FR2846710A1 - Dispositif et procede pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un materiau actif - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un matériau actif, comprenant un organe de réaction (2) pourvu de passages (32) et d'une surface d'échange recouverte, au moins en partie, par un matériau actif, lesdits passages permettant à un gaz de circuler et d'être mis en contact avec ledit matériau actif, l'organe de réaction étant rattaché à un moyen de déplacement (30) permettant le positionnement de chaque passage dudit organe de réaction dans des positions d'oxydation, des positions de réduction ou des positions de balayage, positions dans lesquelles un gaz respectivement oxydant, réducteur ou inerte circule dans ledit passage, de manière que le matériau actif dans chaque passage se retrouve, après un balayage à l'aide du gaz inerte, alternativement sous une forme réduite et sous une forme oxydée.
Description
Le domaine de la présente invention concerne la production d'énergie, les
turbines à gaz, les chaudières et les fours, notamment pour les industries pétrolière, verrière et de cimenterie. Le domaine de l'invention couvre également l'utilisation de ces moyens pour la production d'électricité, de chaleur ou de vapeur. Le domaine de l'invention regroupe, plus particulièrement, les dispositifs et
les procédés permettant, par la mise en oeuvre de réactions d'oxydoréduction d'une phase active, de produire un gaz chaud à l'aide d'un hydrocarbure ou d'un mélange d'hydrocarbures et d'isoler le dioxyde de carbone produit de façon à 1o pouvoir le capturer.
La croissance de la demande énergétique mondiale conduit à construire de
nouvelles centrales thermiques et à émettre des quantités croissantes de dioxyde de carbone préjudiciables pour l'environnement. La capture du dioxyde de carbone en vue de sa séquestration est ainsi devenue une nécessité is incontournable.
L'une des techniques pouvant être utilisées pour capturer le dioxyde de carbone consiste à mettre en oeuvre des réactions d'oxydoréduction d'une phase active pour décomposer la réaction de combustion habituellement utilisée en deux réactions successives. Une réaction d'oxydation de la phase active avec de l'air 20 permet, grâce au caractère exothermique de l'oxydation, d'obtenir un gaz chaud dont l'énergie peut être exploitée. Une réaction de réduction de la phase active ainsi oxydée à l'aide d'un gaz réducteur permet ensuite d'obtenir une phase active réutilisable ainsi qu'un mélange gazeux comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et de l'eau. Un des intérêts de cette technique est de pouvoir 25 facilement isoler le dioxyde de carbone dans un mélange gazeux pratiquement
dépourvu d'oxygène et d'azote.
On connaît le document américain US-5,447024 qui décrit un procédé comprenant un premier réacteur mettant en oeuvre une réaction de réduction d'un oxyde métallique à l'aide d'un gaz réducteur et un second réacteur produisant 30 l'oxyde métallique par réaction d'oxydation avec de l'air humidifié. Les gaz d'échappement issus des deux réacteurs sont introduits dans les turbines à gaz d'une centrale électrique. Le procédé décrit dans ce document permet, grâce aux réactions d'oxydoréduction sur un métal, d'isoler le dioxyde de carbone par rapport
à l'azote, ce qui facilite ainsi la capture du dioxyde de carbone.
Cependant, la mise en oeuvre d'un tel procédé consiste en l'utilisation de 5 deux réacteurs distincts et de moyens de transport d'une phase active sous forme de particules. Il ressort qu'un tel procédé est relativement compliqué à mettre en oeuvre et entraîne des cots d'exploitation et de maintenance importants. En outre, l'entraînement de fines particules de la phase active dans les gaz d'échappement peut être une source d'inconvénients par rapport au traitements 1o ultérieurs de ces gaz. Notamment, la présence de ces fines particules entraînées
par le passage de ces gaz dans des turbines à gaz, peut être rédhibitoire.
L'un des objets de l'invention est donc de pouvoir isoler facilement le
dioxyde de carbone produit par des générateurs thermiques afin d'en faciliter la capture, et ceci en s'affranchissant notamment des problèmes évoqués ci-dessus.
