandée de cette invention, elle est constituée par un réacteur à fission

nucléaire, par exemple un réacteur à température élevée, Jà re-

froidissement par gaz. On peut citer parmi d'autres sources de chaleur que l'on peut utiliser des dispositifs solaires, par exemple des dispositifs ou des appareils qui fournissent de

l'énergie thermique en captant et/ou en concentrant le rayonne-

ment thermique émis par le soleil. Les pressions optimum pour la réaction de reformage sont comprises entre environ 10 et

environ 60 daN/cm2.

On refroidit le mélange gazeux produit par le dispositif de reformage du méthane 20, un peu de vapeur d'eau se condense dans le condenseur 24, et on retire l'eau de condensation que l'on peut mélanger avec du méthane pénétrant dans l'appareil avant sa vaporisation dans le dispositif de reformage ou que

l'on recycle au dispositif 14 pour l'introduire dans le gazél-

ficateur de charbon. On retire ensuite le dioxyde de carbone

du mélange gazeux par absorption, par exemple dans le disposi-

tif 16, et on sépare ensuite le méthane du mélange par sépara-

tion cryogénique, par exemple, corme dans le dispositif 18. On recycle ensuite les gaz restants du mélange au dispositif gazéificateur de charbon 12 pour les faire réagir avec le charbon et la

vapeur d'eau, dans le procédé de gazéification du charbon.

Le système permet donc la mise en oeuvre de toutes les phases du procédé sur un mode essentiellement continu ou in-

interrompu, comprenant le recyclage des composants, l'introduc-

tion de matière première comme le charbon, d'énergie thermique et de vapeur d'eau et le retrait du système des produits finals

comme l'hydrogène.

Dans la réalisation de l'invention représentée en détail figure 2, on introduit continuellement du charbon pulvérisé, par exemple du charbon Illinois n' 6, dans le dispositif gazéificateur de charbon 12 qui renferme un catalyseur, comme le carbonate de potassium, o on le maintient à une température d'environ 700'C. On préchaufe de l'hydrogène et du monoxyde de carbone gazeux à environ 700'C dans le dispositif 29 en utilisant de l'hélium comme milieu véhiculant la chaleur de l'échangeur de chaleur 27 dans une boucle échangeuse de chaleur auxiliaire, puis le mélange préchauffé passe dans le dispositif

gazéifidatèur 12 avec de la vapeur d'eau.

Ces conditions, que l'on a encore précisées dans les données du Tableau I ci-après, permettent la gazéification du charbon, de façon à ce que les réactions (3) et (4) soient en un équilibre tel que la charge thermique globale de la réaction soit nulle. Il faut rendre de préférence, la réaction globale légèrement exothermique pour éviter l'addition de chaleur à la réaction charbon/catalyseur (par exemple de carbonate de potassium) à des températures supérieures à 700'C, ce qui favoriserait la corrosion dans tout échangeur de chaleur

utilisé pour effectuer un transfert de chaleur vers une réac-

tion globale endothermique dans le gazéificateur. Le produit gazeux de cette réaction est constitué par un mélange contenant du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène, des gaz sulfureux, de la vapeur d'eau n'ayant

pas réagi et de petites quantités d'hydrocarbures supérieurs.

On refroidit les produits de la gazéification du charbon

dans les condenseurs 14 et 14' et on en introduit le conden-

sat avec de la vapeur d'eau supplémentaire dans le dispositif gazéificateur 12, pour l'alimenter en vapeur d'eau, cette vapeur d'eau étant surchauffée à 700'C dans le dispositif 30; en utilisant de l'hélium provenant du dispositif 27. On renvoie les produits gazeux comprenant du méthane, du monoxyde de car- bone, du dioxyde de carbone et de l'hydrogène dans le dispositif d'absorption de gaz acides 16, o on retire du-système le

dioxyde de carbone et les gaz-contenant du soufre, puis au dis-

positif de séparation cryogénique du méthane o le méthane et les hydrocarbures supérieurs sont séparés pour le reformage, et on recycle ensuite l'hydrogène et le monoxyde de carbone au

dispositif gazélficateur de charbon 12, o on les retire comme-

gaz de synthèse.

