FR2488903A1 - PROCESS FOR PRODUCING GAS IN IRON BATH REACTOR - Google Patents

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE DE PRODUCTION DE GAZ DANS UN REACTEUR A BAIN DE FER OU SE TROUVE UN BAIN DE FER LIQUIDE QUI RECOIT DES COMBUSTIBLES LIQUIDES OU SOLIDES CONTENANT DU CARBONE ET SUR LA SURFACE DUQUEL EST PROJETE UN JET DE GAZ SE COMPOSANT AU MOINS EN PARTIE D'OXYGENE, LES COMBUSTIBLES ETANT GAZEIFIES SOUS FORME DE GAZ QUI S'ACCUMULENT DANS LA CHAMBRE PLACEE AU-DESSUS DE LA SURFACE DU BAIN ET QUI SONT EVACUES DE CETTE CHAMBRE. IL EST CARACTERISE PAR LE FAIT QUE LE JET DE GAZ EST PROJETE AU TRAVERS DE LADITE CHAMBRE 30 SUR LA SURFACE DU BAIN 22 ET ASPIRE AU COURS DE LA TRAVERSEE DE LA CHAMBRE LES GAZ PRODUITS EN ASSURANT LEUR BRULAGE PARTIEL ET LEUR ENTRAINEMENT VERS LA SURFACE DU BAIN DE TELLE SORTE QUE LA CHALEUR PRODUITE PAR LA COMBUSTION DESDITS GAZ SOIT TRANSMISE AU BAIN DE FER21.THE INVENTION RELATES TO A PROCESS FOR THE PRODUCTION OF GAS IN AN IRON BATH REACTOR WHERE IS A LIQUID IRON BATH WHICH RECEIVES LIQUID OR SOLID FUELS CONTAINING CARBON AND ON THE SURFACE FROM WHICH IS PROJECTED A JET OF GAS CONSISTING AT LEAST PARTLY OF OXYGEN, THE FUELS BEING CARBONIZED IN THE FORM OF GAS WHICH ACCUMULATES IN THE CHAMBER PLACED ABOVE THE BATH SURFACE AND WHICH ARE EVACUATED FROM THIS CHAMBER. IT IS CHARACTERIZED BY THE FACT THAT THE GAS JET IS PROJECTED THROUGH THE SAID CHAMBER 30 ON THE SURFACE OF THE BATH 22 AND INSPIRES THE GAS PRODUCED WHILE CROSSING THE CHAMBER ENSURING THEIR PARTIAL BURNING AND THEIR TRAINING TO THE SURFACE OF THE BATH SUCH SO THAT THE HEAT PRODUCED BY THE COMBUSTION OF SAID GAS IS TRANSMITTED TO THE IRON BATH21.

Description

La présente invention concerne un procédé de production de gaz dans unThe present invention relates to a method for producing gas in a

réacteur à bain de fer o se trouve un bain de fer liquide qui reçoit des combustibles liquides ou solides contenant du carbone et sur la surface duquel est insufflé un jet de gaz se composant au moins en partie d'oxygène, les combustibles étant gazéifiés sous forme de gaz qui sont collectés dans la chambre à gaz située au-dessus de la surface du bain et qui sont évacués de  iron bath reactor is a bath of liquid iron which receives liquid or solid carbon-containing fuels and on the surface of which is blown a jet of gas consisting at least in part of oxygen, the fuels being gasified in the form of gas that is collected in the gas chamber above the surface of the bath and is removed from the

cette chambre.this room.

on sait déjà effectuer depuis longtemps la gazéification continue de charbon ou d'autres combustibles contenant du carbone dans un réacteur à bain de fer ou à bain d'acier comportant une couche de laitier pour former un gaz se composant essentiellement de CO et H2. Dans le procédé faisant l'objet de la demande de brevet allemand DE-OS 29.52.434, on insuffle, à l'aide d'une lance placée au-dessus de la surface du bain de fer, de l'oxygène sur la surface du bain de manière à créer une zone de soufflage à haute température. Sur cette zone de soufflage à haute température, on projette une poudre solide contenant du carbone à l'aide d'un gaz porteur. En outre, d'après la demande de brevet allemand DE-AS 25 883, on connaît un procédé suivant lequel on insuffle dans le bain de fer du charbon ou un combustible contenant du carbone en  It has already been known for a long time to continuously gasify coal or other carbon-containing fuels in an iron bath or steel bath reactor having a slag layer to form a gas consisting essentially of CO and H2. In the process of the German patent application DE-OS 29.52.434, an oxygen is applied to the surface by means of a lance placed above the surface of the iron bath. of the bath so as to create a blow zone at high temperature. In this high-temperature blowing zone, a solid powder containing carbon is sprayed with a carrier gas. In addition, according to the German patent application DE-AS 25 883, there is known a method according to which is infused into the iron bath coal or a fuel containing carbon in

dessous de la surface du bain. Egalement Le jet de gaz, se compo-  below the surface of the bath. Also the gas jet, is composed

sant au moins en partie d'oxygène, est insufflé dans le bain de fer en dessous de sa surface, une enveloppe formée d'hydrocarbures  at least partly oxygen, is blown into the iron bath below its surface, a shell formed of hydrocarbons

assurant la protection des buses associées.  ensuring the protection of associated nozzles.

