FR2556006A1 - Procede et installation pour reduire de la matiere oxydee, avec generation simultanee d'un gaz approprie pour la recuperation de l'energie thermique - Google Patents

Procede et installation pour reduire de la matiere oxydee, avec generation simultanee d'un gaz approprie pour la recuperation de l'energie thermique Download PDF

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Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN PROCEDE POUR LA REDUCTION DE MATIERE OXYDEE. IL COMPREND LES ETAPES SUIVANTES: A.PRODUCTION D'UN GAZ REDUCTEUR CONTENANT PRINCIPALEMENT DU MONOXYDE DE CARBONE ET DE L'HYDROGENE, A PARTIR D'UNE MATIERE DE DEPART CARBONEE ETOU HYDROCARBONEE. B.ETABLISSEMENT DU GAZ REDUCTEUR AINSI PRODUIT A UNE TEMPERATURE APPROPRIEE POUR LE PROCEDE DE REDUCTION SUIVANT ET ENSUITE INTRODUCTION DU GAZ DANS UN FOUR A CUVE 1 CONTENANT LA MATIERE OXYDEE DEVANT ETRE REDUITE. C.ELIMINATION D'ESSENTIELLEMENT TOUTE L'EAU ET DES PARTICULES DU TYPE POUSSIERES DU GAZ REDUCTEUR. D.EVACUATION D'AU MOINS UNE PARTIE DE L'ECOULEMENT DE GAZ DE RETOUR AINSI TRAITE.

Description

Procédé et installation pour réduire de la matière oxydée, avec génération
simultanée d'un gaz approprié pour La récupération
de l'énergie thermique.
L'invention concerne un procédé et une installation
pour réduire de la matière oxydée, avec génération si-
multanée d'un gaz approprié pour la récupération de
l'énergie thermique.
Le but de l'invention est de réaliser un procédé de réduction optimal aussi bien du point de vue de la technologie du procédé énergétique que du point de vue
comprenant un système de génération de gaz particuliè-
rement facile à contrôler qui permette en même temps l'élimination simple et directe du gaz réducteur utilisé initialement pour la réduction de matière oxydée, pour créer de l'énergie thermique. De plus, le procédé est suffisamment souple pour qu'une partie convenable de l'écoulement de gaz réducteur utilisé initialement pour réduire les matières oxydées puisse être réutilisé
pour générer à nouveau du gaz réducteur.
A cet effet, l'invention propose un procédé caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: a) production d'un gaz réducteur contenant principalement du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, à partir d'une matière de départ carbonée et/ou hydrocarbonée, ladite matière de départ étant, en commun avec un agent oxydant et éventuellement aussi un formateur de scories, introduite dans une zone de gazéification
ou une chambre de gazéification, tandis que simultané-
ment, de l'énergie thermique est fournie par au moins un générateur de plasma; b) l'établissement du gaz réducteur ainsi produit à une température appropriée pour le procédé de réduction suivant et ensuite introduction du gaz dans un four a cuve contenant la matière oxydée devant être réduite, ledit gaz étant forcé à circuler à contre-courant de ladite matière devant être réduite;
c) élimination d'essentiellement toute l'eau et des par-
ticules du type poussières du gaz réducteur, ce gaz
étant après réduction de la matière oxydée, partiel-
lement appauvri concernant sa capacité de réduction et contenant des composés oxydants, tels que du
dioxyde de carbone et de l'eau ainsi que des parti-
cules du type poussières; d) évacuation d'au moins une partie de l'écoulement de gaz de retour ainsi traité, du système, dans le but de récupérer de l'énergie thermique, et de retrourner
la partie de l'écoulement restante dans le procédé.
L'agent oxydant utilisé pour la production du gaz est constitué par de l'oxygène et/ou de l'eau et/ou de l'air et/ou du gaz recyclé, alimenté dans la zone de la réaction totalement ou partiellement par le biais d'un générateur
de plasma.
Selon un mode de réalisation approprié de l'invention, la matière de départ carbonée et/ou hydrocarbonée utilisée pour la production du gaz réducteur, se présente sous forme pulvérulente et/ou sous forme liquide et/ou en morceaux. Conformément à l'invention, la zone de combustion est créée de préférence dans la partie inférieure d'une cuve remplie de matière carbonée solide en morceaux, le coke étant utilisé de préférence comme charge carbonée dans
la cuve.
