FR2513259A1 - Reacteur de gazeification de matieres carbonees solides - Google Patents

Abstract

LE REACTEUR EST PREVU POUR TRAITER DES MATIERES CARBONEES A GAZEIFIER SOUS FORTE PRESSION ET A UNE TEMPERATURE ELEVEE DANS UN BAIN FLUIDISE, EN PRESENCE D'UN FLUIDE DE GAZEIFICATION INTRODUIT DANS L'ENCEINTE DU REACTEUR AU MOYEN D'UN DISPOSITIF D'ALIMENTATION 20. CELUI-CI COMPORTE AU MOINS UNE STRUCTURE EN PONT, QUI CONTIENT UNE CANALISATION METALLIQUE 42 POURVUE DE TROUS DIRIGES VERS LE BAS POUR ENVOYER DES JETS 90 DE FLUIDE ACTIF DANS L'ENCEINTE DU REACTEUR. LA PARTIE INFERIEURE DE LA STRUCTURE EN PONT EST CONSTITUEE PAR UNE VOUTE 34 DE BLOCS REFRACTAIRES 36, DONT LES EXTREMITES REPOSENT SUR DES ELEMENTS DE LA MACONNERIE DE PROTECTION INTERNE DU REACTEUR. LA CANALISATION METALLIQUE 42 EST INCORPOREE DANS LA VOUTE 34 ET COMPORTE UN REVETEMENT REFRACTAIRE INTERNE, DANS LEQUEL SONT PERCEES DES OUVERTURES CORRESPONDANT AUX TROUS DE LA CANALISATION 42. EN OUTRE, LA CANALISATION 42 EST PROTEGEE EXTERIEUREMENT PAR DES BLOCS REFRACTAIRES 36, 46 AU MOINS DANS LA ZONE DE L'ENCEINTE DU REACTEUR.

Description

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La présente invention concerne un réacteur destiné à gazéifier des matières carbonées solides, en les traitant sous forte pression et à une température élevée dans un bain fluidisé A cet effet, pour faire intervenir un fluide de gazéification à température élevée, le ré- acteur comporte un dispositif d'alimentation, constitué par au moins une structure en forme de pont, en matériau réfractaire, disposée dans l'enceinte du réacteur Une canalisation d'arrivée du fluide de gazéification disposée dans cette structure en pont, sensiblement dans le sens longitudinal de cette structure, présente un certain nombre de trous dirigés vers le bas, et/ou latéralement, pour permettre au fluide de gazéification de sortir hors de la structure en pont, et de passer dans l'enceinte du

réacteur.

On connait un réacteur tel que défini ci-dessus,

d'après le brevet allemand DE-PS 28 56 609 Cependant.

l'expérience montre que pour la réalisation de la structure en pont, il faut tenir compte de certaines contingences, en vue d'assurer l'effet voulu dans toutes les conditions de fonctionnement pouvant exister en pratique Ceci s'applique en particulier aux températures élevées pouvant atteindre et même dépasser 1 2000 C Or,

les matériaux métalliques ne sont pas à même de suppor-

ter les effets de fatigue inhérents à de telles temréra-

tures pendant des semaines et des mois, si bien qu'on doit obligatoirement utiliser des matériaux céramiques réfractaires, Mais ces matériaux céramiques n'offrent aucune garantie d'étanchéité aux gaz, d'autant que la

structure en pont considérée est constituée par l'as-

semblage d'un grand nombre de blocs élémentaires en céramique En outre, l'une des conditions importantes pour obtenir un fonctionnement optimal du réacteur est d'assurer, sur la section transversale de l'enceinte du réacteur, une répartition déterminée du fluide

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-2- de gazéification qui assure l'agitation du lit fluidisé, C'est pourquoi il faut pouvoir déterminer a priori les endroits o le fluide de gazéification pénètre dans le réacteur, tout en réglant entre certaines limites le débit de ce fluide de gazéification par unité

de temps.

En se bornant à utiliser des blocs en matière céra-

mique pour réaliser la structure en pont, il ne serait pas possible d'obtenir un tel résultat, car il se produit forcément à la longue des fissures, des ruptures de joints et autres incidents analogues entre les divers blocs en matière céramiques même si ces blocs sont liés les uns aux autres par du mortier, et ces interstices permettant au fluide de gazéification de

passer dans l'enceinte du réacteur d'une manière incon-

trôlée quant aux emplacements et au débit de ces passa-

ges, En -outre, le fluide de gazéification doit arriver

sous pression par l'intérieur du dispositif d'alimenta-

tion, cette pression d'arrivée étant supérieure à celle qui règne dans l'enceinte du réacteur, Il en résulte donc une différence entre la pression régnant dans la canalisation d'arrivée incluse dans la structure en pont et la pression dans l'enceinte du réacteur, Même s'il n'existe pas de contingences particulières, cette différence de pression provoquerait des efforts sur la structure en pont, ce qui présenterait dans tous les cas l'inconvénient de nécessieter une structure sensiblement plus résistantes pour pouvoir encaisser

les efforts dus à la pression et s'exerçant latérale-

ment et vers le haut, Le but de l'invention est en particulier de réaliser un réacteur du genre défini ci-avant et constitué de manière à pouvoir fonctionner de manière sûre et avec l'endurance souhaitable, même à des températures élevées et sous de fortes pressions, pouvant atteindre, voire