Enfin, d'après le brevet allemand no 25.20.868, on  Finally, according to German Patent No. 25.20.868,

connaît un procédé suivant lequel on ajoute au bain de fer addi-  a process according to which is added to the additional iron bath

tionnellement du charbon riche en énergie, du carbone non fixé, de l'aluminium, du silicium, du carbure de calcium ou des mélanges, le cas échéant indépendamment du charbon à gazéifier. On introduit  It is also possible to use energy-rich coal, unbound carbon, aluminum, silicon, calcium carbide or mixtures, where appropriate independently of the coal to be gasified. We introduce

ainsi de la chaleur dans le processus de gazéification du charbon.  thus heat in the coal gasification process.

Un inconvénient de ces procédés consiste en ce que la gazéification de mauvais combustibles, notamment de qualités de charbon à faible pouvoie calorifique n'a pas pu être réalisée  A disadvantage of these processes is that the gasification of bad fuels, including coal qualities low calorific heat could not be achieved

jusqu'à maintenant de façon rentable car ils nécessitent l'addi-  until now profitably because they require the addition of

tion de combustibles riches en énergie pour pouvoir maintenir la température du bain de fer avec de tels combustibles. Enfin, avec les procédés connus, il n'est pas possible d'utiliser des gaz  energy-rich fuels to maintain the temperature of the iron bath with such fuels. Finally, with known methods, it is not possible to use gases

oxydantd peu coûteux, comme de l'air par exemple.  inexpensive oxidantd, such as air for example.

-2- L'invention a en conséquence pour but de remédier aux inconvénients des procédés connus et de fournir un procédé à l'aide duquel il soit possible, d'une manière économique, de produire, à partir de combustibles contenant du carbone et/ou des hydrocarbures et se présentant sous une forme solide, broyée ou liquide, dans un réacteur à bain de fer, un gaz combustible en faisant intervenir des combustibles peu riches en énergie et en utilisant des gaz oxydants peu coûteux, ce qui permet notamment  It is therefore an object of the invention to overcome the disadvantages of the known processes and to provide a process by which it is economically possible to produce from carbon-containing fuels and / or or hydrocarbons and being in a solid form, crushed or liquid, in an iron bath reactor, a fuel gas involving low energy fuels and using inexpensive oxidizing gases, which allows in particular

d'éviter l'addition de combustibles riches en énergie pour l'équi-  avoid the addition of energy-rich fuels for the equi-

librage du bilan thermique du processus de gazéification.  libration of the thermal balance of the gasification process.

Ce but est atteint en ce que le jet de gaz est insufflé au travers de la chambre à gaz sur la surface du bain et aspire,  This object is achieved in that the jet of gas is blown through the gas chamber onto the surface of the bath and sucks,

lors de sa traversée de la chamibre les gaz produits, en les brû-  when crossing the chamibre the gases produced, burning them

lant partiellement et en les entraînant vers la surface du bain afin que la chaleur engendrée lors de la combustion des gaz  partially and dragging them towards the surface of the bath so that the heat generated during the combustion of the gases

produits soit transmise au bain de fer.  products be transmitted to the iron bath.

Ainsi le jet de gaz traverse la chambre à gaz située au-  Thus the jet of gas passes through the gas chamber located at

dessus de la surface du bain en parcourant une distance aussi grande que possible. Sous l'action du jet, le gaz se trouvant dans la chambre et produit par gazéification des combustibles est aspiré et entraîné. Cet effet se produit également par exemple dans le cas d'une pompe à jet d'eau. Du fait que le jet de gaz dirigé vers la surface du bain contient de l'oxygène, une partie  above the surface of the bath, traveling as far as possible. Under the action of the jet, the gas in the chamber and produced by gasification of the fuel is sucked and driven. This effect also occurs for example in the case of a water jet pump. Since the jet of gas directed towards the surface of the bath contains oxygen, a part

des gaz combustibles produits est brûlée. La chaleur ainsi engen-  combustible gases produced are burned. The heat thus engenders

drée est cédée au bain de fer car le jet de gaz dévie les produits chauds de combustion vers la surface du bain de sorte qu'ils  drée is transferred to the iron bath because the jet of gas deflects the hot combustion products to the surface of the bath so that they

entrent en contact avec celle-ci et peuvent lui céder leur chaleur.  come in contact with it and can give up their heat.

Conformément à l'invention, par projection d'un jet de gaz formé d'un gaz à effet oxydant (oxygène, air ou analogue) sur la surface du bain, il est possible d'améliorer considérablement  According to the invention, by projecting a gas jet formed of an oxidizing gas (oxygen, air or the like) onto the surface of the bath, it is possible to improve considerably

le bilan thermique dans un réacteur à bain de fer.  the thermal balance in an iron bath reactor.

Lé procédé selon l'invention permet d'utiliser de l'air pour le jet de gaz. Il n'est ainsi pas nécessaire d'utiliser de l'oxygène techniquement pur comme dans les procédés connus. De l'air est normalement disponible à peu de frais et on peut le comprimer à la pression de travail nécessaire avec des moyens simples. A cet égard, il est particulièrement avantageux de  The method according to the invention makes it possible to use air for the jet of gas. It is thus not necessary to use technically pure oxygen as in the known processes. Air is normally available inexpensively and can be compressed to the required working pressure with simple means. In this respect, it is particularly advantageous to

préchauffer l'air pour pouvoir ainsi éviter d'extraire du pro-  Preheat the air so that you can avoid extracting

cessus de gazéification la chaleur nécessaire au préchauffage de l'air. En pratique, il s'est avéré avantageux d'adopter une -3-  gasification process the heat required to preheat the air. In practice, it has proved advantageous to adopt a

température de préchauffage de 300 à 4000C. Jusqu'à cette tempé-  preheating temperature of 300 to 4000C. Until this temperature

rature, on peut utiliser des tuyaux et des organes obturateurs de types classiques et en outre l'isolation thermique des systèmes  In addition, conventional pipe and shutter members can be used and the thermal insulation of

d'alimentation peut être réalisée économiquement.  feeding can be achieved economically.