Selon l'invention, une partie de l'écoulement du gaz partiellement appauvri, contenant du CO2, est soutirée de la cuve de réduction, et peut être introduite dans la
cuve de génération remplie de matière réductrice en mor-
ceaux, au-dessus et à une distance appropriée de la zone de combustion, afin de mettre à profit la chaleur de la charge de la cuve pour convertir H20 en H2 + CO et le dioxyde de carbone en monoxyde de carbone. Une partie de
cet écoulement de retour de gaz réducteur appauvri pro-
venant du four à cuve, peut aussi être utiliséecomme gaz
vecteur pour l'introduction d'une matière carbonée pulvé-
rulente et/ou d'un formateur de scories, en commun avec des fixateurs de soufre éventuels, immédiatement avant le générateur de plasma. Une partie de cet écoulement de retour de gaz réducteur appauvri provenant du four à
cuve est également utilisée comme gaz vecteur pour l'éner-
gie thermique fournie par le biais du générateur de plasma.
Suivant un mode de réalisation approprié de l'invention, le gaz réducteur produit dans la cuve génératrice de gaz peut être libéré de toute impureté à base de soufre par fourniture des fixateurs de soufre appropriés dans la charge de la cuve et/ou en forçant le gaz soutiré de la cuve à passer à travers un filtre à soufre. En variante, des fixateurs de soufre peuvent être injectés dans la
zone de gazéification.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la
température du gaz réducteur soutiré de la zone de com-
bustion, dans la cuve génératrice de gaz, est régulée de façon que la température finale soit comprise entre 700 et 1000 C,
a) par mélange avec une quantité appropriée de gaz ré-
ducteur partiellement appauvri soutiré de la cuve de réduction, et/ou b) par refroidissement et/ou c) par addition d'une quantité appropriée d'eau ou de
vapeur d'eau.
Si seule une faible quantité de ce gaz réducteur partiel-
lement appauvri est utilisée pour réguler la température - ce gaz réducteur partiellement appauvri ayant été
refroidi par passage à travers un épurateur situé immé-
diatement après la sortie de gaz dans la partie supérieure de la cuve de réduction -, la température finale souhaitée du mélange gazeux est facile à réaliser. Cependant, si un courant de retour important est utilisé pour être
mélangé au gaz réducteur nouvellement -produit, ce cou-
rant peut être chauffé convenablement avant d'être mélangé au gaz réducteur, par exemple en utilisant un
générateur de plasma.
Selon un mode de réalisation préféré de l'invention,
le gaz réducteur est produit par des moyens de gazéi-
fication à deux étapes, la matière de départ étant soumise à une combustion partielle et étant au moins
partiellement gazéifiée dans une chambre de gazéifica-
tion, après quoi le mélange gazeux ainsi obtenu est introduit dans une cuve comportant un lit de matière carbonée en morceaux, et le pouvoir calorique du mélange gazeux obtenu à partir de la chambre de gazéification est utilisé dans le lit de matière carbonée en morceaux pour diminuer la teneur en dioxyde de carbone et en eau du gaz, le procédé de production de gaz étant ainsi
contrôlé de façon que le gaz extrait présente une tem-
pérature et une composition appropriées pour l'étape
suivante du procédé.
L'invention concerne également une installation pour la réduction de matière oxydée avec production simultanée
d'un gaz approprié pour la récupération d'énergie ther-
mique, pour la mise en oeuvre du procédé selon la re-
vendication 1, installation constituée par des moyens de production de gaz réducteur comprenant une chambre de réaction, au moins un générateur de plasma avec son orifice dans le fond de la chambre à réaction, un four a cuve raccordé auxdits moyens générateurs de gaz, éventuellement via un filtre à soufre, ledit four à cuve contenant ladite matière oxydée à réduire, des moyens de sortie de gaz disposés dans la partie supérieure dudit four à cuve et des moyens générateurs situés de façon adjacente auxdits moyens de sortie de gaz et
disposés de façon à éliminer de l'écoulement gazeux-
sortant toute particule d'eau ou du type de poussières qu'il contient, et des moyens de sortie de gaz suivant pour décharger'le gaz approprié pour la récupération d'énergie thermique et une conduite d'alimentation principale pour recycler au moins une partie dudit écoulement gazeux vers les moyens producteurs de gaz et/ou pour contrôler la température du gaz réducteur
produit dans lesdits moyens générateurs de gaz.
L'invention sera mieux comprise à l'aide des deux modes de réalisation figurant sur les dessins annexes o les figures représentent: - Figure 1: un schéma de principe d'une installation suivant l'invention, avec un gazéificateur à une seule étape, et - Figure 2: un schéma de principe d'une variante de l'installation suivant l'invention, avec un gazéifi-
cateur à deux étapes.
En Figure 1, une cuve de réduction destinée à.réduire
des matières oxydées en morceaux, est désignée par 1.
La cuve 1 est pourvue de moyens 2 pour l'introduction
de la matière oxydée en morceaux destinée à la réduction.