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-3 - dépasser 120 bars, la réalisation de ce réacteur étant basée sur des considérations techniques relatives à

l'écoulement des fluides et au processus de gazéifi-

cation, pour assurer une distribution optimale du fluide de gazéification, tout en permettant un entretien aussi facile et réduit que possible de la structure en pont et de la canalisation qu'elle contient,

Selon l'invention, le réacteur tel que défini ci-

dessus est remarquable en ce que la partie inférieure de la structure en pont est constitutée par un ensemble de blocs réfractaires assemblés de manière à former une voûte dont les extrémités reposent sur des éléments du revêtement de protection interne de l'enceinte du réacteur, qu'une canalisation métallique est incorporée dans la voûte et percée d'ouvertures appropriées pour

le passage du fluide de gazéification, que cette cana-

lisation métallique comporte un revêtement interne de protection en matière réfractaire, dans lequel sont

ménagées des ouvertures correspondantes, et que la cana-

lisation métallique comporte en outre un revêtement de protection externe, en matière réfractaire, au moins

dans la zone de l'enceinte du réacteur.

De préférence, la voûte est une voûte en plein cintre,

c'est-à-dire de profil sensiblement semi-circulaire.

Grâce à cette disposition, la voûte présente la solidité statique et la stabilité nécessaires, sans qu'il soit nécessaire de prévoir des renforcements pour lui donner

la force portante voulue.

Avantageusement, en vue latérale, le bord supérieur de la voûte est sensiblement horizontal, Avantageusement

encore la face supérieure de la voûte présente une con-

cavité longitudinale dont le profil est adapté à épouser celui de la canalisation tubulaire en métal, pour permettre de disposer cette canalisation dans cette enfonçure,

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-4-

En outre, la voûte peut supporter un chapiteau er.

matériau réfractaire, qui protège par en-haut la cana-

lisation métallique, ce chapiteau comportant une face inférieure qui présente une concavité longitudinale ayant un profil transversal adapté à épouser celui de la canalisation métallique La moitié supérieure de la canalisation métallique se trouve ainsi protégée vers le haut par ce chapiteau, Grâce à cette disposition, la face supérieure de la voûte et la face inférieure du chapiteau délimitent, ensemble, un canal de profil transversal sensiblement circulaire dans lequel est montée la canalisation métallique, Celle-ci constitue en quelque sorte un revêtement métallique du canal précité, La canalisation métallique tubulaire sert à définir les

endroits par lesquels le fluide de gazéification, qui as-

sure aussi l'agitation du lit fluidisé, pénètre dans l'enceinte du réacteur, En outre, on peut ainsi doser le débit du fluide de gazéification pénétrant dans l'enceinte du réacteur par unité de temps, en fonction des pressions en jeuf suivant le nombre et le calibre des trous de passage ménagés dans la canalisation métallique tubulaire, Cette canalisation joue par ailleurs un autre rôle important, en servant de réservoir sous pression, dont la paroi se trouve soumise aux efforts résultant de la surpression précitée, soulageant d'autant la structure, en blocs céramiques, de la voûte et de son chapiteau, On peut ainsi se dispenser de doter la voûte et son chapiteau de divers élements de liaison et

d'appui qui autrement seraient nécessaires pour trans-

mettre les efforts résultant de la différence de pres-

sion, Il est alors possible de se borner à prévoir les deux pieds-droits nécessaires pour toute structure en voûtef afin de transmettre à la paroi interne du corps du réacteur le poids de-cette voûte, Le revêtement de protection interne en céramique, déjà mentionné à propos de la canalisation métallique tubulaire a pour role de préserver celle-ci de l'effet immédiat du fluide de gazéification qui pénètre à hautre température dans

cette canalisation Ce revêtement protecteur avanre-

geusement constitué d'au moins un tronçon de gaine en

matière céramique, enfoncé librement dans la canelist-

tion métallique tubulaire, joue dans une certaine mesure

le rôle d'un élément de renfort, évitant toute défor-

mation indésirable de la canalisation métallique tutu-

laire sous l'effet d'un échauffement excessif de celle-

ci, Le revêtement protecteur peut aussi être constitué de plusieurs tronçons de gaine en céramique, enfilés dans la canalisation métallique tubulaire Jusgu'à venir en appui bout à bout l'un contre l'autre, Il n'est pas nécessaire de respecter des cotes précises à cet

égard, mais on peut avantageusement prévoir une fixa-

tion entre la canalisation métallique tubulaire et chacun des tronçons de gaîne réfractaire, par le pourtour de ces élémentsr aux mo:ns dans la zone o l'un et l'autre de ces éléments présentent des ouvertures pour le passage du fluide de gazéification, Il faut tenir compte de la différence qui existe entre les coefficients de dilatation des éléments en céramique

et des éléments métalliques, en particulier en acier.