Egalement il est cependant possible d'utiliser de l'oxygène techniquement pur pour le jet de gaz. Cela est notamment avantageux dans le cas de combustibles à très faible pouvoir calorifique. La fraction d'oxygène contenue dans le jet de gaz est ainsi déterminée essentiellement par des considérations concernant  Also it is however possible to use technically pure oxygen for the jet of gas. This is particularly advantageous in the case of fuels with very low calorific value. The fraction of oxygen contained in the jet of gas is thus determined essentially by considerations concerning

la rentabilité et la qualité des combustibles utilisés.  the profitability and the quality of the fuels used.

Il est judicieux d'injecter les combustibles solides ou liquides dans le bain de fer en dessous de sa surface. Pour le transport, on utilise des gaz porteurs comme par exemple de l'air, de l'azote, de l'oxyde de carbone, un gaz inerte, etc... Il est  It is advisable to inject solid or liquid fuels into the iron bath below its surface. For transport, carrier gases such as air, nitrogen, carbon monoxide, an inert gas, etc. are used.

cependant également possible de faire arriver le combustible au-  however, it is also possible to get the fuel

dessus de la surface du bain.above the surface of the bath.

L'oxygène contenu dans le jet de gaz insufflé dans la chambre à gaz et audessus de la surface du bain sert notamment à  The oxygen contained in the jet of gas blown into the gas chamber and above the surface of the bath serves in particular to

brûler une partie des gaz produits à partir du combustible. L'in-  burn some of the gases produced from the fuel. Linen-

troduction d'oxygène pour le processus de gazéification est par contre effectuée avantageusement en dessous de la surface du bain à-l'aide de buses. Celles-ci sont constituées par exemple de plusieurs tubes concentriques et on utilise pour la protection des  On the other hand, oxygen production for the gasification process is advantageously carried out below the surface of the bath by means of nozzles. These consist for example of several concentric tubes and are used for the protection of

buses à l'extérieur, d'une manière connue, un hydrocarbure.  nozzles outside, in a known manner, a hydrocarbon.

On peut modifier dans des limites non définies la proportion d'oxygène injecté en dessous de la surface du bain par rapport à la proportion d'oxygène introduit dans le jet de gaz sur la surface du-bain. Ainsi par exemple il est possible d'introduire par le jet de gaz arrivant sur la surface du bain 80% de l'oxygène total et d'injecter seulement 20% d'oxygène en dessous de la surface du bain, ou bien d'opérer exactement de façon inverse en injectant 80% d'oxygène en dessous de la surface du bain et en  The proportion of oxygen injected below the surface of the bath relative to the proportion of oxygen introduced into the jet of gas on the surface of the bath can be modified within undefined limits. For example, it is possible to introduce 80% of the total oxygen through the jet of gas arriving on the bath surface and to inject only 20% oxygen below the surface of the bath, or to operate exactly the opposite way by injecting 80% oxygen below the surface of the bath and into

faisant arriver sur celle-ci 20% d'oxygène dans le jet de gaz.  causing 20% oxygen to enter the jet of gas.

Cependant, il s'est avéré qu'au moins 10% de la quantité totale d'oxygène introduite dans le réacteur à bain de fer doivent être insufflés avec le jet de gaz sur la surface du bain pour pouvoir exploiter les avantages de l'invention en ce qui concerne le pouvoir calorifique. Ce pourcentage peut être augmenté jusqu'à LOO%. A cet égard, il s'est avéré d'une manière surprenante que cet oxygène du jet de gaz sert à l'oxydation du combustible dans -4- le bain de fer. Pour le mode de fonctionnement classique du réacteur à bain de fer, on fait arriver entre environ 40 et 90% de la quantité totale d'oxygène par le jet de gaz. La proportion indiquée ci-dessus est déjà estimée comme la plus élevée possible pour des raisons économiques car cette proportion de la quantité totale est généralement insufflée à une pression plus basse que celle nécessaire pour les buses placées en dessous de la surface  However, it has been found that at least 10% of the total amount of oxygen introduced into the iron bath reactor must be blown with the jet of gas on the bath surface in order to exploit the advantages of the invention. as regards the calorific value. This percentage can be increased up to LOO%. In this regard, it has surprisingly been found that this oxygen of the gas jet serves for the oxidation of the fuel in the iron bath. For the conventional mode of operation of the iron bath reactor, about 40 to 90% of the total amount of oxygen is fed through the jet of gas. The proportion indicated above is already estimated as the highest possible for economic reasons because this proportion of the total quantity is generally insufflated at a pressure lower than that required for nozzles placed below the surface.

du bain.bath.