Au fond de la cuve se trouve un tube d'introduction 3 pour le gaz réducteur chaud, constitué essentiellement
de monoxyde de carbone et d'hydrogène, cedit gaz tra-
versant à contre-courant la cuve de réduction 1 et étant
soutiré ensuite à travers une sortie de gaz supérieure 4.
La conduite de sortie 4 est reliée à un séparateur 5 appelé épurateur pour les particules genre poussières et l'eau, à partir duquel le gaz débarrassé de l'eau et des particules de poussières et en même temps refroidi, s'écoule vers une sortie 6, et la partie de l'écoulement résiduelle est retournée via la conduite d'alimentation principale 7 pour être réutilisée dans le procédé, comme
ce sera décrit avec plus de détails ci-dessous.
Le gaz soutiré par la sortie 6 peut être utilisé comme gaz combustible, par exemple. La conduite d'alimentation
7 comporte un compresseur 8.
Au moins un générateur de plasma 10 débouche dans une
cuve 11 génératrice de gaz. L'indice 12 désigne un in-
jecteur pour la fourniture de matière nécessaire à la production de gaz et 13 désigne une sortie au bas de la cuve génératrice de gaz. La conduite d'alimentation principale 7 est rejointe par une deuxième conduite d'alimentation principale 14, essentiellement pour la fourniture de gaz recyclé, exempt de dioxyde de carbone,
pour être mélangé avec le gaz réducteur fraîchement pro-
duit, afin de réguler la température de ce gaz et, via les conduits d'alimentation secondaires 15, 15a, elle peut être également raccordée à l'entrée du générateur de plasma 10 et, en face du générateur de plasma 10,
c'est-a-dire à l'intérieur du carter, respectivement.
Un compresseur 8a est disposé de façon appropriée dans
la conduite d'alimentation 15a.
Dans son principe, cette disposition offre les possibi-
lités d'exploitation suivantes: - via une première conduite secondaire 16, la conduite 14 peut être raccordée à la partie supérieure de la cuve génératrice de gaz; - la conduite d'alimentation principale 7 peut être raccordée via les conduites secondaires 15 et 15a, à la zone de gazéification dans la partie inférieure de la cuve 11, c'est-à-dire du gaz recyclé peut être fourni face au générateur de plasma via le tube 15 et, après compression dans le compresseur 8a, le-gaz recyclé peut être amené, via le tube 15a, à traverser le générateur de plasma; - via une autre conduite secondaire 17, la conduite 14
peut être raccordée au gaz réducteur soutiré du géné-
rateur de gaz et évacué de la partie supérieure de ce générateur de gaz par le tube de sortie 18, et - via une autre conduite secondaire 19, la conduite d'alimentation 14 peut être raccordée, via une chambre de mélange 20, au gaz réducteur s'écoulant du filtre à soufre 22 par le tube 21, et enfin, la conduite d'alimentation 14 peut être raccordée au tube 21 de gaz réducteur immédiatement avant la pénétration
du gaz réducteur dans la cuve de réduction 1.
La teneur en CO2 dans le gaz recyclé peut être ainsi
régulée constamment.
Une sortie de gaz 23b est prévue dans le tube 18 pour soutirer le gaz extrait du système, par exemple, aussi bien qu'une sortie de gaz 23a dans le tube 21 et une
autre sortie de gaz 23 dans le tube de sortie 3.
Une conduite d'alimentation 9 d'agent oxydant sous forme
d'oxygène et/ou d'eau et/ou d'air, par exemple, est rac-
cordée directement au générateur de plasma 10; après pré-
chauffage éventuel, l'agent oxydant peut être amené à
la zone réactionnelle dans le fond de la cuve 11.
L'installation représentée en Figure 1 fonctionne selon le principe suivant: Le gaz réducteur destiné à réduire la matière oxydée dans la cuve 1, introduit dans la cuve 1 par l'entrée de gaz 3, est produit enprincipe dans le générateur de gaz l par alimentation d'une matière de départ carbonée et/ou hydrocarbonée, en commun avec un agent oxydant et un formateur de scories éventuel, à une zone de combustion dans la partie inférieure de la cuve 11 génératrice de gaz, tandis que simultanément, de l'énergie thermique est fournie à partir d'au moins un générateur de plasma 10. Le gaz réducteur ainsi produit est amené alors à une température appropriée pour la réduction ultérieure de la matière oxydée dans le four à cuve 1 et forcé à s'écouler à contre-courant de la matière devant être réduite. Après réduction de la matière oxydée, le gaz réducteur contient des constituants oxydants, tels que le dioxyde de carbone et l'eau, ainsi que des particules du type poussières, et il est ainsi partiellement appauvri
en ce qui concerne son pouvoir réducteur.