C'est pourquoi il est prévu, conformément à l'invention, de donner aux trous ménagés dans les éléments tubulaires faits de l'une de ces matières pour le passage du fluide de gazéification, un calibre supérieur à celui des trous des autres éléments tubulaires, De préférencer chacun des trous d'un type d'éléments tubulaires présente à cet effet une forme allongée, Grace à son étanchéité, et à sa plus grande facilité de fabrication à des cotes précises, la canalisation métallique tubulaire peut jouer plus commodément le rôle d'organe de réglage de débit, Les

ouvertures de passage prévues dans la canali 7 satfon métal-

lique tubulaire sont alors réalisés sous forme de trous

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-6 ronds, dont le nombre et le calibre sont choisis en fonction des conditions de pression en cause pour assu rer le débit voulu du fluide de gazéification par unité de temps, En conséquence, les trous de passage prévus dans la gaine de protection en céramique présentent

une section supérieure à celle des trous de la canali-

sation métallique tubulaire, de façon que subsiste en permanence à travers la paroi de la gaine en céramique une section de passage correspondant à celle des trous de la canalisation métallique, malgré les déformations longitudinales différentes de ces deux éléments? par suite de leurs coefficients de dilatation différents, Il

est facile de calculer la différence de calibre à pré-.

voir entre les trous des éléments tubulaires en question, et en particulier calculer la longueur axiale des trous

oblongs de la gaine en céramique, en fonction des dif-

férences de température en jeu dans la structure du réacteur et de la différence des coefficients de dilatation des matériaux en présence, De même, les ouvertures prévues dans la vo te, pour le passage du fluide de gazéification, sont avantageusement réalisées avec une section supérieure

à celle des trous de la canalisation métallique tubulaire.

L'expérience montre qu'il est particulièrement avanta-

geux de réaliser le réacteur conforme à l'invention en reliant l'un à l'autre chacun des blocs réfractaires de la voûte et/ou de son chapiteau, au moins sur certaines de leurs faces en regard, au moyen de joints à gorge, ayant un profil de retenue propre à maintenir les blocs ensemble, On peut ainsi se dispenser de jointoyer ensemble ces blocs avec du mortier En outre, les joints à gorge de retenue servent de joints à labyrinthe, pour réduire la perméabilité des assemblages de blocs réfractaires de la structure en pont, à l'égard des gaz, Bien entendu, il est possible de prévoir entre les blocs les deux modes de liaison, c'est- à-dire des joints à rainure et languette, avec en outre une fixation à l'aide de mortier,

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-7- Un avantage important du système de joints à rainure et languette est d'assurer avec toute la souplesse voulue le maintient de la configuration de la structure ainsi réaliste Cette souplesse est nécessaire pour permettre à la structure de répondre aux diverses contraintes de déformation résultant des conditions de fonctionnement du réacteur, et pour retrouser régulièrement sa forme d'origine à chaque arrêt duréacteur, D'autres particularités e; avantages de l'invention

ressortiront encore de la description de quelques modes

de réalisation, présentés ci-après à titre d'exemples non limitatifs en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 est une vue schématique d'un réacteur conforme à l'invention: la figure 2 est une coupe Kdu réacteur de la Figure 1, suivant Il-Il; la figure 3, analogue à la figure 2, est une coupe d'une variante du réacteur conforme à l'invention; la figure 4 est une coupe longitudinale à échelle

agrandie de la partie du réacteur qui contient le dispo-

sitif d'alimentation servant à introduire le dluide de= gazéification; la figure 4 est une vue en perspective des parties constitutives du dispositif d'alimentation; la figure 6 est une coupe du dispositif de la figure 5, suivant VI-VI; la figure 7 est une coupe de la figure 6, suivant

VII-VII;

la figure 8 est une autre coupe de la figure 6, suivant

VIII-VII',

Dans le mode de réalisation des figures 1,2 et 4, le réacteur 12 comporte essentiellement un corps creux 14, pourvu intérieurement d'une protection en maçonnerie

réfractaire 16 et associé à un dispositif d'alimentation 18.