L'invention concerne donc un dispositif pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un matériau actif, qui comprend un organe de réaction pourvu de passages et d'une surface d'échange recouverte, au moins en partie, par un matériau actif, lesdits passages permettant à un gaz de circuler et d'être mis en 20 contact avec ledit matériau actif, l'organe de réaction étant rattaché à un moyen de déplacement permettant le positionnement de chaque passage dudit organe de réaction dans: - des positions d'oxydation dans lesquelles un gaz oxydant circule dans ledit passage entre un moyen d'alimentation du gaz oxydant et un 25 moyen d'évacuation d'un gaz chaud, - des positions de réduction dans lesquelles un gaz réducteur circule dans ledit passage entre un moyen d'alimentation du gaz réducteur et un moyen d'évacuation d'un gaz comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et de l'eau, ou - des positions de balayage dans lesquelles un gaz inerte circule dans ledit passage entre un moyen d'alimentation et un moyen d'évacuation dudit gaz inerte, de manière que le matériau actif dans chaque passage se retrouve, après un 5 balayage à l'aide du gaz inerte, alternativement sous une forme réduite et sous
une forme oxydée.
L'invention concerne également un procédé pour la mise en couvre du
dispositif décrit ci-dessus.
Pour une meilleur compréhension, le dispositif selon l'invention est illustré
par des figures, qui ne présentent pas un caractère limitatif.
La figure 1 représente schématiquement une vue partielle en perspective du dispositif pour la production d'un gaz chaud selon un mode particulier de la
présente invention.
La figure 2 représente schématiquement une vue en perspective de
l'organe de réaction et du moyen de déplacement qui lui est associé.
La figure 3 représente schématiquement une vue en coupe au niveau d'une
surface plane des moyens d'alimentation ou d'évacuation.
La figure 4 représente schématiquement une vue en coupe au niveau de 20 l'organe de réaction.
Le matériau actif comprend généralement au moins un métal pouvant se
présenter alternativement sous une forme oxydée ou réduite.
On entend par forme oxydée, toute forme du métal ayant subi une réaction 25 d'oxydation. De la même façon, on entend par forme réduite toute forme du métal
ayant subi une réaction de réduction, même si ledit métal est associé à un ou plusieurs atomes d'oxygène. Ainsi, la forme réduite peut, dans certains cas, correspondre à une molécule comprenant le métal ainsi qu'un ou plusieurs atomes d'oxygène. Par exemple, la molécule CeO2 correspond, en dépit de la présence 30 de deux atomes d'oxygène, à une forme réduite par rapport à la molécule CeO3.
Le métal ou les métaux du matériau actif peuvent être choisis dans le groupe constitué par le cuivre, le nickel, le cérium, le cobalt et/ou le fer. De préférence, le métal ou les métaux du matériau actif sont choisis dans le groupe
constitué par le nickel et le cérium.
Selon l'invention, l'organe de réaction est pourvu de passages, ou conduits,
et d'une surface d'échange recouverte, au moins en partie, par le matériau actif.
De surcroît, par le biais d'un moyen de déplacement, les passages de l'organe de réaction peut être positionné dans des positions d'oxydation, des positions de
réduction ou des positions de balayage.
Les passages de l'organe de réaction ayant des positions d'oxydation, permettent la circulation d'un gaz oxydant et la mise en contact de ce gaz oxydant avec une partie du matériau actif se trouvant sous une forme réduite. Cette partie
du matériau actif subit ainsi une réaction d'oxydation.
Le gaz oxydant est un gaz comprenant un composé oxydant tel que, par 15 exemple, de l'oxygène. Le gaz oxydant peut comporter de 5 à 100% en poids, de préférence de 7 à 70% en poids, de manière encore plus préférée de 10 à 30% en poids d'oxygène. Le gaz oxydant utilisé dans le dispositif de l'invention est préférentiellement de l'air ou de l'air humidifié. Ainsi, sous l'action du composé oxydant, la partie du matériau actif correspondant aux passages dans les 20 positions d'oxydation passent progressivement d'une forme réduite à une forme oxydée. L'oxydation est une réaction exothermique, il s'ensuit donc que le gaz
produit par la réaction d'oxydation est chauffé.