Le gaz réducteur est soutiré via l'organe de sortie de gaz 4 au sommet de la cuve de réduction et ensuite, il
est débarrassé de l'eau et des particuies du type pous-
sières dans l'épurateur 5. Le gaz ainsi traité dans l'épurateur 5, et refroidi également de cette façon, peut être alors évacué du système via un tube de sortie de gaz 6, si l'on veut, et utilisé pour la récupération d'énergie thermique, par exemple sous la forme de gaz combustible. En même temps, la partie restante de ce gaz peut être recyclée dans le procédé par la conduite d'alimentation 7, c'est-à-dire, elle peut être réutilisée
pour produire du gaz réducteur.
La production de gaz dans la cuve 11 peut être réalisée
suivant plusieurs variantes. La matière de départ pulvé-
rulente et/ou liquide, carbonée et/ou hydrocarbonée, peut être injectée dans la zone de gazéification par la conduite d'alimentation 12, par exemple, auquel cas un agent oxydant tel que de l'oxygène ou de la vapeur d'eau peut être introduit dans la zone réactionnelle par le biais du générateur de plasma.-DuL-gaz recyclé peut être fourni à la zone de gazéification devant le brûleur de plasma par le tube 15, ou bien cedit gaz peut être introduit par le biais du générateur de plasma via le tube 15a. La matière de départ-carbonée et/ou hydrocarbonée peut être également introduite en morceaux via la partie supérieure de la cuve génératrice de gaz de façon que la zone de gazéification soit formée dans la partie inférieure de la cuve chargée de matière carbonée solide en morceaux. Du coke est utilisé de
preférence comme charge carbonée dans la cuve.
De plus, de l'eau ou une partie du gaz réducteur par-
tiellement appauvri, soutiré de la cuve de réduction 1 via la conduite d'alimentation 7 et le tube secondaire 16, peut aussi être introduit dans la cuve génératrice de gaz
11, chargée dans ce cas de matière réductrice en morceaux.
Cela signifie que l'introduction s'effectue au-dessus et à une distance de la zone de gazéification elle-même telle que la chaleur dans la charge de la cuve soit mise à profit pour convertir H20 en H20 + CO et le dioxyde de
carbone en monoxyde de carbone.
La production de gaz dans la cuve 11 peut aussi s'effec-
tuer par injection d'une matière pulvérulente carbonée, éventuellement avec des accepteurs de soufre et/ou des formateurs de scories, au moyen d'eau, de vapeur d'eau ou d'un gaz vecteur constitué par ledit courant dérivé partiellement appauvri du gaz réducteur soutiré de la cuve de réduction, ou par de l'oxygène ou un mélange
d'oxygène et de vapeur d'eau.
Le gaz réducteur produit dans la cuve 11 peut être désul-
furisé en incluant un accepteur de soufre approprié dans la charge de la cuve ou en injectant des accepteurs de soufre dans la zone-de gazéification--ou en conduisant le gaz produit dans la cuve via le tube de sortie 18 sur un filtre séparateur de soufre 22. Toute impureté soufrée va être absorbée par l'oxyde métallique réduit dans la
partie inférieure de la cuve de réduction.
Le gaz réducteur est généralement maintenu dans un ordre
de température de 1000 à 1500 C. Cependant, un gaz réduc-
teur aussi chaud ne peut pas être utilisé directement pour la réduction dans la cuve et sa température doit être considérablement abaissée avant son introduction
dans le four à cuve 1. Cela peut s'effectuer de diffé-
rentes manières dans le cadre de l'invention.
Par exemple, le gaz réducteur soutiré de la cuve 11 l1 productrice de gaz via le tube 18 peut être mélangé avec une partie appropriée de l'écoulement de gaz recyclé du four à cuve 1. Cela s'effectue via le tube 14 de façon que la température du mélange gazeux soit comprise entre 700 et 1000 C. En variante, ce mélange avec une partie de l'écoulement recyclé depuis la cuve à réduction 1 peut être effectué par mélange du gaz réducteur après son passage sur le filtre à soufre 22, c'est-à-dire sur son trajet entre le tube 14 et le tube 3. Si une
faible partie de l'écoulement de gaz recyclé est uti-
lisée via la conduite secondaire 14, elle doit être suffisante pour effectuer le refroidissement désiré du
gaz réducteur produit. Néanmoins, si une quantité ex-
ceptionnellement importante de gaz recyclé est mélangée dans la production de gaz réducteur, un courant aussi
important devra être chauffé de préférence à la tempé-
rature convenable dans la chambre de mélange 20.