servant à l'introduction des matières carbonées à gazéifier,

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-8- tandis qu'un autre dispositif d'alimentation 20 sert

à introduire le fluide de gazéification à haute tempé-

rature Le gaz ainsi produit est évac-ué par une canali-

sation 22 hors de l'enceinte 24 du réacteur, Le dispo-

sitif d'alimentation 18 servant à introduire les matières carbonées à gazéifier est constitué par exemple par un transporteur à vis sans fin ou par tout autre organe approprié, tel qu'un conduit tubulaire en pente, qui permet de faire glisser les matières obliquement vers

le bas, par gravité, jusque dans l'enceinte 24 du réac-

teur, Le dispositif d'alimentation 20 servant à intro-

duire le fluide de gazéification est disposé à un niveau

inférieur à celui du premier dispositif d'alimentation 18.

Sous l'effet de l'écoulement tourbillonnaire du fluide de gazéification qui se dirige vers le haut à la sortie du dispositif d'alimentation 20 ' un lit fluidisé 28 s'établit dans le bas de l'enceinte 24 du réacteur et ce lit est le siège de la réaction que l'on cherche à obtenir entre le carbone et le fluide de gazéification, constitué de préférence par de l'hydrogène, Bien entendu, ceci n'empêche par l'existence d'autres échanges, dans

la zone 30 dite de réactions secondaires, située au-

dessus du lit fluidisé 28, Ces autres échanges peuvent se produire entre l'agent de gazéification et les matières carbonées, ou entre celles-ci et les produits de la gazéification, ou encore entre les divers produits de la gazéification, Les déchets solides 32 de la gazéification, qui se rassemblent hors du lit fluidisé 28, en-dessous du niveau d'arrivée du fluide de gazéificationsont ensuite conduitsf hors du réacteur 12, dans un dispositif de refroidissement (non représenté)r situé sous le réacteur et conforme à la demande de brevet allemand DE-OS 28 56 059, On a

re Présenté-sur les figutes 4 à 8, les détails de réalisa-

tion du dispositif d'alimentation 20 qui sert à introduire le fluide de gazéification, On voit sur ces figures, que

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9-g la maçonnerie de protection 16 disposée sur la face interne du corps 14 du réacteur peut comporter plusieurs

couches de matériaux différents, Mais ceci est sans consé-

quence pour l'invention.

Le dispositif d'alimentation 20 comporte une structure fixe, disposée à demeure dans l'enceinte 24 du réacteur, cette structure traversant diamétralement la section transversale de l'enceinte du réacteur, dans le mode de réalisation représenté, à titre d'exemple, sur les figures 1, 2 et 4 à 8, Cette structure est constituée à

sa partie inférieure par une voûte en plein cintre 34.

formée de plusieurs blocs 36, qui peuvent être assemblés sans mortier, Les pieds-droits 38 qui supportent la

voûte se trouvent situés dans la maçonnerie de protec-

tion du réacteur 12 et font au besoin partie de cette maçonnerie, Les blocs 36 de la voûte sont disposés et profilés de telle manière que la voûte 34 en vue latérale (Figure 4) présente un bord supérieur sensiblement horizontal, Les blocs constituant le bord supérieur horizontal de la voûte présentent une face supérieure concave (figure 6),

de manière à réaliser une rigole 40, de sectiontrans-

versale sensiblement semi-circulaire, adaptée à recevoir u A tronçon tubulaire métallique 42, de préférence en acier, Dans la zone correspondante du dispositif d'alimentation , la moitié inférieure de ce tronçon tubulaire 42 est protégée extérieurement par rapport à l'enceinte 24 du réacteurf grâce aux blocs 36 Quant à la moitié supérieure du tronçon tubulaire 42, elle est également protégée, par d'autres blocs 46 en matériau réfractaire, formant un chapiteau 44 sur la voûte 34 qui supporte également ce chapiteau, On voit en particulier sur les figures 5 et 6, que les blocs 46 présentent également des concavités semi- circulaires, pour former un évidement longitudinal 48 qui complète l'évidement en rigole 40 des blocs 36, -10-O Les blocs 46 recouvrent le tronçon tubulaire 42 f de manière à reposer de part et d'autre de ce tronçon sur la face supérieure de la voûte 34, Les figures 5 et 6 permettent en particulier de voir qu'il existe, entre les blocs 36 constituant la bordure supérieure de la voûte et les blocs 46 du chapiteau, un joint 49 à rainure et languette, qui assure griace à son profil une liaison positive entre les blocsr ct qui permet leur assemblage correct sans mortier, En outres le joint à rainure 49 empêche la chaleur de pénétrer dans l'interstice existant

entre les blocs 36 et 36 f ce qui évite tout effet thermi-

que direct sur les blocs 36 et 46, Le chapiteau 44 supporte une couche 50 de blocs 52, qui présentent un profil fortement effilé vers le haut, Là encore, est prévu un joir t à emboitement 54, entre le chapiteau 44 et la couche 50, Dans le mode de réalisation que l'on décrit ici à titre d'exemple, ce joint à gorge présente un profil en queue d'aronde,