Les passages de l'organe de réaction ayant des positions de réduction,
permettent la circulation d'un gaz réducteur et la mise en contact de ce gaz 25 réducteur avec une partie du matériau actif se trouvant sous une forme oxydée.
Cette partie du matériau actif subit ainsi une réaction de réduction.
Le gaz réducteur est généralement un gaz comprenant des atomes de carbone et des atomes d'hydrogène. Le gaz réducteur peut comprendre également de la vapeur d'eau. Il peut s'agir d'un hydrocarbure ou d'un mélange 30 d'hydrocarbures, par exemple un gaz naturel. Le gaz réducteur peut comprendre au moins 30 %, de préférence au moins 50 % en poids de méthane. De préférence le gaz réducteur comprend essentiellement du méthane et de la vapeur d'eau. Ainsi, sous l'action du gaz réducteur, la partie du matériau actif correspondant aux passages dans les positions de réduction passent
progressivement d'une forme oxydée à une forme réduite.
Les passages de l'organe de réaction peuvent être mis dans des positions de balayage qui permettent la circulation d'un gaz inerte et l'élimination des gaz oxydants, des gaz réducteurs et des produits des réactions d'oxydation ou de
réduction se trouvant à l'intérieur desdits passages.
De préférence, le gaz inerte est du dioxyde de carbone ou de la vapeur 10 d'eau. Ainsi, sous l'action du gaz inerte, les passages de l'organes de réaction sont balayés avant tout positionnement dans des positions d'oxydation ou des
positions de réduction.
Dans le cas d'un matériau actif à base de nickel, d'un gaz oxydant à base d'oxygène et d'un gaz réducteur à base de méthane, les réactions 15 d'oxydoréduction peuvent être illustrées par les formules suivantes: 2 Ni + 02 -> 2 NiO, 4 NiO + CH4 -> C02 + 2 H20 + 4 Ni dans lesquelles Ni est le nickel sous sa forme réduite et NiO est le nickel sous sa
forme oxydée.
Dans le cas d'un matériau actif à base de cérium, d'un gaz oxydant à base d'oxygène et d'un gaz réducteur à base de méthane, les réactions d'oxydoréduction peuvent être illustrées par les formules suivantes: 2 Ce2O3 + 02 -> 4 CeO2, 8 CeO2 + 4 CH4 -> 4 CO2 + 2 H20 + 4 Ce2O3 dans lesquelles CeO2 est le cérium sous sa forme réduite et Ce2O3 est le cérium
sous sa forme oxydée.
Le moyen de déplacement est de préférence un moyen permettant la rotation de l'organe de réaction autour d'un axe de rotation. La vitesse de rotation de l'organe de réaction peut varier entre 0,1 et 1000, de préférence entre 1 et 100 30 révolutions par minute. De surcroît, l'organe de réaction peut avantageusement
présenter une symétrie axiale par rapport à cet axe de rotation.
De préférence, l'organe de réaction est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal et présente la forme d'une portion de cylindre limité par une surface cylindrique et deux faces d'extrémité parallèles, les extrémités de chaque passage dudit organe de réaction débouchant dans l'une et l'autre des deux faces parallèles circulaires. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'organe de réaction peut comporter des composants, par exemple de type granulaire, dont la surface constitue une surface d'échange, lesdits composants coopérant entre eux de manière à constituer des passages, ou des canaux de perméabilité définie, 10 permettant aux gaz de circuler et d'être mis en contact avec ladite surface
d'échange. Ces composants peuvent être solidarisés, ou maintenus ensemble, entre eux par n'importe quel moyen connu de l'homme du métier. Ces composants peuvent, en particulier, être solidarisés à l'aide d'un panier dans lequel ils sont contenus. Ces composants peuvent être, par exemple, des plaques, des billes, ou is des extrudés.