Ce chauffage peut être réalisé au moyen d'un générateur
de plasma, par exemple, ou au moyen d'échangeurs ther-
miques placés dans la conduite (19) alimentant la chambre
de mélange (20) par son sommet. -
L'ajustement de la température peut--également s'effectuer en laissant une partie de l'écoulement de gaz produit s'écouler par les tubes 21 et 19 et via une chambre de mélange 20 jouant le rôle de refroidisseur. L'ajustement
de température nécessaire peut être ainsi au moins par-
tiellement réalisé par la fourniture d'eau et/ou de vapeur d'eau via un tube d'alimentation 24. Cela permet
d'éviter la formation de dépôts de suie.
Afin de contrôler le potentiel de carburation du gaz ré-
ducteur produit, et empêcher la méthanisation, une matière carbonée appropriée telle que du méthane, méthanol et/ou
propane peut être introduite par le tube 25.
Des dépôts de suie peuvent être également combattus par
fourniture de H2S par le tube 26.
Une caractéristique importante de l'invention est que la teneur en CO2 du gaz recyclé utilisé pour réguler la
température du gaz réducteur, peut être ajustée en con-
tinu par le dispositif épurateur de CO2.
La production de gaz réducteur dans la cuve 11 décrite ci-dessus peut également être réalisée au moyen d'une
gazéification en deux étapes, comme le montre la Figure 2.
La production de gaz selon l'invention offre d'importants avantages techniques. La production de gaz peut être effectuée à des températures telles que les cendres forment une scorie manipulable qui est évacuée sans poser de problèmes d'engorgement dans le procédé. La teneur en hydrogène dans le gaz réducteur peut être établie à un pourcentage approprié pour le procédé de réduction, par injection contrôlée d'eau et/ou d'oxygène au niveau de l'étape de production de gaz et de l'étape
de régulation de la température. Egalement, du point-de -
vue énergétique, un procédé de réduction optimal et un système de production de gaz facilement contrôlés sont réalisés. Le contrôle des teneurs en H20 et CO2 dans le tube 3 peut être ainsi effectué par ajustement du courant dans les tubes 14 à 18 et 21 et 3, respectivement, et
aussi dans le tube 24.
Comme mentionné concernant la désulfurisation, à la-place d'un filtre à soufre séparé, cette fonction peut être incorporée dans la cuve génératrice de gaz elle-même, en introduisant dans le lit de coke une matière appropriée
par exemple, ou par injection dans la zone de gazéifi-
cation.
La figure 2 présente un autre mode de réalisation de l'installation selon l'invention dans lequel, au lieu d'un générateur de gaz à une étape représentée en
Figure 1, il est prévu un générateur de gaz à deux étapes.
L'installation est conçue par ailleurs selon les mêmes
principes que le mode de réalisation de la Figure 1.
Le générateur de gaz à deux étapes représenté en Figure 2 comprend une chambre de gazéification 29 et une cuve 30
avec un chargement de coke 31.
La chambre de gazéification 29 est pourvue d'une enve-
loppe extérieure 32 refroidie à l'eau, et un revêtement
réfractaire 33, et elle a de préférence une forme cylin-
drique. Plusieurs chambres de gazéification sont dispo-
sées de préférence autour d'une cuve 30.
La cuve 30 comporte une sortie inférieure de scories 34 et une sortie supérieure de gaz 35. Du coke en morceaux est introduit dans la cuve par un moyen d'alimentation 36 étanche aux gaz, au sommet de la cuve. L'orifice de
la chambre de gazéification 29 est dans la partie infé-
rieure de la cuve et le gaz monte à travers le lit de coke et sort par la sortie des gaz. Dans le mode de réalisation représenté, la sortie des scories 34 est
commune à la chambre de gazéification et à la cuve.
Au moins un brûleur est disposé en relation avec la chambre de gazéification, constitué par un générateur
de plasma 37 dans le mode de réalisation représenté.
Le générateur de plasma 37 est raccordé à la chambre de gazéification 29 via une vanne 38. L'agent oxydant est introduit dans le générateur de plasma par un tube d'alimentation 9, ou en variante, il peut être fourni
devant le générateur de plasma par un tube d'alimentation 39.
L'agent oxydant peut être constitué par un gaz vecteur qui est conduit à travers le générateur de plasma, ou
bien du gaz recyclé peut être fourni par le tube 15a.
Le gaz chaud, turbulent produit dans le générateur de plasma est introduit dans la chambre de gazéification par l'orifice 40 du générateur de plasma. Le combustible carboné, de préférence sous forme pulvérulente, est introduit par un tube d'alimentation 41 dans un espace annulaire 42 disposé de façon concentrique autour de l'orifice du générateur de plamsa 37 et/ou par une lame
d'injection 43 qui peut être aussi utilisée pour l'in-
troduction d'additifs optionnels tels que les formateurs
de scories.