De préférence, plusieurs jets de gaz sont dirigés-vers la surface du bain. L'insufflation s'effectue à une assez grande distance de la surface du bain, la zone d'impact étant située à peu près au milieu de ladite surface. Il est essentiel d'avoir une longueur de parcours assez grande des jets de gaz dans la chambre située au-dessus de la surface du bain. Normalement, il faut maintenir une distance minimale d'environ 2 m entre les buses de projection du jet de gaz et la surface du bain. Les buses sont  Preferably, several throws of gas are directed to the surface of the bath. The insufflation is carried out at a considerable distance from the surface of the bath, the impact zone being located approximately in the middle of said surface. It is essential to have a fairly long path length of the gas jets in the chamber above the surface of the bath. Normally, a minimum distance of about 2 m must be maintained between the jet nozzles of the jet of gas and the surface of the bath. The nozzles are

installées dans le garnissage réfractaire dans la partie supérieu-  installed in the refractory lining in the upper part of the

re du réacteur. Elles peuvent, principalement lors de l'insuffla-  reactor. They can, mainly when insuffla-

tion d'air, être constituées d'un seul tube ou bien, comme par exemple lors de l'insufflation d'oxygène techniquement pur, de deux tubes concentriques. Dans le dernier mode de réalisation, l'oxygène s'écoule dans le tube central et, pour la protection des buses, on fait passer dans l'intervalle annulaire de l'azote, de l'oxyde de carbone, un gaz inerte, un hydrocarbure ou l'équivalent  air, consist of a single tube or, as for example during the insufflation of technically pure oxygen, two concentric tubes. In the last embodiment, the oxygen flows into the central tube and, for the protection of the nozzles, nitrogen, carbon monoxide, an inert gas, hydrocarbon or equivalent

en faibles quantités (0,1 à 5% du gaz oxydant).  in small amounts (0.1 to 5% of the oxidizing gas).

Une application avantageuse du procédé selon l'invention  An advantageous application of the process according to the invention

consiste à fabriquer dans un réacteur à bain de fer un gaz conte-  consists in producing in an iron bath reactor a gas containing

nant aussi peu que possible de soufre en vue de le faire brûler dans des chaudières et des installations de chauffage, par exemple pour la production de courant, à partir de combustibles contenant du soufre. Le soufre est alors absorbé par un laitier contenant du CaO dans un réacteur à bain de fer. Les formateurs de laitier nécessaires contenant du CaO, sont de préférence ajoutés sous une forme pulvérisée aux gaz contenant de l'oxygène qu'on injecte dans le bain de fer en dessous de sa surface. Le mélange des formateurs de laitier avec les combustibles, ou bien une introduction séparée de CaO avec un gaz porteur, rentrent également dans le cadre de  as little as possible of sulfur for burning in boilers and heating installations, for example for the production of electricity, from fuels containing sulfur. The sulfur is then absorbed by a slag containing CaO in an iron bath reactor. The necessary slag formers containing CaO are preferably added in a spray form to oxygen-containing gases which are injected into the iron bath below its surface. The mixture of slag formers with fuels, or a separate introduction of CaO with a carrier gas, also falls within the scope of

l'invention. Le laitier formé, y compris les cendres ainsi enri-  the invention. The slag formed, including the ashes thus en-

chies formées par les combustibles, peut être évacué de façon fractionnée lors du réacteur ou bien, conformément au brevet allemand 25 20 584 pour l'amélioration du bilan thermique, il peut être désulfuré à l'état liquide et être recyclé toujours à l'état  It can be fractionally evacuated during the reactor or, according to the German patent 25 20 584 for the improvement of the thermal balance, it can be desulfurized in the liquid state and be recycled always in the state.

liquide dans le réacteur.liquid in the reactor.

L'application du procédé selon l'invention a par exemple permis de produire, en fonction du combustible utilisé, des gaz exploitables ayant la composition donnée dans la suite. Pour la gazéification d'une tonne de coke avec environ 10% de cendres et une teneur en soufre de 1%, on fait arriver en dessous de la surface du bain de fer environ 2.400 m3 d'air préchauffé à une température de 3000C et simultanément on projette sur le bain 2.400 m3 d'air préchauffé à la même température. Le bain de fer en fusion a une température d'environ 1.4000C et une teneur en carbone d'environ 2%. Par tonne de coke, on a produit 5.500 m3 de gaz se composant d'environ 25% CO, 6% Co2, 69% N2, 0,002 % de soufre, à une température de 1.4000C, ledit gaz contenant environ 2 g/m3 de poussières et pouvant être directement brûlé dans une chaudière. Lors de la gazéification d'un charbon de production de gaz, on a obtenu un gaz ayant la composition suivante: 19,0% CO,  The application of the process according to the invention has for example made it possible, depending on the fuel used, exploitable gases having the composition given below. For the gasification of one ton of coke with about 10% of ash and a sulfur content of 1%, it is possible to arrive below the surface of the iron bath about 2,400 m3 of air preheated to a temperature of 3000C and simultaneously 2.400 m3 of preheated air is projected on the bath at the same temperature. The molten iron bath has a temperature of about 1.4000C and a carbon content of about 2%. Per ton of coke, 5,500 m3 of gas consisting of about 25% CO, 6% Co2, 69% N2, 0.002% sulfur was produced at a temperature of 1.4000C, said gas containing about 2 g / m3 of dust and can be directly burned in a boiler. During the gasification of a gas-producing coal, a gas having the following composition was obtained: 19.0% CO,

4,8% H2, 4,6% Co2 et 66,5% N2.4.8% H2, 4.6% Co2 and 66.5% N2.