Alternativement, l'organe de réaction peut comporter un substrat ayant la forme d'une mousse ou d'une éponge comprenant des pores ouverts constituant
des passages à travers lesquels circule le gaz.
Dans le cas o l'organe de réaction comporte des plaques, celles ci 20 peuvent être solidarisées autour d'un moyeu, de la même façon que les ailettes d'une turbine, de manière à créer un passage axial pour le gaz et présenter une
surface d'échange à la surface desdites plaques.
Dans le cas o l'organe de réaction comporte des billes ou des extrudés, celles ci peuvent être contenues dans un panier. La surface de ces billes ou de 25 ces extrudés constitue ainsi une surface d'échange et le volume interstitiel entre
ces billes ou ces extrudés constitue des passages pour le gaz.
Selon un mode préférentiel de l'invention, l'organe de réaction comprend un
monolithe cylindrique comportant des canaux.
Le monolithe peut comprendre un substrat sur lequel est déposé le 30 matériau actif par l'intermédiaire d'un support. Le matériau actif peut également être déposé directement sur le substrat. Il est également possible d'envisager un
monolithe constitué essentiellement par le matériau actif.
Le substrat peut être un alliage métallique ou une céramique. Les matériaux utilisés pour le substrat peuvent être, par exemple, de l'alumine dense, 5 de la mullite, du carbure de silicium, de la cordiérite ou un alliage à base de fer, de
chrome et d'aluminium, tel que du Fecralloy (FeCrAIY).
Le support peut comprendre un ou plusieurs oxydes réfractaires de surface
et de porosité supérieures à celle du substrat monolithique. De préférence, le support est à base l'alumine, éventuellement dopée par des terres rares ou de la io silice.
Le monolithe comprend, de préférence, de la cordiérite sur laquelle est
déposé le matériau actif, par l'intermédiaire d'un support à base d'alumine.
Le monolithe possède une fonction chimique, pour la mise en oeuvre des
réaction d'oxydoréduction et une fonction physique de transfert thermique.
En général, le diamètre et la géométrie des canaux du monolithe sont tels que la surface d'échange entre les gaz d'alimentation et le matériau actif est maximisée. Afin de maximiser le taux de conversion du matériau actif, il est donc souvent nécessaire que la surface d'échange entre le gaz et le matériau actif soit maximale. La surface spécifique du support est donc généralement la plus élevée 20 possible et la structure même du monolithe présente, elle aussi, une grande
surface développée.
Il est donc avantageux de choisir un monolithe présentant une densité de cellules ou une densité de vide la plus élevée possible. Cependant, cette densité de cellules doit, de préférence, ne pas dépasser une certaine limite au delà de 25 laquelle les pertes de charge dans les canaux du monolithe seraient trop importantes. La densité de cellules du monolithe est souvent comprise entre 10 et
900, de préférence entre 200 et 600 CPSI (Cell per square inch).
En général, le rapport entre la surface et le volume du monolithe augmente quand la densité de cellule est augmentée. Les canaux ont généralement un 30 diamètre équivalent compris entre 0,1 et 10 mm, de préférence entre 0,5 et 2 mm, par exemple 1 mm. La distance moyenne entre les canaux est, en général, comprise entre 0,02 et 1 mm, de préférence entre 0,05 et 0,2 mm, par exemple
0,1 mm.
Les moyens d'alimentation et d'évacuation permettent respectivement d'alimenter et d'évacuer le gaz à chaque extrémité des passages de l'organe de 5 réaction. Pour chaque groupe de positions des passages de l'organe de réaction, à savoir les positions d'oxydation, les positions de réduction et les positions de balayage, le dispositif de l'invention est équipé d'au moins un moyen
d'alimentation d'un gaz et un moyen d'évacuation qui lui est associé.