Les lances 44, 45 sont donc disposées dans la cuve pour la fourniture éventuelle d'agent oxydant supplémentaire,
tel que H20, CO3, pour mettre à profit la chaleur physi-
que excédentaire dans le gaz. Cela permet également une
régulation de la température et de la composition du gaz.
Un premier moyen de détection 46 est disposé à l'extrémité de la chambre de gazéification 29, situé près de la charge de coke, et un deuxième moyen de détection 47, dans la sortie de gaz 35 de la cuve. Ils sont destinés à la mesure de la température et/ou à l'analyse des gaz. Ces deux
détecteurs permettent le contrôle du procédé par régula-
tion de l'énergie externe fournie et/ou le courant de
matière introduit.
La figure 2 ne représente qu'un mode de réalisation d'un gazéificateur à deux étapes approprié dans une installation pour réaliser le procédé selon l'invention, et de nombreuses
autres solutions sont possibles. Par exemple, les généra-
teurs de plasma peuvent être disposés tangentiellement sur la périphérie de la chambre de gazéification, de façon qu'un courant de circulation soit réalisé dans la chambre
de gazéification. De plus, afin de faciliter la sépara-
tion des scories, la chambre de gazéification peut être verticale, ou bien, la chambre de gazéification et la cuve peuvent être munies de sorties séparées pour les scories.
Dans l'installation de gazéification à deux étapes repré-
sentée en Figure 2, la matière de départ est soumise à
une combustion partielle et elle est au moins partielle-
ment gazéifiée dans la chambre de gazéification et le mélange ainsi obtenu est introduit dans une cuve contenant
un lit de matière carbonée en morceaux. Le pouvoir calo-
rifique du mélange gazeux provenant de la chambre de gazéification est ainsi utilisé dans le lit de coke pour réduire la teneur en dioxyde de carbone et eau dans le
gaz. Le procédé générateur de gaz peut être ainsi con-
trôlé de façon que le gaz sortant ait une température et une composition compatibles avec l'étape suivante
du procédé.
Le gaz vecteur chaud provenant du générateur de plasma peut avantageusement subir un mouvement rotatoire avant d'être introduit dans la chambre de gazéification et le combustible carboné pulvérulent peut être introduit de façon concentrique autour du gaz chaud pénétrant dans la chambre de gazéification. La matière ayant dans la chambre de gazéification un mouvement rotatoire assure la formation d'une couche protectrice de scories sur
les parois internes de la chambre de gazéification.
Néanmoins, l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits ci-dessus. Par exemple, de l'énergie thermique externe supplémentaire peut être fournie pour
la production de gaz, par pré-chauffage de l'agent oxydant.

Claims (37)

REVENDICATIONS
1. Procédé pour la réduction de matière oxydée, avec génération simultanée d'un gaz approprié pour la récupération de l'énergie thermique, procédé caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: a) production d'un gaz réducteur contenant principalement du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, à partir d'une matière de départ carbonée et/ou hydrocarbonée, ladite matière de départ étant, en commun avec un agent oxydant et éventuellement aussi un formateur de scories, introduite dans une zone de gazéification
ou une chambre de gazéification (29), tandis que si-
multanément, de l'énergie thermique est fournie par au moins un générateur de plasma (10, 37); b) établissement du gaz réducteur ainsi produit à une température appropriée pour le procédé de réduction suivant et ensuite introduction du gaz dans un four à cuve (1) contenant la matière oxydée devant être
réduite, ledit gaz-étant forcé à circuler à contre-
courant de ladite matière devant être réduite;
c) élimination d'essentiellement toute l'eau et des par-
ticules du type poussières du gaz réducteur, ce gaz
étant après réduction de la matière oxydée, partiel- -
lement appauvri concernant sa capacité de réduction et contenant des composés oxydants, tels que du dioxyde de carbone et-de l'eau ainsi que des particules du type poussières; d) évacuation d'au moins une partie de l'écoulement de gaz de retour ainsi traité, du système, dans le but de récupérer de l'énergie thermique, et de retourner
la partie de l'écoulement restante dans le procédé.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une partie de l'écoulement de gaz réducteur produit pour l'introduction dans le four à cuve est soutirée du système pour la récupération d'énergie thermique ou pour l'utilisation comme gaz de synthèse.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'agent oxydant utilisé pour la production du gaz est constitué par de l'oxygène et/ou de l'eau et/ou de l'air et/ou du gaz recyclé, alimenté dans la zone de la réaction totalement ou partiellement par le biais
d'un générateur de plasma (10, 37).
