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PROCEDE DE PRODUCTION DE GAZ A L'EAU ET D'HYDROGENE.
IMPERIAL CHEMICAL INDUSTRIES.LIMITED.
L'importance croissante de la carbonisation,à basse température,de combustillesa attiré l'attention sur l'utilisa- tion rationnelle du produit carbonisé connu sous le nom de semi- coke. Abstraction faite de son usage comme combustible domestique sans fumée, les propriétés actives de ce corps, en tant que combustible,ont donné lieu à des suggestions variées pour son utilisation dans l'industrie. On a suggéré d'employer le semi- coke dans des foyers à combustible pulvérisé et on a également proposé de l'utiliser pour la fabrication de gaz combustible ou de gaz à l'eau.
Cependant, en ce qui concerne cette dernière utilisation, le semi-coke ordinaire présente des inconvénients notables dus à ce que sa forme physique ne convient pas pour les types usuels d'appareils de production
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du gaz à l'eau, lesquels exigent que le coke soit présenté en morceaux de dimensions uniformes et, qu' en outre, lorsque le gaz à l'eau est utilisé comme source d'hydrogène (ainsi que cela a, par exemple, lieu dans le cas de la synthèse de l'ammoniac) les hydrocarbures formée par ce semi-coke pendant la gazéification sont une source d'inconvénients.
Suivant la présente invention, l'on part d'un charbon présentant, de préférence, de hautes propriétés agglutinantes, on soumet ce charbon à un préchauffage, de préférence, à l'état de fines, en présence d'hydrogène afin de contrôler ses propriétés agglutinantes et on carbonise le produit à une température qui n'excède pas 600 C. de manière à produire une grande proportion de semi-coke en morceaux et, finalement, on traite ce semi-coke avec de la vapeur dans un générateur de gaz à l'eau.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, le semi-coke en morceaux est gazéifié dans un générateur de gaz à l'eau ou dans toutautre appareil approprié au moyen de vapeur à une température élevée et le gaz résultant conte * nant les hydrocarbures fixés indésirables, tels que le méthane provenant de ce semi-coke, est traité par de la vapeur à une température élevée pour transformer ce méthane et autres constituants gazeux en oxyde de carbone et hydrogène.
Si on le désire, le semi-coke peut être chauffé à une température plus élevéepar exemple, 800 à 9000 C,, par une carbonisation opérée à basse température pour entrainer la matière volatile restante avant son traitement dans le générateur de gaz à l'eau.
De cette manière, le mélange gazeux comprenant de @ l'oxyde de carbone et de l'hydrogène en proportion à peu près égales et, pratiquement exempt de méthane, est obtenu et, suivant d'autres caractéristiques de l'invention, ce mélange gazeux peut être utilisé de l'une ou de l'autre des manières suivantes :
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a) le mélange gazeux à la pression atmosphérique peut être envoyé de toute manière connue sur un catalyseur favori- sant la production d'hydrocarbures de paraffine plus élevés.
Des températures convenables pour cette réaction sont des températures allant de 200 à 300 C. Des catalyseurs contenant du fer ou d'autres métaux finement divisés avec ou sans accélérateurs peuvent être utilisés. b) le mélange gazeux primitif ou le résidu provenant de (a), après séparation des paraffines peut être comprimé et, après séparation du méthane, si celui-ci est présent, envoyé sur un catalyseur tel que du chromate de zino basique favorisant la production du méthanol. c) le mélange gazeux primitif ou le résidu simple ou combiné provenant de (a) et (b) peut être traité avec de la vapeur en présence d'un catalyseur d'oxyde de fer à environ 500 0. de manière à convertir l'oxyde de carbone en acide carbonique avec production simultanée d'hydrogène.
L'acide carbonique est ensuite enlevé, de préférence, par dissolution dans de l'eau sous pression et l'hydrogène résiduel est mélangé avec la proportion convenable d'azote pour la synthèse de l'ammoniao.
Afin de produire une qualité prédéterminée de semi- coke, suivant la présente invention, il est nécessaire de partir d'un charbon ayant des propriétés agglutinantes, de préférence, quelque peu accentuées, par exemple, de fines de Durham.
Si le charbon a une teneur élevée en matières cendreuses, il peut être désirable de séparer cette partie de matières étrangères par un lavage afin de produire un seul)-coke qui ne contient pas trop de cendres en vue d'éviter les troubles dus à la formations de clinkers dans l'appareil de gazéification,
Le charbon brut, lavé ou non, est séché par chauffage, de préférence, au moyen de gaz chaude de carneaux ou provenant d'une combustion et une ¯quantité suffisante d'oxygène (d'air)
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est ajoutée pour déterminer l'oxydation partielle de la matière, afin de contrôler, de cette manière, ses proprié- tés agglutinantes, en utilisant les connaissances déjà acquises dans les traitements de ce genre.
Par exemple, une température de 200 à 300 C. est appropriée avec des gaz de carneaux conte- nant 5% d'oxygène libre et, cela, pendant 3 à 4 heureso
Le chauffage sans oxygène peut également être appliqué dans quelques cas,
Le charbon est, alors, soumis à une carbonisation à basse température dans une cornue de tout type approprié et en utilisant une température n'excédant pas 600 C. Les gaz et les huiles sont naturellement récupérés à la manière usuelle.
Une grande quantité de semi-coke est obtenue facilement sous la forme de morceaux appropriés pour être utilisés dans un générateur de gaz à l'eau, spécialement de morceaux plus gros que ceux qui peuvent être ordinairement utilisés, car le charbon semi-ooke est plus ou moins à l'état actif et comme cela est bien connu, le semi-coke peut être gazéifié beaucoup plus rapidement que le coke ordinaire. Il est avantageux d'en- voyer le semi-coke de la oornue à basse température, directe- ment dans le générateur de gaz à l'eau afin d'économiser des calories.
Dans la fabrication du gaz à l'eau, en partant du semi-ooke, il est également avantageux d'utiliser des lits de combustibles peu profonds dans le générateur et de travailler plutôt avec un fort excès de vapeur, car, non seulement, les conditions de la gazéification sont, de ce fait, influencées favorablement, mais également la vapeur nécessaire pour le traitement catalytique ultérieur du gaz à l'eau est introduite et surchauffée de façon convenable.
Le gaz à l'eau quittant le générateur peut être refroidi et libéré du goudron à la manière usuelle et utilisé sans convertir le méthane suivant la méthode (a) ci-dessus exposée, Ou bien, il peut être traité, après séparation des
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poussières et sans permettre une chute appréciable de sa température, dans une chambre de catalyse contenant un catalyseur tel que le nickel qui provoque la conversion du méthane suivant l'équation : OH4 + H20 = 00 + 3H2
Des températures convenables pour cette réaction sont des températures supérieures à 800 0 et un excès de température est très désirable. En fait, le gaz à l'eau à traiter contient jusqu'à 5% de méthane que la conversion réduit pratiquement à zéro.
Le mélange gazeux résultant est propre à être utilisée suivant les méthodes (b) et (c) ci-dessus décrites.
L'invention n'est pas limitée à la production de semi-coke en morceaux, ou au traitement du gaz à l'eau pro- duit à l'aide de ce semi-coke; elle englobe également la combinaison des moyens ci-dessus définis qui présentent,au point de vue industriel, des avantages techniques spéciaux.