Chacun de ces moyens, d'alimentation ou d'évacuation, peut être muni 1o d'une conduite d'alimentation ou d'évacuation et d'une ouverture. Les moyens d'alimentation peuvent également comprendre un diffuseur. De la même façon, les moyens d'évacuation peuvent également comprendre un collecteur. Les diffuseurs et les collecteurs ont pour fonction de permettre une bonne répartition du gaz
d'alimentation ou d'évacuation sur toute la section de l'ouverture.
De préférence, dans le cas o l'organe de réaction est rotatif et présente la forme d'un cylindre, chaque moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé sont munis d'ouvertures aménagées dans deux surfaces planes, lesdites surfaces planes étant disposées en vis-àvis avec les plans parallèles circulaires de l'organe de réaction, de manière à ce que chaque ouverture s'ouvre 20 sur un secteur angulaire inscrit dans le plan parallèle circulaire correspondant et, de manière à autoriser la circulation du gaz entre le moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé, à travers des passages de l'organe de réaction. Afin de permettre un balayage, à l'aide d'un gaz inerte, avant le 25 positionnement des passages dont le matériau actif est sous forme réduite dans des positions d'oxydation ou avant le positionnement des passages dont le matériau actif est sous forme oxydée dans des positions de réduction, les surfaces planes des moyens d'évacuation et de réduction peuvent comprendre au moins quatre ouvertures dédiées chacune respectivement à l'alimentation ou l'évacuation 30 d'un gaz pour une séquence d'opérations incluant: un balayage, une réaction oxydation, un second balayage, une réaction de réduction. Ladite séquence peut
être reproduite à chaque révolution de l'organe de réaction.
Chaque ouverture débouche ainsi sur un secteur angulaire inscrit dans l'un des plans parallèles circulaires dont l'angle est défini de manière à adapter le 5 temps de séjour de chaque passage de l'organe de réaction, en fonction d'une vitesse de rotation dudit organe, et ceci afin d'obtenir un niveau d'oxydation, de
réduction ou de balayage visé.
Chaque ouverture peut être séparée par une portion pleine de la surface
plane couvrant un secteur angulaire inscrit dans le plan parallèle circulaire en vis10 à-vis avec ladite surface plane.
Selon un mode avantageux de l'invention, le dispositif peut comporter, en
outre, des moyens d'étanchéité.
Ces moyens permettent de limiter les pertes en gaz vers l'extérieur du dispositif. Ils permettent également d'éviter la mise en contact entre le gaz dans 15 des passages de l'organe de réaction ayant des positions d'oxydation avec le gaz dans des passages ayant des positions de réduction, dans un sens comme dans l'autre. Ainsi, les moyens d'étanchéité permettent, en particulier, d'éviter ou de limiter toute pollution ou réaction indésirable par transport du gaz oxydant dans 20 des passages ayant des positions de réduction ou du gaz réducteur dans des passages ayant des positions d'oxydation. Le transport du gaz oxydant dans des passages ayant des positions de réduction ou, du gaz réducteur dans des passages ayant des positions d'oxydation, pourrait conduire à une explosion ou à une inflammation qui provoquerait une élévation excessive de la température, 25 pouvant endommager le matériau actif ainsi que l'organe de réaction. Les moyens d'étanchéité permettent également de limiter le by-pass de l'organe de réaction
par les gaz d'alimentation.
De préférence, les moyens d'étanchéité comprennent des joints radiaux et
des joints circulaires disposés entre les surfaces planes et les plans parallèles 30 circulaires de l'organe de réaction.
Selon un autre aspect préférentiel de l'invention, l'organe de réaction est divisé par des cloisons radiales s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal et sur
toute la hauteur dudit organe de réaction.
Les cloisons radiales délimitent des portions présentant un secteur 5 angulaire dont l'angle est, de préférence, inférieur à celui correspondant au secteur angulaire que couvre chaque portion pleine des surfaces planes, afin qu'il y ait toujours un joint radial en contact avec chaque portion pleine des surfaces planes. De préférence, les joints radiaux sont montés fixement sur les bords io radiaux des cloisons radiales de l'organe de réaction et les joints circulaires sont montés fixement sur la circonférence des faces parallèles circulaire, lesdits joints
coopérant avec les surfaces planes.