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit agent oxydant utilisé, alimenté via ledit générateur de plasma (10, 37), est préchauffé
avant de pénétrer dans ledit générateur de plasma (10, 37).
5. Procédé suivant l'une quelconque des revendiba-
tions 1 à 4, caractérisé en ce que la matière de départ
carbonée et/ou hydrocarbonée utilisée pour la production-
du gaz réducteur, se présente sous forme pulvérulente
et/ou sous forme liquide et/ou en morceaux.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 5, caractérisé en ce que la zone de combustion est créée dans la partie inférieure d'une-cuve (11, 30)
chargée de matière carbonée solide en morceaux.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que du coke est utilisé comme charge carbonée (31)
dans la cuve (30).
8. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 7, caractérisé en ce que de l'eau, ou une partie de l'écoulement de gaz réducteur partiellement appauvri, est introduite dans la cuve (11, 30) chargée de matière
réductrice en morceaux, au-dessus et à une distance ap-
propriée de la zone de combustion, de façon à mettre à profit la chaleur de la charge dans la cuve pour la con- version de H20 en H2 + CO et du dioxyde de carbone en
monoxyde de carbone.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 8, caractérisé en ce que de la matière carbonée pulvérulente et/ou un formateur de scories, sont.injectés en commun avec des fixateurs de soufre éventuels, dans le système avant le générateur de plasma (10, 37), à l'aide d'eau ou de vapeur, ou d'un gaz vecteur constitué
par une partie de l'écoulement dudit gaz réducteur par-
tiellement appauvri, ou de l'oxygène ou de l'air extraits
de la cuve alréduction (1).
10. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions Ld 9, caractérisé en ce que de l'agent oxydant additionnel optionnel destiné à la production de gaz réducteur et aussi éventuellement des formateurs de scories et/ou des fixateurs de soufre sont introduits dans la zone réactionnelle avant le générateur de plasma
(10, 37).
11. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 10, caractérisé en ce qu'un mélange de matière carbonée en morceaux et un fixateur de soufre approprié sont utilisés comme charge de la cuve (11, 30) au-dessus de
la zone de combustion.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendica-
tions 1 à 11, caractérisé en ce que le gaz réducteur pro-
duit est désulfurisé avant d'être introduit dans la cuve
à réduction (1).
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 12, caractérisé en ce que la température du gaz ré-
ducteur produit est maintenue dans une plage comprise
entre 1000 et 1500 C.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 13, caractérisé en ce que la température du gaz ré-
ducteur produit est ajusté entre 700 et 1000 C, de pré-
férence à 825 C, avant d'être introduit dans la cuve à
réduction (1).
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que la température du gaz réducteur chaud sortant
du générateur de gaz (11, 30), éventuellement après dé-
sulfurisation, est régulée:
a) par mélange avec une quantité appropriée du gaz ré-
ducteur partiellement appauvri extrait de la cuve à réduction (1) et/ou b) par refroidissement et/ou c) par addition d'une quantité appropriée d'eau ou de vapeur d'eau, de façon que la température finale du
gaz soit comprise entre 700 et 1000 C.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 15, caractérisé en ce qu'une importante partie de l'écoulement du gaz recyclé par la conduite (14), destiné à la régulation de température du gaz réducteur, est
chauffée avant d'être réunie au gaz réducteur.
17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé
en ce que ledit chauffage est réalisé à l'aide d'échan-
geurs thermiques dans la conduite d'alimentation (19)
du gaz au sommet de la chambre (20).
18. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 17, caractérisé en ce que la partie recyclée de l'écoulement du gaz réducteur appauvri provenant de la cuve à réduction (1) est amenée à la pression nécessaire pour le procédé, en utilisant au moins un compresseur (8).
19. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 18, caractérisé en ce qu'un porteur de carbone tel
que le méthane, le méthanol et/ou le propane est intro-
duit afin de contrôler le potentiel de carburation du
gaz réducteur produit, et pour empêcher la méthanisation.
20. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 18, caractérisé en ce que de l'H2S est introduit
afin d'empêcher le dépôt de suie.
21. Procédé selon l'une quelconque des revendications
1 à 18, caractérisé en ce que le gaz réducteur est pro-
duit par des moyens de gazéification à deux étapes, la matière de départ étant soumise à une combustion
partielle et étant au moins partiellement gazéifiée-
dans une chambre de gazéification (29), après quoi le mélange gazeux ainsi obtenu est introduit dans une
cuve (30) comportant un lit de matière carbonée en mor-
ceaux (31), et le pouvoir calorique du mélange gazeux obtenu à partir de la chambre de gazéification (29) est utilisé dans le lit de matière carbonée en morceaux (31)
pour diminuer la teneur en dioxyde de carbone et en eau-
du gaz, le procédé de production de gaz étant ainsi
contrôlé de façon que le gaz extrait présente une tem-
pérature et une composition appropriées pour l'étape
suivante du procédé.
