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Procédé et appareil pour gazéifier complètement ou partiellement le charbon et autres matières carboneuses.
@ La présente invention se réfère à un procédé et à un ap- pareil pour la production de gaz à pouvoir calorifique beaucoup plus élevé que le pouvoir calorifique que l'on peut obtenir ac- tuellement par les méthodes usuelles.
Le principe fondamental de l'invention est de mélanger du gaz de gazogène à du gaz de houille:, dans les proportions quan- titatives requises pour former un az ayant le pouvoir calorifi- que requis.
Pour gazéifier,complètement ou partiellement le charbon et d'autres matières carboneuses., les passes opératoires du pré- sent procédé sont: la distillation du charbon et la gazéifica- tion du goudron dans une cornue ou four et la gazéification dans un gazogène du coke qui reste dans la cornue après que les ma- tiéres volatiles du charbon se sont échappées lors de la distil-
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lation, entièrement ou partiellement , et ensuite le mélange du gaz du gazogène et du gaz de .la cornue, dans les proportions requises; enfin, l' épuration; par un procédé approprié, des gaz ainsi mélanges.
L'invention se caractérise par l'arrangement, dans un cir- cuit déterminer qui comporte une cornue d'un type connu quelcon- que, d'un régulateur ou contrôleur destiné à contrôler la pres- sion du gaz se trouvant dans la cornue. L'invention peut aussi porter sur la combinaison, avec un gazogène, d'un régulateur ou contrôleur.
L'invention a également comme caractéristique le fait qu'elle envisage l'utilisation d'un gazogène et d'une cornue, arrangés de manière à dépendre l'un de l'autre; un régulateur ou contrôleur se trouve en circuit et est prévu pour chaque uni- té, c'est-à-dire pour la cornue et le gazogène, ce qui permet de régler et de contrôler la pression du gaz de chacun de ces appareils.
Une caractéristique très importante de l'invention est l'enrichissement du gaz de gazogène, dans le gazogène lui-même, ainsi qu'il sera expliqué.
Une autre caractéristique importante de l'invention est de lavage du gaz de gazogène avec une liqueur ammoniacale avant son mélange au gaz de houille. L'anhydride carbonique (C02) et les composés sulfurés sont ainsi éliminés et le pouvoir calorifique du gaz s'en trouve considérablement accru.
Une autre caractéristique de premier plan, de l'invention, est que l'on fait passer l'air sur de l'eau et que l'on utilise la chaleur perdue pour convertir le carbone en oxyde de carbone.
Une autre caractéristique essentielle de l'invention est celle de l'utilisation de la vapeur, comme moyen pour refroidir les barreaux du gazogène et diminuer ainsi la tendance à la for- mation de clinker (scorie).
Autre caractéristique essentielle: on met de la vapeur en contact avec des matières carbonées portées à température élevée; on forme ainsi de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène que l'on
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utilise pour augmenter le pouvoir calorifique du gaz obtenue
Autre caractéristique essentielle: soumettre la matière se trouvant dans la cornue à une distillation en vue de récupérer les matières volatiles à l'état gazeux et liquide, mais de pré- férence à l'état gazeux,enlever le résidu de la cornue et ga- zéifier la matière/base de carbone qui s'y trouve sous l'action de l'air saturé de vapeur (par exemple sous l'action de la vapeur qui se forme en présence de la chaleur des gaz formés par la combustion du carbone et par la conversion de celui-ci en oxyde de carbone).
Cet arrangement procure une économie considérable et réduit au minimum la quantité de clinkers formés
Une autre caractéristique fondamentale de l'invention est celle de l'emploi d'hydrocarbures liquides pour enrichir le gaz de gazogène; à cet effet, on introduit, par un moyen quelconque, une huile minérale dans le gazogène, de manière que l'hydrocar- bure liquide puisse de la sorte être converti en gaz permanent.