L'amincissement vers le haut des blocs 52 sert princi-

palement à réduire l'épaisseur du bord supérieur du dispositif d'alimentation 20 f pour y éviter tout dép 6 t de particules solides, En outre, cet amincissement de la section transversale facilite les écoulements dans l'enceinte 24 du réacteur, Il est également possible de réaliser le dispositif d'alimentation 20 avec une seule couche de blocs, le canal constitué par les concavités 40 et 48, et prévu pour recevoir l'élément tubulaire métallique 42, étant alors constitué par des évidements appropriés des blocs, Cependant, pour des raisons techniques de fabrication, il y a lieu de préférer une Construction en plusieurs couches,

Le tronçon tubulaire 42 est raccordé par une canali-

s&tion de liaison 56 à une source de fluide de gazéifi-

cation à haute température, tel que de l'hydrogène ou un gaz contenant de l'hydrogène,

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-11- En particulier, on voit sur les figures 1 et 4 que le corps 14 du réacteur 12, au niveau du dispositif d'alimentation 20 prévu pour l'introduction du fluide, de gazéification à haute température, comporte un appendice 58, également pourvu d'une maçonnerie inté-

rieure de protection 60, en matériau céramique réfrac-

taire, la canalisation métallique de liaison 56 étant

disposée à l'intérieur de cette maçonnerie de protec-

tion. Dans le mode de réalisation représenté en particulier à la figure 4, le tronçon de tube métallique 42 s'étend

dans le dispositif d'alimentation 20 jusque dans l'ap-

pendice 58, la partie 61 de ce tube métallique située

dans l'appendice étant pourvue extérieurement, au voisi-

nage de son extrémité 62 opposée au dispositif d'alimen-

tation 20, de supports métalliques de fixation 64, qui sont noyées dans le revêtement de maçonnerie 60 de l'appendice 58, de manière à maintenir en position fixe le tronçon tubulaire métallique 42 au voisinage de son extrémité 62 Autrement dit, les variations de longueur du tronçon 42 et de sa partie intégrante 61,

variations dues aux effets thermiques, sont essentiel-

lement encaissées par les supports 64, et par l'extré-

mité libre 66 du tronçon tubulaire 42, Cette extrémité

66 est par conséquent disposée, à l'intérieur du dis-

positif d'alimentation 20 et de la maçonnerie adjacente 16, de manière à pouvoir coulisser librement de la quantité voulue dans le sens longitudinal De même, la canalisation de liaison 56 est tenue par des organes de fixation 68, à proximité de son extrémité en regard du dispositif d'alimentation 20, de manière à pouvoir

jouer essentiellement par son autre extrémité sous l'ef-

fet des variations de température La canalisation de liaison 56 est raccordée à la partie 61 du tronçon tubulaire 42 par un manchon 70, qui entoure de manière télescopique les extrémités de la canalisation 56 et de la partie 61, ce qui permet là aussi une variation

locale de longueur sous l'effet des variations de tempé-.

rture, Dans les deux casf les supports de fixation 64 et 68 sont constitués par des éléments coniques en tôle, soudés chacun sur l'élément tubulaire respectif par son extrémité de moindre diamètref et fermement solidaire par son extrémité de plus grand diamètre à la paroi du corps du réacteur, Grâce à ce mode de fixation, on peut assurer-de manière simple la position axiale de

chacun des tronçons tubulaires en cause, tout en permet-

tant un libre déplacement longitudinal pour ten r compte des effets des variations de température, Sur toute sa longueur I la conduite métallique constituée par le tronçon tubulaire 42 avec s-a p-artie intégrante 61, associée par le manchon tubulaire 70 à la canalisation de liaison 56, est pourvue intérieurement d'un revêtement de protection 72, de forme tubulaire, en matériau réfractaire, Cette gaine de protection est formée de plusieurs tronçons tubulaires séparés 74, 736 78, 80 que l'on enfile librement dans la conduite métallique, On voit en particulier sur la figure 4 f que les tronçons tubulaires 74 à 80 de la gaine de protection portent bout à bout l'un sur l'autre, Il n'est pas nécessaire de prévoir des dispositions partis culières pour la fixation de ces tronçons tubulaires 74 à 80, et ils sont montés librement chacun dans la partie correspondante de la conduite métall:-que, Seule contrainte le tronçon de gaine réfractaire 74 f disposé à l'intérieur du tronçon tubulaire 42 du disposttif d'alimentation 20,

est solidarisé en rotation par rapport à son axe longitu-

dinal avec le tronçon tubulaire métallique correspondant

42, Acet effetf le tronçon de gaine 74 en matière réfrac-.