22. Installation pour la réduction de matière oxydée avec production simultanée d'un gaz approprié pour la récupération d'énergie thermique, installation constituée par des moyens de production (11, 30) de gaz réducteur
comprenant une chambre de réaction, au moins un généra-
teur de plasma (10, 37) avec son orifice dans le fond de la chambre à réaction, un four à cuve (1) raccordé auxdits moyens (11, 30) générateurs de gaz, éventuellement
via un filtre à soufre (22), ledit four à cuve (1) conte-
nant ladite matière oxydée à réduire, des moyens de sortie de gaz (4) disposés dans la partie supérieure dudit four à cuve et des moyens séparateurs (5) situés de façon adjacente auxdits moyens de sortie de gaz (4) et disposes de façon à éliminer de l'écoulement gazeux sortant toute particule d'eau ou du type poussières qu'il contient et des moyens de sortie de gaz suivant pour décharger le gaz approprié pour la récupération d'énergie thermique
et une conduite d'alimentation principale (7) pour recy-
cler au moins une partie dudit écoulement gazeux vers
les moyens (11, 30) producteurs de gaz et/ou pour con-
trô1er la température du-gaz réducteur produit dans
lesdits moyens (11, 30) générateurs de gaz.
23. Installation suivant la revendication 22, carac-
térisée en ce que des sorties (23, 230, 236) de gaz additionnels sont disposées dans des tubes entre les
moyens (11, 30) générateurs de gaz et le four à cuve (1).
24. Installation selon la revendication 22, caracté-
risée en ce que la conduite d'alimentation principale
(7) comporte au moins un compresseur (8).
25. Installation selon l'une quelconque des revendi-
cations 22 à 24, caractérisée en ce que ladite conduite d'alimentation principale (7) est raccordée par des
premières conduites secondaires (16) à la partie supé-
rieure de la cuve de production (11, 30).
26. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 25, caractérisée en ce que la conduite d'ali-
mentation principale est raccordée par une conduite se-
condaire (15) à la zone de réaction dans la partie infé-
rieure de la cuve productrice de gaz.
27. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 26, caractérisée en ce que la conduite d'ali-
mentation principale (7) est raccordée à l'entrée du
générateur de plasma (10, 37) par un tube secondaire (15a).
28. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 27, caractérisée en ce que le générateur de plasma (10, 37) est raccordé à une alimentation (9, 39) en agent oxydant pour le passage direct de cet agent oxydant éventuellement pré-chauffé par le générateur
de plasma (10, 37) vers la zone réactionnelle.
29. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 28, caractériséeen ce que la cuve (11, 30) productrice de gaz est pourvue de moyens (13, 34) de
sortie pour les scories.-
30. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 27, caractériséeen ce que la cuve (11, 30) -
productrice de gaz comporte une charge de matière car-
bonée en morceaux, contenant éventuellement des fixateurs
de soufre.
31. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 30, caractérisée en ce que la conduite d'ali-
mentation (18) de gaz entre la cuve productrice de gaz et le filtre à soufre (22) peut être raccordée à une partie recyclée de l'écoulement de gaz par un tube
(17).
32. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 31, caractérisée en ce que la conduite (21) de gaz réducteur entre le séparateur de soufre (22) et l'entrée (3) de gaz de ladite cuve à réduction (1) peut être raccordée à une partie de l'écoulement de gaz régu- lateur de température via des moyens de refroidissement
constitués par une chambre de mélange (20).
33. Installation selon la revendication 32, caractérisée en ce que le chauffage de la partie de l'écoulement de gaz recyclé dans la chambre de mélange est réalisé par
utilisation d'échangeursthermiques disposés dans la con-
duite d'alimentation de gaz au sommet.
34. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 33, caractérisée ence qu'une conduite d'ali-
mentation (24) pour de l'eau et/ou de la vapeur d'eau
débouche dans la conduite d'alimentation (3).
35. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 34, caractérisée en ce qu'une conduite (25) d'alimentation d'un porteur de carbone, par exemple du
méthane, propane et/ou méthanol, débouche dans la con-
duite d'alimentation (3).
36. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 35, caractérisée en ce qu'une conduite (26)
d'alimentation en H2S débouche dans la conduite d'ali-
mentation (3).
37. Installation selon l'une quelconque des revendica-
tions 22 à 36, caractérisée en ce que ladite installation est pourvue d'organes d'écoulement (6) pour les parties d'écoulement de gaz qui peuvent être utilisées comme gaz
combustible, par exemple.
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