On mélange-le méthane gazeux et les traces d'hydrocarbures supérieurs séparés du mélange gazeux avec-de l'eau, on les soumet à une évaporation et à un préchauffage, en utilisant, en partie, de la chaleur récupérée sur la masse-calorifique des

gaz produits dans le dispositif de-reformage 20, dans le dis-

positif 24 avant de les introduire dans le dispositif de re-

formage de gaz 20. On chauffe encore le dispositif 24 à l'aide de chaleur obtenue dans le dispositif de recyclage de l'énergie

31, en liaison avec la source de chaleur constituant le dis-

positif 22. Les échangeurs de chaleur 28 et 32 fournissent également de la chaleur au dispositif de recyclage de l'énergie 31.

Le dispositif de recyclage de l'énergie 31 peut être équi-

pé de matériel classique de centrale énergétique, et être constitué par exemple, comme on l'a représenté par un échangeur de chaleur ou par une turbine à vapeur, et utiliser, dans une réalisation de cette invention, la fraction inférieure de chaleur de température, comprise par exemple entre environ 5750C et environ 300'C, du dispositif 32 qui produit de la vapeur d'eau à des températures pouvant aller jusqu'à environ 5500C. On peut utiliser comme source d'énergie thermique du dispositif de recyclage de l'énergie, la source de chaleur primaire 22, qui, dans une réalisation de cette invention est constituée par un réacteur nucléaire à température élevée à refroidissementpar gaz.Les dispositifs de recyclage de l'énergie comme le dispositif 31, peuvent fournir de la vapeur d'eau à différents procédés chimiques ou traitements utiles dans le système, parmi lesquels on peut citer la régénération d'un absorbeur de gaz acides, la récupération du catalyseur, et

alimentent en énergie électrique des compresseurs pour la réfri-

gération de l'installation ou pour faire recirculer les produits

dans l'installation.

Le dispositif de recyclage de l'énergie 31 reçoit encore de la chaleur provenant de la masse calorifique des gaz produits dans le dispositif 20, disponible à des niveaux de température incompatibles avec les exigences thermiques du courant A. On

recycle au procédé l'eau du condensat provenant du dispositif-

24 et on utilise également de l'eau d'appoint, par exemple, mais ne provenant pas nécessairement du dispositif de recyclage de l'énergie 31. On peut utiliser pour la réaction de reformage des températures comprises entre environ 700 et 8500C, atteintes

grâce à une source de chaleur constituée par un. réacteur nuclé-

aire à température élevée, 22, et de préférence un réacteur nucléaire à température élevée à refroidissement par gaz, par un four utilisant de la lignite comme combustible ou même par

un dispositif de chauffage solaire.

Le gaz produit par le reformage est constitué par un mé-

- lange contenant du méthane, du monoxyde de carbone, du dioxyde

de carbone et de l'hydrogène avec de la vapeur d'eau. On refroi-

dit ce produit dans le dispositif 24 pour condenser la vapeur d'eau en excès et on fait passer le mélange dans le système o

le dioxyde de carbone est éliminé par adsorption dans le dis-

positif 16, le méthane et les traces d'hydrocarbures séparés dans le dispositif 18, et recyclés au dispositif de reformage, tandis que l'on envoie l'hydrogène et le monoxyde de carbone

à la gazéification du charbon.

On a reporté dans les Tableaux 1-1 et 1-2 suivants tous les équilibres approximatifs des matériaux et les températures

pour les phases de réaction ou les traitements de la réalisa-

tion précédente représentée figure 2.