Enfin) une caractéristique fondamentale de l'invention est l'utilisation de poches à gaz sur les conduites de condensation refroidies par l'air, les dites poches servant à admettre le gaz statique. Cette disposition sert à accélérer la condensa- tion des hydrocarbures liquides dans le gaz.
D'autres caractéristiques importantes de l'invention se- ront exposées en détail.
Il y a lieu de remarquer expressément que l'invention peut être réalisée de diverses manières. CI, est ainsi par exemple, qu'on peut faire usage d'une cornue avec un régulateur ou con- trôleur dans la conduite de gaz et entre la cornue et le gazo- gêne. On peut également faire usage d'un régulateur ou contrô- leur à la fois du côté gazogène et du côté cornue=
Ensuite, il est loisible de changer ou modifier certaines parties de l'appareillage à condition d'en maintenir les carac- téristiques fondamentales. C'est ainsi,par exemplequ'en cas d'utilisation de condenseurs refroidis par l'air, il est envisa- gé de donner à une partie de la conduite, une inclinaison vers
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la cornue,
tandis que dans le cas d'utilisation de condenseurs refroidis par l'air, l'inclinaison peut être réalisée dans l'un ou l'autre sens, de manière à forcer les condensats ou produits de la condensation à s'écouler dans le sens voulu.
Dans certains cas, on peut condenser les vapeurs chargées de goudron provenant du gaz et les rentrer dans la cornue, en quantité déterminée, par tout moyen approprié, afin de pouvoir les craquer et les distiller ou les distiller. Il peut être opportun de faire appel à la dernière passe étant donné qu'il peut être nécessaire ou désirable d'enrichir le gaz en gazéi- fiant une quantité d'huile plus grande que celle que la matière en distillation contient; ou encore, il pourrait être nécessaire ou désirable d'enrichir le gaz par des huiles autres que celles provenant de la distillation du charbon ou d'autres matières à base de carbone. on mélange tout ou partie du gaz de gazogène, par des moyens appropries, au gaz de la cornue dont mention.
La quan- tité de gaz de gazogène à mélanger au gaz de houille, se règle sur le pouvoir calorifique du gaz mixte, que l'on désire obtenir et sur la quantité, ou sur la quantité du gaz de gazogène né- cessaire pour chauffer la cornue, si l'on préfère renoncer au gazogène orginaire usuellement employé pour produire le gaz né- cessaire au chauffage des cornues.,
Quand on applique le procéderont question, il doit être en- tendu que le gazogène qui chauffe les cornues peut être connecté à l'exhausteur ou par l'exhausteur de façon que l'on puisse évacuer du gaz de gazogène et le mélanger au gaz de la cornue; il n'est pas nécessaire de prévoir un gazogène séparé;
toutefois, il peut être désirable et économique de prévoir un gazogène sé- paré pour des raisons qui apparaîtront de toute évidence à tout qui est versé en matière de distillation de la houille dans des cornues par les méthodes connues.
Si on le désire, on peut raccorder la sortie du gazogène à l'entrée d'un exhausteur de manière que le gaz d'une cornue
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pourvue d'un dispositif de contrôle de la pression et de re- froidissement dont il a été question plus haut,puisse être mé- langé au gaz enrichi ou autre, du gazogène, avant l'entrée de l'exhausteur.
on prévoit des vannes et un mécanisme approprié, disposés et commandés de manière que l'on puisse contrôler dans une mesure déterminée la quantité et la qualité du gaz que l'on soutire du gazogène On préfère cependant se servir de l'appa reil de contrôle des pressions précité pour contrôler la pres- sion du gaz se trouvant dans le gazogène et se servir d'une déri- vation (by-pass) automatique montée entre le dispositif de con- trôle de la pression et l'exhausteur et disposée de manière à pouvoir la mettre en jeu pour dériver ou contrôler le gaz da gazoène, dans toute proportion désirable.