taire est pourvu' à proximité de son extrémité libre d'une échancrure ou d'un méplat 82 coopérant avec un téton 84, disposé en saillie interne dans le tronçon -13- tubulaire 42, transversalement à l'axe de ce tronçon, On empêche ainsi toute rotation relative entre les

deux éléments tubulaires 42 et 74, La longueur de l'car-

crure 82 est prévue pour permettre un coulissement longi-

tudinal relatif du téton 84 par rapport au tronçon de

gaine 74, en cas de variation de longueur dl système.

sous l'effet des variations de température, Leblocage en rotation que l'on vient de décrire ' entre le tronçon de canalisation tubulaire 42 et le tronçon

de gaine 74 est rendu nécessaire par le fait qu'à l'in-

térieur du dispositif d'alimentation 20 les deux tronçons tubulaires 42 et 74 sont percés de trous pour le passage dui fluide de gazéification, On voit en particulier sur les figures 6 à 8 que ces trous de passage sont ménagés à la partie inférieure des deux éléments tubulaires 42 et 74, le tronçon de gaine en matière réfractaire 74 comportant des trous 86 allcngés dans le sens de sa longueur, et le tronçon de canalisation métallique 42 des trous ronds 28, Ces trous 88 du tronçon de canalisation métallique 42 règlent le débit du fluide de gazéification, pour en assurer l'introductiontdans l'enceinte 24 du réacteur, suivant un débit judicieusement réparti dans le sens de la longueur du disposi'tif d'alimentation 20, La configuration des trous 86 du tronçon de gai-ne réfractaire 74 permet les variations de longueur reletive des deux tronçons 42 et 74, sous l'effet des variations de température, Comme le réglage du débit est assuré par les trous ronds 78 du tronçon de canalisation tubulaire 42 { il n'est pas nécessaire de calibrer avec précision les trous 86 du tronçon le gaine, Il en va de même pour les trous de passage 89 prévus dans les blocs 36 de la

voûte 34, Ces trous 79 ont donc également une forme allon-

gée et correspondent' en regard du trcnçon 42 à la forme et au calibre des trous allongés 86 de la partie 74 de la gaine réfractaire, Ces trous 79 ménagés dans les blocs de la voûte 34 s'évasent vers l'extérieur de le

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-14- voûte 34, et débouchent latéralement, de part et d'autre de celle-ci, ainsi qu'on l'a schématisé par des flèctes

sur les figures 5 à 8 En allant du tronçon de canali-

sation tubulaire 42 à la face externe de la voûte 34, les trous 79 constituent des passages 91 de section

progressivement croissante, dont le profil et l'in or-

tance résultent de considérations techniques relatives aux écoulements prévus à cet endroit, Ainsi le fluide de gazéification peut sortir par les deux côtés de la voûte 34 du dispositif d'alimentation 20, grâce à une disposition appropriée des trous 76, 88 et 89 de part et d'autre du plan longitudinal de symétrie du tronçon tubulaire 42, Ces trous débouchent vers le bas, pour ne pas risquer d'être obturés par des débris, et ils sont disposés alternativement de part et d'autre du plan de symétrie précité, de manière à assurer une excellente distribution du fluide de gazéification dans l'enceinte 24 du réacteur, On choisit le calibre et le nombre des trous 88, percés dans le tronçon tubulaire métallique 42, de telle manière que la somme des sections de passage de ces trous soit inférieure à la surface de la section transversale du tronçon de canalisation 42 et de la canalisation antérieure On assure ainsi à l'intérieur du tronçon de canalisation 42 une certaine surpression, favorable à un débit égal et régulier du fluide de

gazéification qui passe à travers l'ensemble des trous 88.

Chacun des blocs qui constituent la structure du dis-

positif d'alimentation est associé à chaque bloc adjacent par un joint à rainure et languette qui maintient en place chaque bloc grâce à son profil, comme on le voit pour les blocs 92 et 93 sur les figures 4 et 6, On voit aussi sur les figures 4 et 5 que les blocs 46 copcprter des saillies latérales 97, assurant un verrouillage mutuel

de ces blocs, à la manière des tuiles d'un toit En prin-

-15- cipe, les blocs constituant la structure du dispositif d'alimentation 20 présentent sur chacune de leurs faces autant de saillies et de rainuresque nécessaire, pour coopérer avec chacune des faces adjacentes des blocs voisins, Grâce à cette disposition? l'ensemble de la