Il peut être avantageux d'utiliser, en complément des moyens d'étanchéité évoqués précédemment, les moyens de balayage. En particulier, dans chaque 15 groupe de positions de balayage séparant les positions d'oxydation des positions de réduction, le gaz inerte circulant entre le moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé peut permettre d'empêcher le transport du gaz oxydant dans des passages ayant des positions de réduction ou, du gaz réducteur
dans des passages ayant des positions d'oxydation.
Ainsi, selon un mode préférentiel de l'invention, le gaz inerte circulant dans les passages ayant des positions de balayage, entre un moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé, est maintenu à une pression supérieure aux pressions du gaz oxydant et du gaz réducteur. Le débit de gaz inerte peut être ainsi choisi de manière à maintenir une surpression dans les passages ayant des 25 positions de balayage. La surpression de ce gaz inerte est donc choisie de manière à établir une différence de pressions entre les passages dans des positions de balayage et les passages dans des positions d'oxydation ou de réduction qui peut être comprise entre 0,0001 et 0,1 MPa, de préférence comprise
entre 0,001 et 0,01 MPa.
Selon un mode de réalisation préférentiel, l'organe de réaction est disposé dans une enveloppe cylindrique coaxiale limitée par une surface cylindrique et par les deux surfaces planes parallèles dans lesquelles sont aménagées les
ouvertures des moyens d'alimentation et d'évacuation.
De préférence, le dispositif comprend, en outre, des joints axiaux montés fixement sur les bords axiaux des cloisons radiales de l'organe de réaction et coopérant avec la surface cylindrique de l'enveloppe. L'invention concerne également un procédé de génération d'énergie utilisant le dispositif de la présente invention, dans lequel: - on introduit en continu le gaz oxydant, éventuellement comprimé, un gaz réducteur et un gaz inerte dans leurs moyens d'alimentation respectifs, 10 - on récupère un gaz chauffé, un gaz comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et d'eau, et éventuellement le gaz inerte vicié dans leurs moyens d'évacuation respectifs, et
- on sépare le dioxyde de carbone de l'eau.
De manière préférée, les calories du gaz comprenant essentiellement du 15 dioxyde de carbone et de l'eau sont échangés pour fournir de la vapeur.
Un avantage de l'invention est de proposer des moyens simples et peu coteux pour la mise en oeuvre de réactions d'oxydoréduction. Une telle simplification passe par la réduction du nombre d'appareillages, en particulier, du
nombre de réacteurs.
Un autre avantage de l'invention est de s'affranchir des problèmes liés au transport d'une phase active sous forme de particules. Le transport de ces particules impliquait des équipements spécifiques et coteux. Le fait d'éviter la présence de fines particules dans les gaz d'échappements permet, en outre, de
diminuer les cots de maintenance.
Encore un autre avantage de l'invention est de permettre la mise en oeuvre des réactions d'oxydoréduction dans un dispositif opérant avec des pertes de
charge limitées.
Comme cela est illustré à la Figure 1, le dispositif (1) de l'invention comprend un organe de réaction (2) entraîné en rotation autour de son axe 30 longitudinal (3). L'organe de réaction (2) présente la forme d'une portion de cylindre défini par une surface externe cylindrique (4) et deux plans parallèles (5) et (6). L'organe de réaction est pourvu de passages, ou conduits, (non représentés) dont les extrémités débouchent dans l'un et l'autre des deux faces parallèles circulaires (5) et (6). Cet organe de réaction est divisé par des cloisons longitudinales disposées radialement (7) s'étendant selon l'axe longitudinal (3) sur toute la hauteur dudit organe de réaction (2). Le dispositif comprend également des moyens d'alimentation et d'évacuation d'un gaz oxydant, d'un gaz réducteur et d'un gaz inerte. Pour une plus grande clarté, la Figure 1 ne représente qu'un seul moyen d'alimentation (8) et le moyen d'évacuation (9) qui lui est associé. Chacun de ces moyens (8) et (9) io est muni d'une conduite d'alimentation (10) ou d'évacuation (11), ainsi que d'un diffuseur (12) ou d'un collecteur (13) et d'une ouverture (14). L'ouverture (14) est aménagée dans la plaque plane (16) qui obture les extrémités de part et d'autre de l'organe de réaction. Ainsi, ladite ouverture (14) débouche sur un secteur angulaire inscrit dans le plan parallèle circulaire (5) correspondant et, de manière 15 à autoriser la circulation du gaz entre le moyen d'alimentation (8) et le moyen d'évacuation (9) qui lui est associé, à travers des passages (non représentés) de
l'organe de réaction (2).