TABLEAU 1-1

Courants de produits en kg.moles/h pour une matière première constituée par 1814 t/jour de charbon Illinois n 6 introduite dans un gazéificateur fonctionnant à 700 C

A B C C' D D' E

E F G

4 963 1 756 1 747 I 747 3 216 3 216

14 888 10 194 - - - -

3 216 4 963

512 traces

- 1 732

- 1 479

1 732 1 732

1 479 -

1 618 1 618 2 695

traces - -

- 1 732

- traces

- 11 126 11 126 11 126 3 628 3 628

6 942 4.189

- 3 628

Puissance thermique nucléaire à 950 C 215,6 MW (Puissance thermique du dispositif de reformage à 825 C) Joules/jour (VCE)*dans le gaz-de synthèse 6 597. 1013 Travail de la séparation cryogénique 32 MWe

X - Valeur calorifique élevée.

e O rt r u. N Courant CH4 H20 Co Co2 H2 H %a

TABLEAU 1-2

Niveaux de température correspondants à la figure 2 Puissance thermique nucléaire à 9250C gazélficateur à 7000C Courant Température OC

A 450

B 600

C 40-70

C' 40-70

D 40-70

D' 40-70

E 25

E' 25

F 700

G 700

H 40

Note 1) 215,6 MWth de puissance thermique nucléaire apportée au dispositif de reformage pour 1814 tonnes par jour

de charbon introduit dans le gazéificateur.

2) La température du courant B est celle à l'extérieur de l'échangeur de chaleur interne dans le dispositif de reformage. La température de pointe du procédé

est de 8250C.

3) La séparation cryogénique a lieu à une température-

pouvant aller jusqu'à environ -200'C.

La réalisation de l'invention représentée Figure 3 comporte une modification visant à améliorer le gazéificateur et une application classique pour la production d'hydrogène comprenant une séparation cryogénique du monoxyde de carbone et un réacteur

de transformation par déplacement chimique incorporé au système.

Cette variante de l'invention détourne le monoxyde de carbone de l'opération et du dispositif de gazéification du charbon

et l'envoie à une transformation par déplacement chimique eau-

gaz (voir l'équation 3 précédente), ce qui permet de produire davantage d'hydrogène. On peut citer parmi les avantages ou qualités de cette réalisation, par rapport à la première: 1) la diminution de la teneur en monoxyde de carbone qui j est nuisible à la réaction de gazéification à l'intérieur du dispositif gazéif.icateur 12, permet d'utiliser un dispositif

i |ide gazéification plus petit.

2) Les vitesses de réaction seront supérieures dans le :15 gazéificateur puisque la pression partielle d'hydrogène a

l-l augmenté par rapport à la première réalisation.

Comme le montrent les figures, la réalisation de la Figure 3 est pratiquement la même que celle de la Figure 2 en ce qui f j concerne la phase de gazéification du charbon et la phase de l 1iO reformage du méthane, et il n'est pas nécessaire de lest

|!| décrire d'une manière plus détaillée.

i 1l Toutefois, dans cette réalisation, on détourne le monoxyde de carbone et l'hydrogène traversant le séparateur cryogénique ,' 18, ou provenant d'autres endroits appropriés du système, dans un réacteur de transformation par déplacement chimique 26 afin de transformer le monoxyde de carbone et de la vapeur d'eau en

hydrogène. La réaction étant incomplète aux températures aux-

quelles la réaction de transformation par déplacement chimique peut être catalysée, on utilise une grande quantité de vapeur f d'eau, supérieure à la quantité requise stoéchiométriquement conformément à la réaction

CO + H20 = CO2 + H2.

I, La gamme optimum de températures pour la transformation par déplacement chimique se situe approximativement entre 250

et 450'C.