Une lignite pauvre en énergie et séchée correspondant en composition à 64, 0% en poids de C, 4,9% en poids de H, 23,6% en poids de 0, 5,9% en poids de cendres, 0,4% en poids de soufre et ayant un pouvoir calorifique de 5. 860 Kcalories a été gazéifiée avec de l'air à 3000C par le procédé selon l'invention dans un réacteur à bain de fer et on a obtenu un gaz contenant 21,4% vol. de CO, 6,2% vol. de H 2, 5,4% vol. de C02, 6,2% vol. de H20, 60,7% vol. de N2, 20 ppm. de soufre et ayant un pouvoir calorifique de 806 Kcal./m3. Pour la désulfuration, on a introduit dans le  A low energy and dried lignite corresponding in composition to 64.0% by weight of C, 4.9% by weight of H, 23.6% by weight of 0.5.9% by weight of ash, 0.4 % by weight of sulfur and having a calorific value of 5. 860 Kcalories was gasified with air at 3000C by the process according to the invention in an iron bath reactor and a gas containing 21.4% was obtained flight. of CO, 6.2% vol. H 2, 5.4% vol. of CO2, 6.2% vol. H20, 60.7% vol. N2, 20 ppm. of sulfur and having a calorific value of 806 Kcal./m3. For desulfurization, we introduced into the

réacteur environ 9 Kg CaO/t. de charbon.  reactor about 9 Kg CaO / t. of coal.

L'utilisation d'oxygène conformément à l'invention s'avère alors toujours avantageuse lorsque l'impératif d'obtenir un gaz riche en énergie et à faible teneur en N2 vient en arrière  The use of oxygen in accordance with the invention is then always advantageous when the requirement to obtain a high energy gas with low N2 content comes back.

plan ou bien lorsqu'on doit utiliser des combustibles particu-  plan or when particular fuels

lièrement pauvres en énergie pour la gazéification dans le réac-  low in energy for gasification in the reac-

teur à bain de fer. Pour définir les gaz porteurs d'oxygène à utiliser, ou bien si on doit faire intervenir de l'oxygène pur lors de la gazéification dans le réacteur à bain de fer, on se base essentiellement sur des considérations de rentabilité et également sur l'application des gaz produits. Il ne se pose aucun  iron bath. In order to define the oxygen carrier gases to be used, or whether to use pure oxygen during the gasification in the iron bath reactor, it is mainly based on considerations of profitability and also on the application produced gases. It does not arise

problème concernant les techniques opératoires lors de la gazéifi-  problem concerning the operational techniques in the gasification

-6- cation, lors de l'équilibrage du bilan thermique du procédé par la combustion partielle des gaz produits dans la chambre à gaz du réacteur et lors de l'utilisation de différents agents contenant  During the balancing of the thermal balance of the process by the partial combustion of the gases produced in the reactor gas chamber and when using different agents containing

de l'oxygène conformément au procédé de l'invention.  oxygen in accordance with the process of the invention.

Une autre application particulièrement avantageuse de l'invention consiste à introduire dans le bain se trouvant dans le réacteur des matières qui contiennent du fer sous une forme fixée ou libre, comme par exemple du minerai, pour fabriquer du fer liquide (fonte) et simultanément pour produire un gaz. Dans ces conditions d'application du procédé selon l'invention, la chaleur engendrée par la post-combustion partielle des gaz produits dans le réacteur à bain de fer est utilisée au moins partiellement pour  Another particularly advantageous application of the invention consists in introducing into the bath in the reactor materials which contain iron in a fixed or free form, such as for example ore, for producing liquid iron (cast iron) and simultaneously for produce a gas. Under these conditions of application of the process according to the invention, the heat generated by the partial post-combustion of the gases produced in the iron bath reactor is used at least partially for

la réduction des matières contenant du fer, notamment du minerai.  reduction of iron-containing materials, including ore.

On ajoute au bain de fer en fusion se trouvant dans le réacteur, en plus des combustibles solides ou liquides contenant du carbone  The molten iron bath in the reactor is added in addition to solid or liquid carbon-containing fuels.

ainsi que de l'oxygène et des formateurs de laitier, des subs-  as well as oxygen and slag

tances qui contiennent du fer sous une forme au moins partielle-  which contain iron in at least partial form

ment oxydée, comme par exemple du minerai. L'avantage économique essentiel de cette variante du procédé selon l'invention consiste en ce que, avec une faible dépense technique, du minerai est réduit directement à l'aide d'une quantité relativement faible de charbon et simultanément il se forme un gaz qui est utilisable dans de nombreuses applications. Pour la production d'une tonne de fer par réduction de minerai de fer, il est nécessaire d'utiliser environ 1,1 t. de charbon (composition approximative 78% C, 5% H2, 3) H2Oi 5% cendres, 5% 02' 1% S, pouvoir calorifique 7.500 Kcal./ m3). Simultanément on produit un gaz utilisable industriellement ayant la composition approximative suivante: 57% CO, 14% C02, 14% H20, et un pouvoir calorifique d'environ 2.100 Kcal./m3  oxidized, such as ore. The essential economic advantage of this variant of the process according to the invention is that, with a low technical expense, ore is reduced directly using a relatively small amount of coal and simultaneously a gas is formed which can be used in many applications. For the production of one ton of iron by reduction of iron ore, it is necessary to use about 1.1 t. of coal (approximate composition 78% C, 5% H2, 3) H2Oi 5% ash, 5% 02 '1% S, calorific value 7,500 Kcal./ m3). Simultaneously, an industrially usable gas is produced having the following approximate composition: 57% CO, 14% CO 2, 14% H 2 O, and a calorific value of about 2,100 Kcal / m3.

Le procédé selon l'invention permet ainsi une optimisa-  The method according to the invention thus makes it possible to optimize

tion rentable de la fabrication du fer en combinaison avec la  profitable production of iron in combination with the

production de gaz dans un réacteur à bain de fer.  gas production in an iron bath reactor.