Le dispositif représenté à la Figure 1 comprend également des joints radiaux (20) montés solidairement sur les bords radiaux (21) des cloisons radiales 20 (7). Des joints circulaires (22) montés solidairement sur la circonférence des faces parallèles circulaires (5) et (6). Les joints (20) et (22) coopèrent avec la plaque, ou couvercle, plane (16). Dans une variante équivalente, non représentée, les joint
circulaires (22) sont montés sur les plaques (16), ou sur l'enveloppe (23) .
L'organe de réaction de la Figure 1 est disposé dans une enveloppe 25 cylindrique coaxiale (23) fermée par les couvercles planes parallèles (16) et (17) dans lesquelles sont aménagées les ouvertures (14) du moyen d'alimentation (8) et d'évacuation (9). Des joints axiaux (25) montés solidairement sur les bords externes (26) des cloisons radiales (7) de l'organe de réaction (2) coopèrent avec
la surface interne cylindrique de l'enveloppe (23).
Comme cela est illustré à la Figure 2, l'organe de réaction (2) est relié à un moteur rotatif (30) par l'intermédiaire d'un arbre (31), le long de l'axe longitudinal
(3). De la même façon, l'organe de réaction (2) présente la forme d'un cylindre limité par une surface cylindrique (4) et deux plans parallèles circulaires (5) et (6).
L'organe de réaction est pourvu de passages longitudinaux (32) et d'une surface d'échange (33) constituée par la surface interne desdits passages (32). Cette 5 surface d'échange (33) est recouverte, au moins en partie, par un matériau actif.
Les extrémités (35) et (36) de chaque passage débouchent dans l'un et l'autre des deux faces parallèles circulaires (5) et (6). Cet organe de réaction est divisé par des cloisons radiales étanches (7) s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal (3)
sur toute la hauteur dudit organe de réaction (2).
Sur l'organe de réaction (2) sont montés des joints radiaux (20) sur chaque
faces, des joints circulaires (22) et axiaux (25). Les joints radiaux (20) sont montés sur les bords radiaux (21) des cloisons radiales (7) et les joints circulaires (22) sont montés sur la circonférence des plans parallèles circulaires (5) et (6). Les joints axiaux (25) sont, quant à eux, montés sur les bords axiaux (26) des cloisons 15 radiales (7) de l'organe de réaction (2).
La Figure 3 représente une vue en coupe transversale au niveau d'une plaque plane recevant les moyens d'alimentation ou d'évacuation. Dans le couvercle, ou plaque, plane (16) sont aménagés des ouvertures (14), (40), (41) et (42) correspondant, dans ce cas particulier, aux moyens d'alimentation 20 respectivement: d'un gaz oxydant, d'un gaz inerte, d'un gaz réducteur et d'un gaz
inerte. Chaque ouverture correspond à un secteur angulaire (43), (44),(45) et (46) de manière à autoriser la circulation des gaz entre les moyens d'alimentation et les moyens d'évacuation qui leurs sont associées, à travers des passages (32) de l'organe de réaction. Chaque ouverture est ici séparée par une portion pleine (47) 25 de la surface plane couvrant un secteur angulaire du plan parallèle circulaire.