structure ainsi constituée présente d'excellentes possi-

bilités d'allongement dans tous les sens, tout en reprenant de manière systématique sa configuration d'origine en cas de rétraction due à un abaissement de la température, Le tronçon de canalisation métallique 42 et le tronçon de gaine réfractaire 74 qu'il contient sont obturés par une fermeture amovible, à leur extrémité opposée à la

canalisation de liaison 56, au moyen d'un disque obtura-

teur 94 monté, avec interposition d'un joint 9-, sur une

collerette interne 96 soudée dans le tronçon de canalisa-

tion 42, près de l'extrémité libre 66 de ce tronçon, Bien entendu, on pourrait faire arriver aussi le fluide de gazéification par cette extrémité du tronçon

de canalisation tubulaire 42, Mais il n'est pas néces-

saire en général de procéder ainsif ce qui permet, apres enlèvement du disque d'obturation 94, d'introduire par

exemple une caméra de télévision dans le tronçon tubu-

laire 42 pour en vérifier l'état interne 1 Dans le mode de réalisation représenté en variante à la figure 3 ? on a prévu à l'intérieur du corps 112 du réacteur deux dispositifs d'alimentation 120, analogues chacun au dispositif d'alimentation 20 de la figure 1, Le mode de réalisation de la figure 3 présente un intérêt particulier dans le cas d'un réacteur de très grand diamètre, et donc de section transversale importante, pour obtenir sur l'ensemble de la section et malgré son importance? une répartition aussi régulière que

possible du fluide de gazéification qui sert à consti-

tuer le lit fluidisé, Cependantr dans ces deux modes

-l 6 -

de réalisation du réacteur conforme à l'invention, les dispositifs d'alimentation 20 et 120 n'occupent qu'une partie de la surface de la section transversale, si bien que les déchets solides du processus de gazéification peuvent passer facilement vers le bas le long desdits

dispositifs d'alimentation 20 et 120, pour se rassem-

bler à la partie inférieure du corps du réacteur, comme les déchets solides 32 de la figure 1, Dans le mode

de réalisation de la figure 2, le dispositif d'alimenta-

tion est disposé suivant un diamètre de la section transversale du réacteur, alors que dans la variante de la figure 3, les deux dispositifs d'alimentation 120 sont disposés suivant deux cordes parallèles de la section circulaire du corps du réacteur, Le dispositif d'alimentation 18 servant à introduire

les matières carbonées solives à gazéifier est sensi-

blement parallèle aux dispositifs d'alimentation 20 ou 120, et coïincide donc en coupe transversale (figure 2) avec le dispositif d'alimentationf lorsque ce dernier 20 est unique,

Le réacteur conforme à Il 'nvention est particulière-

ment adapté à réaliser une gazéification hydrog 4 née sous une pression é 2 evée, en introduisant de l'hydrogene ou un gaz chargé d'hydrogène dans le réacteur, sous une forte pression et à une température élevée, Mais on peut aussi utiliser le réacteur conforme à l'invention pour d'autres traitements de gazéification en faisant intervenir d'autres fluides de gazéification, tels que l'oxygène et/ou la vapeur,

Les indications figurant dans la description du

brevet allemand DE PS 28 56 609 ont été reprises dans

la présente description,

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-17-

R F V E N D I C A T I O N S

1) Réacteur pour gazéifier des matières carbonées so-

lides, en les traitant sous forte pression et à une tem-

pérature élevée dans un bain fluidisé et comportant cet effet, pour faire intervenir un fluide de gazéifica- tion à température élevée, un dispositif d'alimentation constitué par au moins une structure en forme de pont, en matériau réfractaire, disposée dans l'enceinte du réacteur, une canalisation d'arrivée du fluide de gazéification disposée sensiblement longitudinalement dans cette structure en pont et munie d'une plurali é de trous dirigés vers le bas et /ou latéralement pour assurer le passage du fluide de gazéification de la structure en pont à l'enceinte du réacteur, réacteur caractérisé en ce que la partie inférieure de la structure en pont ( 20) est constituée par un ensemble de blocs réfractaires ( 36) assemblés de manière à former une voûte ( 34) dont les extrémités reposent sur des éléments du revêtement de protection interne ( 16) de

l'enceinte ( 24) du réacteurt qu'une canalisation tubu-

laire métallique ( 42) est incorporée dans la vo 3 te ( 34), et percée d'ouvertures ( 88) appropriées pour le passage du fluide de gazéification, que cette canalisation

métallique ( 42) comporte un revêtement interne de protec-

tion ( 74) en matière réfractaire, dans lequel sont ména-

gées des ouvertures ( 86) correspondantes, et que la canalisation tubulaire métallique ( 42) comportant en outre un revêtement de protection externe, en matière réfractaire, au moins dans la zone de l'enceinte ( 24) du réacteur, 2) Réacteur conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la voûte ( 34) est une voute en plein cintre,

3) Réacte Ur selon l'une des revendications 1 et 2.

caractérisé en ce qu'en vue latérale, le bord supérieur

de la voûte ( 34) est sensiblement horizontal.