Si on opérait par exemple d'une façon semblable sans la récupération conformément à l'invention, de l'énergie produite par post-combustion des gaz produits dans le bain de fer, il serait nécessaire de faire intervenir, lors de l'utilisation du même charbon pour la fabrication d'une tonne de fer, environ 3 t. de charbon. Le gaz produit aurait la composition suivante: 70% CO, 1% CO2, 27% H2, 1% H20 et un pouvoir calorifique d'environ 2.700  If, for example, the energy produced by the post-combustion of the gases produced in the iron bath is operated in a similar way without the recovery according to the invention, it would be necessary to involve, when using the same coal for the manufacture of a ton of iron, about 3 t. of coal. The gas produced would have the following composition: 70% CO, 1% CO2, 27% H2, 1% H2O and a calorific value of approximately 2,700

Kcal./m.Kcal./m.

-7- Les autres procédés connus à plusieurs phases pour la réduction de minerai de fer et pour la production de fer liquide, par exemple d'après la demande de brevet publiée 24 01 909, présentent l'inconvénient que les gaz produits ne sont utilisables que dans des applications secondaires, à cause de leur faible pouvoir calorifique, si on ne leur ajoute pas des gaz riches en énergie, ce qui est coûteux. Avec ce procédé de fabrication, il faut environ 650 Kg de charbon pour produire une tonne d'acier. On produit alors un gaz ayant la composition suivante: 41% CO, 30% CO2, 18% H2O, 10% H2 et un pouvoir calorifique de 1.100 Kcal./m Avec le procédé selon l'invention, le minerai peut être introduit dans le bain de fer aussi bien directement par des buses placées dans le fond du réacteur que par le haut sur la surface du  The other known multi-phase processes for the reduction of iron ore and for the production of liquid iron, for example according to the published patent application 24 01 909, have the disadvantage that the gases produced can not be used. in secondary applications, because of their low calorific value, if they do not add energy-rich gases, which is expensive. With this manufacturing process, it takes about 650 Kg of coal to produce one tonne of steel. A gas having the following composition is then produced: 41% CO, 30% CO 2, 18% H2O, 10% H2 and a calorific value of 1,100 Kcal./m. With the process according to the invention, the ore can be introduced into the iron bath both directly through nozzles placed in the bottom of the reactor than from the top on the surface of the

bain. Conformément à un mode avantageux de réalisation de l'inven-  bath. In accordance with an advantageous embodiment of the invention,

tion, l'addition de minerai s'effectue au moins partiellement en même temps que l'oxygène qu'on insuffle sur le bain. Avec ce mode opératoire, le minerai sous forme pulvérulente est déjà préchauffé  The addition of ore takes place at least partially at the same time as the oxygen which is blown onto the bath. With this procedure, the ore in pulverulent form is already preheated

et préréduit dans l'atmosphère gazeuse, ce qui augmente le rende-  and pre-reduced in the gaseous atmosphere, which increases the efficiency

ment thermique du procédé. Pour améliorer encore cet effet, il peut être avantageux de placer dans les buses de soufflage des dispositifs qui contribuent à élargir le jet avec les particules de minerai, par exemple en faisant sortir le jet de la buse en tourbillonnant. Comme matières d'addition, qui contiennent du fer en  thermal effect of the process. To further improve this effect, it may be advantageous to place in the blowing nozzles devices which contribute to widen the jet with the ore particles, for example by pulling the jet out of the nozzle by swirling. As additives, which contain iron in

partie sous une forme oxydée, on peut utiliser, en plus de mine-  part in an oxidized form, it is possible to use, in addition to

rais de différentes qualités, notamment des boulettes et des  different qualities, in particular dumplings and

briquettes de minerai incomplètement réduit.  ore briquettes incompletely reduced.

Le procédé selon l'invention peut être utilisé d'une manière particulièrement avantageuse dans des applications qui permettent d'employer les gaz produits à proximité immédiate comme gaz combustibles, par exemple pour remplacer du gaz naturel. Le  The process according to the invention can be used in a particularly advantageous manner in applications which make it possible to use the gases produced in the immediate vicinity as combustible gases, for example to replace natural gas. The

gaz produit par le procédé selon l'invention et qui a subi parti-  gas produced by the process according to the invention and which has undergone parti-

ellement une post-combustion a pratiquement, du fait de la teneur en CO relativement élevée, à peu près la même température que le gaz naturel et il peut ainsi remplacer ce gaz sans qu'on ait à  postcombustion practically has, because of the relatively high CO content, about the same temperature as natural gas and can thus replace this gas without having to

apporter de grosses modifications aux dispositifs des fours.  make big changes to the devices of the ovens.

L'exemple suivant concerne l'application du procédé  The following example concerns the application of the process

selon l'invention à une cuve de réacteur, analogue à un conver-  according to the invention to a reactor vessel, analogous to a conver-

tisseur, contenant un bain de fer de 60 t. Dans le fond du con-  weaver, containing an iron bath of 60 t. In the heart of

vertisseur, il est prévu dix buses ayant une section de passage -8- de 28 mm. Par l'intermédiaire de deux desdites buses, on insuffle de la poussière de charbon à un débit de 350 Kg/mm, auquel cas on peut utiliser comme gaz porteur de l'azote, du gaz carbonique ou également'le gaz de réduction provenant du convertisseur. Par l'intermédiaire de trois buses, on injecte de l'oxygène en même temps que du minerai et, par les autres cinq buses, on injecte de l'oxygène, en partie mélangé avec des formateurs de laitier connu par exemple de la chaux. Par une buse latérale, qui est située dans la partie supérieure conique du convertisseur, on projette sur le bain environ 50% de l'oxygène. Avec un charbon ayant la  10 nozzles having a cross-section of 28 mm are provided. By means of two of said nozzles, coal dust is blown at a flow rate of 350 Kg / mm, in which case it is possible to use nitrogen, carbon dioxide or also reducing gas from converter. Through three nozzles, oxygen is injected at the same time as the ore and, through the other five nozzles, oxygen is injected, partly mixed with known slag formers for example lime. Through a side nozzle, which is located in the conical top of the converter, about 50% of the oxygen is sprayed onto the bath. With a coal having the