On peut produire la vapeur d'eau utilisée ici, ainsi que

i f f dans d'autres phases du système de l'invention, dans une cen-

trale énergétique, le dispositif 31, chauffé par un dispositif

tel qu'un réacteur nucléaire à température élevée, à refroi-

dissement par gaz, un réacteur nucléaire à eau légère,-une centrale à énergie solaire, une centrale à lignite. On peut prélever une partie de la-chaleur nécessaire pour produire | k. cette vapeur d'eau sur la masse calorifique du courant de produit provenant du réacteur de transformation par déplacement

I35 chimique.

f. La réaction de transformation est légèrement exothermique ( - 41,4. kJ/mole) de sorte que l'on met en oeuvre le plus [j avantageusement la transformation à une température relativemen basse, sur un catalyseur approprié à base d'oxyde de fer ou d'oxydes de zinc/cuivre, température pouvant aller jusqu'à

une limite inférieure d'environ 250'C.

Comme on l'a représenté sur la figure, on fait passer le mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène dans le dispositif à réacteur de transformation par déplacement chimique 26, pour transformer le monoxyde de carbone et la vapeur en dioxyde de

carbone et en hydrogène, conformément à l'équation précédente.

On a reporté-dans les Tableaux 2-1 et 2-2 suivants tous les équilibres approximatifs des matériaux et les températures pour les phases de réaction ou les traitements de cette dernière

réalisation comprenant la réaction de transformation par dépla-

cement chimique et que l'on a-représentée Figure 3.

TABLEAU 2-2

Courants de produits approximatifs en molécules kg/h pour une matière première constituée par 1814 t/jour de charbon Illinois n 6 introduite dans un gazéificateur

fonctionnant à 700 C.

B I 585

13 504 9 246

C 1 585

C' D

1 585 2 917

1 571 1 571 1 571

D' 2 917 - 1 080 traces

851 851

- 1341 1 341

- 10 092 10 092 10 092

I

I' J

J'

18 18 3 808

K K' L

- 13 918 4 506 12 090 3 912 16 002

594 I 1 855

23 1,8

- 1 832

- 6 302

- 7 889

592 2 424 2 424

592 8 717 8 717 8 717

Puissance thermique nucléaire à Gazéificateur à Joules/jour (VCE) dans le gaz de

925 C 215,6 MW

700 C synthèse 5 984.1013 Travail de la séparation cryogénique 25 MWe A 4 501 Courant CH H20 CO E F H2 G 2 917 H 4 501 Courant CH4 0,9 H20 CO 0,9 1 855 CO2 H2 M N 6 302 t J1 ru o Ln C>

Tableau 2-2

Niveaux de température correspondant à la Figure 3 Puissance thermique nucléaire à 9250C Gazéificateur à 700'C Courant température OC

A 450

B 600

C 40-70

C' 40-70

D 40-70

D' 40-70

E 40-70

F 700

G 700

H 40-70

I 40-70

I' 40-70

J 250

J' 250

K 220

K' 220

L 220

M 40-70

N 40-70

On peut apporter plusieurs modifications au procédé ci-

dessus, parmi lesquelles on peut citer le remplacement de cer-

taines fonctions des dispositifs 18, 26 et l'utilisation d'un

second réacteur de transformation par déplacement chimique 26'.

On peut produire l'hydrogène utilisé dans le dispositif 12 par transformation de gaz de synthèse par déplacement chimique en

hydrogène sans séparation cryogénique du monoxyde de carbone-

dans le dispositif 18. Au contraire, comme on l'a représenté figure 3 on peut séparer cryogéniquement tout le monoxyde de carbone présent dans les courants C' et D' dans le dispositif

18 et l'introduire dans un réacteur de transformation du mono-

xyde de carbone par déplacement chimique et on peut introduire une partie de l'hydrogène produit dans le dispositif 29, sous la forme du courant E. Il sera maintenant évident à l'homme de l'art de combiner ces manières de procéder. On peut par exemple

* retirer directement l'hydrogène produit du séparateur cryogénique.