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-18-

4) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 3.

caractérisé en ce que la face supérieure de la voute ( 34) présente une concavité longitudinale ( 40) 55 t le profil est adapté à épouser celui de la canalisation tubulaire métallique ( 42).

) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 4 carac-

térisé en ce que la structure en vo 3 te ( 34) supporte un chapiteau ( 44) en matériau réfractaire qui prctèee

par en-haut la canali sation métallique ( 42), ce chapi-

teau ayant une face inférieure qui présente une ccnrca-

vité longitudinale < 48) ayant un profil transversal adapté à épouser celui de la canalisation métallique

( 42),

6) Réacteur selon les revendications 4 et 5, caractérisé

en ce que la face supérieure de la structure en vo_-e ( 34) et la face inférieure du chapiteau ( 44) délimitent ensemble un canal de profil transversal sensiblement circulaire dans lequel est disposée la canalisation métallique ( 42),

7) Réacteur selon l'une des revendications 5 ou 6.

caractérisé en ce que le chapiteau ( 44) présente un profil transversal qui va en s'effilant vers le I aut,

8) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 7,

caractérisé en ce que le revêtement de protection inter-

ne de la canalisation métallique ( 42) est constitué par au moins un tronçon de gaine ( 74) en matière céramique réfractaire, enfoncé librement dans la canalisation ( 421, 9) Réacteur-selon la revendication 81 caractérisé en ce

que le tronçon de canalisation métallique ( 42) et res-

pectivement chacun des tronçons de gaine réfractaire ( 74) enfoncés dans la canalisation, sont fixés l'un à l'autre par leur pourtour, au moins dans la zone oi l'un et l'autre de ces éléments présentent-des ouvertures ( 86,88)f pour le passage du fluide de gazéification, 1 C) Réacteur selon l'une des rend Meations 1 à 9, -l 9- caractérisé en ce que les ouvertures ( 86,88) prévues dans l'un des deux éléments tubulaires ( 42,74), pour le passage du fluide de gazéification, présentent

une section supérieure à celle des ouvertures corres-

pondantes de l'autre élément tubulaire, afin de compen-

ser les effets des différences de dilatation longitu-

dinale:des deux éléments tubulaires, 11) Réacteur selon la revendication 10, caractérisé en ce que les ouvertures du tronçon tubulaire en matière réfractaire ( 74) présentent la section de passage la

plus grande.

12) Réacteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que les ouvertures ( 86) du tronçon tubulaire en matière réfractaire ( 74) sont constituées par des trous oblongs, ayant leur axe longitudinal disposé dans le sens de la

longueur de la canalisation ( 42).

13) Réacteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que la largeur des trous oblongs ( 86) correspond sensiblement au diamètre des trous de passage ( 88) du

tronçon de canalisation-métallique ( 42).

14) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 13 -

caractérisé en ce que chacun des blocs réfractaires ( 36, 46, 52) de la structure en voûte ( 34) et/ou du chapiteau ( 44,50), sont reliés l'un à l'autre, au moins sur certaines de leurs faces en regard, de préférence au moyen de joints à rainure et languette ayant un profil_ propre à maintenir les blocs ensemble,

) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 14,

caractérisé en ce qu'au moins certains des blocs ( 36.

46, 52) constituant la structure en voûte ( 34) et/ou son chapiteau ( 44, 50) sont reliés les uns aux autres par un mortier réfractaire,

16) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 15,

caractérisé en ce que le tronçon de canalisation tubulaire ( 42) qui repose sur la voûte ( 34) est prolongé, au moins d'un côté, par une partie terminale ( 61) faisant corps avec ce même tronçon, et constit iar- u' liaison avec la

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canaliqatibn d'arrivée ( 56) du fluide de gazéi Zfication< cette partie terminale ( 61) étant reliée par des supports de fixatioh ( 64) à la maçonnerie ( 60) qui l'entoure,

17) Réacteur selon l'une des revendications 1 à 16,

caractérisé en ce qu'il comporter pour l'introduction des matières solides carbonées à gazéifier un dispositif d'alimentation ( 18) parallèle au dispositif d'alimenta

tion ( 20, 12 Q) servant à introduire le fluide de gazé-

ification, 18) Réacteur selon la revendication 17 f caractérisé en ce

que le dispositif d'alimentation ( 18)f prévu pour intro-

duire les matières carbonées solides à gazéifier, est situé dans le même plan vertical que le dispositif d'alimentation ( 20) servant à introduire le fluide de gazéification,