La figure 4 représente une vue en coupe transversale au niveau de l'organe
de réaction (2). La figure montre l'axe longitudinal (3), l'organe de réaction (2), les passages (32), les cloisons radiales (7) et l'enveloppe cylindrique coaxiale (23).
Sont visibles également les joints axiaux (25) qui sont montés solidairement sur 30 les bords axiaux (26) des cloisons radiales (7) de l'organe de réaction (2). Ainsi,
les étanchéités entre les secteurs réactifs de l'organe de réaction sont mises en évidence.
Claims (12)
1. Dispositif pour la production d'un gaz chaud par oxydation d'un matériau actif, caractérisé en ce qu'il comprend: - un organe de réaction (2) pourvu de passages et d'une surface d'échange recouverte au moins en partie par un matériau actif, - des moyens de déplacement (30) permettant le positionnement des passages dudit organe de réaction dans des positions d'oxydation, des positions 10 de réduction, des positions de balayage, des moyens d'alimentation (8) des passages en gaz oxydant, - des moyens d'évacuation (9) du gaz chaud résultant de ladite oxydation en sortie desdits passages, - des moyens d'alimentation d'un gaz réducteur dans lesdits passages ayant subis l'oxydation, - des moyens d'évacuation du gaz résultant de la réduction comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et de l'eau, en sortie desdits passages, - des moyens d'alimentation et des moyens d'évacuation d'un gaz de 20 balayage inerte au travers desdits passages, les moyens de déplacement étant tels que lesdits passages sont alimentés
cycliquement en gaz oxydant, en gaz inerte, en gaz réducteur.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz inerte est 25 du dioxyde de carbone ou de la vapeur d'eau.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'organe de réaction est entraîné en rotation autour de son axe longitudinal (3) et présente la forme d'une portion de cylindre, les extrémités de chaque 30 passage dudit organe de réaction débouchant dans l'un et l'autre des deux faces
parallèles circulaires (5, 6) de ladite portion de cylindre.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'organe de
réaction comprend un monolithe cylindrique comportant des canaux (32).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en
ce que chaque moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé sont munis d'ouvertures (14, 40, 41, 42) disposées en vis-à-vis avec les faces parallèles circulaires de l'organe de réaction, de manière à ce que chaque ouverture s'ouvre sur une portion angulaire, de manière à autoriser la circulation 1o du gaz entre le moyen d'alimentation et le moyen d'évacuation qui lui est associé,
à travers des passages de l'organe de réaction.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en
ce que le dispositif comporte, en outre, des moyens d'étanchéité (20, 22, 25).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens d'étanchéité comprennent des joints radiaux et des joints circulaires disposés entre les moyens d'alimentation et/ou d'évacuation et les faces parallèles
circulaires de l'organe de réaction.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 7, caractérisé en ce que l'organe de réaction est divisé par des cloisons radiales (7) s'étendant
parallèlement à l'axe longitudinal et sur toute la hauteur dudit organe de réaction.
9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que des joints sont montés sur les bords des cloisons radiales de l'organe de réaction, et en ce que des joints circulaires sont montés sur la circonférence des faces parallèles circulaires.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que, le gaz inerte de balayage est maintenu à une pression supérieure aux
pressions du gaz oxydant et du gaz réducteur.
11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé en
ce que l'organe de réaction est disposé dans une enveloppe cylindrique coaxiale fermée par deux plaques planes dans lesquelles sont aménagées les ouvertures
des moyens d'alimentation et d'évacuation.
12 Procédé de génération d'énergie utilisant le dispositif selon l'une
quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel:
- on introduit en continu le gaz oxydant, éventuellement comprimé, un gaz réducteur et un gaz inerte dans leurs moyens d'alimentation respectifs, 15 - on récupère en continu un gaz chauffé, un gaz comprenant essentiellement du dioxyde de carbone et d'eau, et éventuellement le gaz inerte vicié dans leurs moyens d'évacuation respectifs, et
- on sépare le dioxyde de carbone de l'eau.
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