composition précitée et un minerai contenant 85% Fe203, on fabri-  composition and a mineral containing 85% Fe 2 O 3,

que 20 t. de fer par heure, ce fer ayant une teneur en carbone de 3%. La consommation d'oxygène pour la gazéification d'une tonne de charbon, avec fusion simultanée de 1.450 Kg de minerai, s'élève à  than 20 t. of iron per hour, this iron having a carbon content of 3%. The oxygen consumption for the gasification of one ton of coal, with simultaneous melting of 1,450 kg of ore, amounts to

580 m. On produit un gaz combustible ayant la composition préci-  580 m. A combustible gas having the precise composition is produced

tée (environ 57% CO, 14% C02, 14% H., 14% H20) et un pouvoir calorifique de 2.100 Kcal./m  (about 57% CO, 14% CO 2, 14% H., 14% H2O) and a calorific value of 2.100 Kcal./m

Il rentre également dans le cadre de l'invention d'agen-  It is also part of the invention of

cer la cuve de réacteur de façon qu'elle serve simultanément de convertisseur pour la fabrication directe d'acier. Dans ce but, on effectue avant chaque coulée une réduction de la teneur en carbone d'environ 2 à 3%, qui est la valeur normale pour le fonctionnement en réacteur à bain de fer, jusqu'à environ 0,05% et on coule une quantité d'environ 20 t.. Il reste dans le convertisseur une quantité d'environ 50 t. dont la teneur en carbone est portée lentement jusqu'à 2 à 3% par insufflation simultanée d'oxygène et de charbon, avec un léger excès de charbon, ladite teneur en  the reactor vessel so that it simultaneously serves as a converter for the direct manufacture of steel. For this purpose, before each casting is carried out a reduction in the carbon content of about 2 to 3%, which is the normal value for operation in an iron bath reactor, up to about 0.05% and sinking an amount of about 20 t. There remains in the converter an amount of about 50 t. whose carbon content is slowly increased to 2 to 3% by simultaneous insufflation of oxygen and charcoal, with a slight excess of charcoal,

carbone correspondant à la valeur souhaitée en régime permanent.  carbon corresponding to the desired value in steady state.

Avec ce mode opératoire, il s'est avéré avantageux d'enlever le laitier du bain de fer avant d'éliminer complètement le carbone par affinage, c'est-à-dire approximativement pour une teneur  With this procedure, it has been found advantageous to remove the slag from the iron bath before completely removing the carbon by refining, i.e.

résiduelle en carbone-comprise entre 0,5 et 2%. Le laitier nouvel-  residual carbon-between 0.5 and 2%. The new slag

lement formé lors de l'affinage et qui est en équilibre avec le  formed during ripening and which is in equilibrium with the

bain d'acier prélevé reste alors dans le convertisseur.  withdrawn steel bath then remains in the converter.

On va décrire dans la suite le procédé selon l'invention à l'aide d'un exemple d'application et en référence au dessin annexé qui est une coupe longitudinale d'un réacteur à bain de fer. Une cuve de réacteur 20 en forme de poire et fermée de façon étanche aux gaz est remplie à peu près jusqu'à moitié d'un bain de fer liquide 21 de sorte que la surface 22 du bain est située à peu près au milieu de la hauteur de la cuve 20. Dans le fond du réacteur, il est prévu une buse 23 pour l'introduction de charbon finement divisé 24. En outre, il est prévu dans le fond de la cuve de réacteur 20 une buse à oxygène 25 par l'intermédiaire de laquelle de l'oxygène est introduit, séparément de la buse 23, dans le bain de fer liquide 21. En pratique, cette buse à oxygène est entourée, en vue de sa protection, par un intervalle  The process according to the invention will be described below with the aid of an application example and with reference to the appended drawing which is a longitudinal section of an iron bath reactor. A pear-shaped, gas-tight reactor vessel 20 is filled to about half of a liquid iron bath 21 so that the bath surface 22 is located approximately in the middle of the bath. In the bottom of the reactor, a nozzle 23 is provided for the introduction of finely divided coal 24. In addition, an oxygen nozzle 25 is provided in the bottom of the reactor vessel 20. intermediate of which oxygen is introduced, separately from the nozzle 23, in the liquid iron bath 21. In practice, this oxygen nozzle is surrounded, for protection, by an interval

annulaire d'écoulement d'hydrocarbures ou matières semblables.  annular flow of hydrocarbons or similar materials.

Dans la zone supérieure du convertisseur, il est prévu  In the upper zone of the converter, it is

deux buses 26 et 27 qui traversent la paroi de la cuve de réacteur.  two nozzles 26 and 27 which pass through the wall of the reactor vessel.

Elles sont alimentées en air 28 et forment les jets 29 qui sont  They are supplied with air 28 and form the jets 29 which are

dirigés à peu près sur la zone centrale de la surface 22 du bain.  directed approximately to the central area of the bath surface 22.

Les orifices de sortie des buses 26 et 27 sont placés à environ 2  The outlet ports of the nozzles 26 and 27 are placed at about 2

m. au-dessus de la surface de bain 22.  m. above the bath surface 22.