Claims

REVENDICATIONS

1. Procédé de transformation catalytique du charbon en composants gazeux et de reformage des produits gazeux obtenus en utilisant une source de chaleur externe n'utilisant pas- de charbon, caractérisé en ce qu'il est constitué par un système comprenant les étapes combinées de (a) exposition (12) d'une masse de charbon particulaire à

l'action de vapeur d'eau, d'hydrogène, et de monoxyde de car-

bone à des températures et sous des pressions élevées pour décomposer et gazéifier ainsi le charbon et produire un mélange gazeux comprenant du méthane, du dioxydede carbone, du monoxyde de carbone et de l'hydrogène; (b) élimination (16) du dioxyde de carbone et de tous les gaz sulfureux du mélange gazeux (c) retrait d'une partie de l'hydrogène et du monoxyde de carbone du mélange gazeux en tant que produits; (d) séparation (13) du méthane et du mélange gazeux pour son reformage (e) utilisation d'une autre partie de l'hydrogène et du monoxyde de carbone restants pour la faire agir sur du charbon particulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau pour poursuivre la décomposition et la gazéification du charbon; (f) combinaison du méthane séparé et d'eau (20) à des températures élevées et sous des pressions modérées pour reformer le méthane, en utilisant une source de chaleur externe

(22) n'utilisant pas de charbon, en un mélange gazeux compre-

nant du méthane, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et de l'hydrogène; et (g) emploi de gaz du mélange provenant du reformage du méthane, dans le système, comprenant l'élimination (16) d'une partie du dioxyde de carbone du mélange gazeux, le retrait d'une partie de l'hydrogène et du monoxyde de carbone du mélange gazeux, en tant que produits, le recyclage d'une partie du méthane du mélange gazeux, avec de l'eau, au reformage (20), à des températures élevées et sous des pressions modérées

et l'utilisation d'une autre partie de l'hydrogène et du mono-

xyde de carbone du mélange gazeux pour la faire agir sur du charbon narticulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau pour poursuivre la décomposition et la gazéification du charbon.

2. Procédé de transformation catalytique du charbon en composants gazeux et de reformage des produits gazeux obtenus en utilisant une source de chaleur externe (22) n'utilisant pas de charbon, caractérisé en ce qu'il est constitué par un système comprenant les étapes de (a) Exposition (12) d'une masse de charbon particulaire à l'action de vapeur d'eau et d'hydrogène, à des températures et sous des pressions élevées pour décomposer et gazéifier ainsi le charbon et produire un mélange gazeux comprenant du méthane, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et de

l'hydrogène -

(b) élimination (16) du dioxyde de carbone et de tous les gaz sulfureux du mélange gazeux; (c) retrait d'une partie de l'hydrogène du mélange gazeux, en tant que produit; (d) séparation (18) du méthane du mélange gazeux pour son reformage (e) utilisation--d'une autre partie de l'hydrogène restant pour la faire agir sur du charbon particulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau pour poursuivre la décomposition et la gazéification du charbon; (f) combinaison (20) du méthane séparé et d'eau, à des

températures élevées et sous des pressions modérées pour re-

former le méthane, en utilisant une source de chaleur externe

(22) n'utilisant pas de charbon, en un mélange gazeux compre-

nant du méthane, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone et de l'hydrogène; et (g) emploi de gaz du mélange provenant du reformage (20) du méthane, dans le système, comprenant l'élimination (16) d'une partie du dioxyde de carbone du mélange gazeux, le retrait d'une partie de l'hydrogène du mélange gazeux en tant que produit, le recyclage d'une partie du méthane du mélange gazeux, avec de l'eau, au reformage (20), à des températures élevées et sous des pressions modérées, et l'utilisation d'une autre partie de l'hydrogène du mélange gazeux pour la faire agir sur du charbon particulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau pour poursuivre la décomposition et la gazéification

c.u charbon.