Les jets de gaz 29 traversent la chambre 30 située au-  The gas jets 29 pass through the chamber 30 located

dessus de la surface de bain 22 et entraînent avec eux une partie des gaz 31 déjà produits par la gazéification du charbon 24. Sous l'effet de l'oxygène contenu dans les jets 29, une partie de ces gaz 31 est brûlée. La chaleur de combustion est transmise au bain  above the bath surface 22 and carry with them a portion of the gas 31 already produced by the gasification of the coal 24. Under the effect of the oxygen contained in the jets 29, a portion of these gases 31 is burned. The heat of combustion is transmitted to the bath

de fer 21 au travers de sa surface 22.  iron 21 through its surface 22.

-10--10-

Claims (13)

REVENDICATIONS 1. Procédé de production de gaz dans un réacteur à bain  1. Process for producing gas in a bath reactor de fer o se trouve un bain de fer liquide qui reçoit des combus-  where there is a bath of liquid iron which receives tibles liquides ou solides contenant du carbone et sur la surface duquel est projeté un jet de gaz se composant au moins en partie  liquids or solids containing carbon and on the surface of which is projected a jet of gas consisting at least in part d'oxygène, les combustibles étant gazéifiés sous forme de gaz qui.  of oxygen, the fuels being gasified in the form of gas. s'accumulent dans la chambre placée au-dessus de la surface du bain et qui sont évacués de cette chambre, caractérisé par le fait que le jet de gaz est projeté au travers de ladite chambre sur la surface du bain et aspire au cours de la traversée de la chambre les gaz produits en assurant leur brûlage partiel et leur entrai-, nement vers la surface-du bain de telle sorte que la chaleur produite par la combustion desdits gaz soit transmise au bain de fer.  accumulate in the chamber placed above the surface of the bath and which are removed from this chamber, characterized in that the jet of gas is projected through said chamber on the surface of the bath and sucks during the passing through the chamber the gases produced by ensuring their partial burning and their entrainment to the surface of the bath so that the heat produced by the combustion of said gases is transmitted to the iron bath. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le jet de gaz dirigé sur la surface du bain se compose2. Method according to claim 1, characterized in that the jet of gas directed on the surface of the bath is composed d'oxygène techniquement pur.of technically pure oxygen. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le jet de gaz insufflé au travers de la chambre et sur la  3. Method according to claim 1, characterized in that the jet of gas blown through the chamber and on the surface du bain est formé par de l'air.  Bath surface is formed by air. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à  4. Method according to any one of claims 1 to 3, caractérisé par le fait qu'en plus du jet de gaz insufflé au travers de la chambre sur la surface du bain, on introduit dans le bain de fer, en dessous de sa surface, un gaz se composant au  3, characterized in that in addition to the jet of gas blown through the chamber on the surface of the bath, is introduced into the iron bath, below its surface, a gas consisting of moins en partie d'oxygène.less of oxygen. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que la quantité d'oxygène projeté sur la surface du bain est au moins égale à 10% de la quantité totale d'oxygène introduit  5. Method according to claim 4, characterized in that the amount of oxygen sprayed on the bath surface is at least equal to 10% of the total amount of oxygen introduced. dans le réacteur à bain de fer.in the iron bath reactor. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à  6. Process according to any one of claims 1 to , caractérisé par le fait que le jet de gaz projeté au travers de  , characterized in that the jet of gas thrown through la chambre sur la surface du bain est préchauffé.  the chamber on the surface of the bath is preheated. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à  7. Method according to any one of claims 1 to 6, caractérisé par le fait que le gaz injecté en dessous de la  6, characterized in that the gas injected below the surface du bain est préchauffé.bath surface is preheated. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à  8. Process according to any one of claims 1 to 7, caractérisé par le fait que le combustible est introduit dans  7, characterized in that the fuel is introduced into le bain de fer en dessous de la surface du bain.  the iron bath below the surface of the bath. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à  9. Process according to any one of claims 1 to 8, caractérisé par le fait que la longueur du jet de gaz dans la  8, characterized in that the length of the jet of gas in the chambre est supérieure à 2 mètres.  room is greater than 2 meters. -11--11- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1  10. Process according to any one of claims 1 à 9, caractérisé par le fait qu'on produit dans le réacteur à bain de fer simultanément du gaz et du fer liquide à partir de matières qui contiennent du fer sous une forme au moins partiellement oxydée.  at 9, characterized in that gas and liquid iron are produced in the iron bath reactor simultaneously from materials which contain iron in at least partially oxidized form. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1  11. Method according to any one of claims 1 à 10, caractérisé par le fait qu'on introduit dans le bain de fer,  at 10, characterized by introducing into the iron bath, comme matières contenant du fer sous une forme au moins partiel-  as iron containing materials in at least partial form lement oxydée, notamment du minerai, du minerai partiellement pré-  oxidation, including ore, partially réduit, comme des boulettes et/ou des briquettes.  reduced, like pellets and / or briquettes. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1  12. Method according to any one of claims 1 à 11, caractérisé par le fait que les matières qui contiennent du fer sous une forme au moins partiellement oxydée, notamment du  at 11, characterized in that the materials which contain iron in at least partially oxidized form, in particular minerai, sont projetées en même temps que le gaz oxydant, princi-  ore, are projected at the same time as the oxidizing gas, mainly palement de l'oxygène, sur le bain.  oxygen, on the bath. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1  13. Method according to any one of claims 1 à 12, caractérisé par le fait que, dans la cuve de réacteur, le  at 12, characterized in that, in the reactor vessel, the fer produit contenant du carbone est affiné sous forme d'acier.  Iron product containing carbon is refined in the form of steel.
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