3. Procédé de transformation catalytique du charbon en composants gazeux et de reformage des produits gazeux obtenus en utilisant une source de chaleur externe (22) n'utilisant pas de charbon, caractérisé en ce qu'il est constitué par un système comprenant les étapes de: (a) exposition (12) d'une masse de charbon particulaire à l'action de vapeur d'eau et d'hydrogène, à des températures et sous des pressions élevées pour décomposer et gazéifier ainsi le charbon et produire un mélange gazeux comprenant du méthane, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, et de l'hydrogène; (b) élimination (16) du dioxyde de carbone et de tous les gaz sulfureux du mélange gazeux; (c) retrait d'une partie de l'hydrogène du mélange gazeux, en tant que produit; (d) séparation (18) du méthane du mélange gazeux pour son reformage; (e) retrait d'une partie de l'hydrogène et du monoxyde de carbone et combinaison (26), de ces gaz avec de la vapeur d'eau pour transformer par déplacement chimique le monoxyde de carbone et la vapeur d'eau en dioxyde de carbone et en hydrogène et augmenter ainsi la proportion d'hydrogène; (f) utilisation d'une autre partie de l'hydrogène restant pour la faire agir sur du charbon particulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau pour poursuivre la décomposition et la gazéification (12) du charbon; (g) combinaison (20) du méthane séparé et d'eau, à des températures élevées et sous des pressions modérées pour reformer le méthane, en utilisant une source de chaleur externe

(22) n'utilisant pas de charbon, en un mélange gazeux compre-

nant du méthane, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, et de l'hydrogène; et (h) emploi de gaz du mélange provenant du reformage (20) du méthane; dans le système comprenant l'élimination (16) d'une partie du dioxyde de carbone du mélange gazeux, le retrait d'une partie de l'hydrogène du mélange gazeux, en tant que produit, le recyclage d'une partie du méthane contenant des traces d'hydrocarbures provenant du mélange gazeux, avec de l'eau, au reformage, à des températures élevées et sous des pressions modérées, et l'utilisation d'une autre partie de

l'hydrogène du mélange gazeux pour la faire agir sur du char-

bon particulaire en présence d'un catalyseur et de vapeur d'eau

pour poursuivre la décomposition et la gazéification du charbon.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

3, caractérisé en ce que l'on décompose et gazéifie le charbon particulaire en présence d'un catalyseur contenant un métal alcalin.

5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

4, caractérisé en ce que l'on décompose-et gazéifie le charbon particulaire en présence d'un catalyseur contenant du potassium,

d'un catalyseur contenant du sodium, ou d'un catalyseur conte-

nant des mélanges en différentes proportions de matériaux con-

tenant du sodium et du potassium.

6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

5, caractérisé en ce que l'on obtient les températures élevées pour le reformage du méthane grâce à la chaleur provenant d'un réacteur nucléaire ou grâce à la chaleur provenant d'une source solaire.

7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à

6, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le reformage du méthane à des températures comprises entre environ 700 et environ 9250C obtenues grâce à la chaleur provenant d'un

réacteur nucléaire.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à 7, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le reformage

du méthane à une température d'environ 8250C.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 8, caractérisé en ce que l'on gazéifie le charbon à des

températures comprises entre environ 650 et environ 8000C.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à 9, caractérisé en ce que l'on gazéifie le charbon à une

température d'environ 700'C.

19:

11. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 10, caractérisé en ce que l'on gazéifie le charbon sous une pression comprise entre environ 10 et environ 60 daN/cm2

12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1

à il, caractérisé en ce que l'on gazéifie le charbon sous une

pression d'environ 40 daN/cm2. -

13. Procédé selon l'une quelconque des revendications

1 à 12, caractérisé en ce que l'on sépare le méthane du mélange

gazeux dans des conditions cryogéniques de température.

14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3

à 13, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le reformage du méthane sous une pression comprise entre environ 10 et

daN/cm2.

15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3

à 14, caractérisé en ce que l'on met en oeuvre le reformage du méthane sous une pression d'environ 40 daN/cm

16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3

à 15, caractérisé en-ce que l'on transforme par déplacement

chimique le monoxyde de carbone et la vapeur d'eau à des tem-

pératures comprises entre environ 250 et environ. 450'C.