On peut régler la quantité et la qualité du gaz venant de la cornue,en réglant la quantité de houille distillée et la quantité d'huiles que l'on craque et distille, ou distilledans la cornue.. on notera que les produits de la distillation de la corune sont soumis à une condensation à reflux à température relative- ment élevée, avec redistillation partielle et cracking, ou cracking des produits de la condensation et ensuite à une se- conde condensation, qui a lieu à une température relativement basse. on ramène dans la cornue les produits de la première condensation on les craque définitivement et on les convertit en gaz permanents et en huiles volatiles ou en huiles volatiles.
Les condensats de la seconde condensation, qui se composent d'huiles légères et de produits aqueux renfermant ou ne renfer- mant pas des huiles lourdes,sont soumis à un traitement ayant pour but de séparer les huiles des constituants aqueux; les di- tes huiles peuvent être ramenées dans les cornues ou dans des bacs d'attente.
Il convient de noter que les huiles du bac d'attente peu- vent être ramenées dans les cornues, par des moyens appropriés, en quantités déterminées.
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Le procédé peut être mis en oeuvre en faisait'fonctionner le gazogène sous pression,, en traitant convenablement le gaz et en l'emmagasinant et en le mélangeant ou en le mélangeant au gaz de la cornue, de préférence dans la conduite de prise, dans la conduite Hydraulique principale ou dans le collecteur, en toute proportion déterminée et en employant une partie du gaz du gazo gène pour chauffer les cornues, si on le désire.
On comprendra que 1'on peut grouper un certain nombre de cornues de façon que le gaz arrivant des cornues puisse se mé- langer dans la conduite hydraulique principale ou dans le col- lecteur pourvu du dispositif de contrôle de la pression et du dispositif de refroidissement du gaz. En groupant les cornues de la sorte, on réduit le coût d'exploitation du procédé confor- me à l'invention et l'on peut ainsi adapter aisément l'invention toits les systèmes actuellement en usage de préparation du gaz de houille.
Ce qui précède montre que l'invention permet de faire usage d'un gazogène permettant de gazéifier les déchets, le charbon, l'enthracite, le lignite, la tourbe, le bois, le coke, le char- bon de bois ou un mélange de ces matières; le gazogène en ques- tion est pourvu, de préférence, d'un dispositif de contrôle de la pression à soupape de condenseurs à by-pass automatiques et de laveurs avant ou après l'exhausteur, également d'un ventilateur aspirant pour aspirer le gaz du gazogène et le faire passer à travers des réfrigérants, des laveurs et des épurateurs, si c' est nécessaire, pour l'envoyer ensuite à l'emmagasinage ou en tout autre endroit où le gaz est susceptible d'être employé directement ou d'être mélangé à d'autres gaz avant utilisation;
et enfin d'un appareil servait à enrichir le gaz du gazogène, soit par lavage avec un hydrocarbure léger soit par craquage et distillation, ou distillation de l'huile dans le gazogène ou par tout autre moyen approprié. Si le gaz du gazogène doit ser- vir à des usages domestiques, on mélange à la matière carbonée en gazéification, une certaine proportion de houille bitumineuse. de manière que le gaz de gazogène qui n'a pas d'odeur, dans le @
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cas ou il est préparé à partir de coke ou de charbon de bois et qui conséquemment est dangereux, prenne, en l'occurence l'odeur caractéristique bien connue du gaz de houille.
On voit par l'exposé qui précède qu'en gazéifiant la houille par le procédé décrit, on peut employer toutes espèces de com- bustibles à base de carbone dans un gazogène,, ce qui n'est pas possible quand un moteur à gaz à aspiration commande un gazogè- ne, par suite des ennuis provoqués par la poussière et le gou- dron qui agissent sur l'ambiance de l'installation et le moteur quand on gazéifie des combustibles renfermant des hydrocarbures volatils et condensables
L'invention présente en outre l'avantage d'être mise en oeuvre par la seule Installation d'évacuation de lavage et d'épuration et son fonctionnement n'est pas affecté par la pré- sence de la matière goudronneuse se trouvant dans le gaz du gazogène.
Pour faire comprendre clairement l'invention, on va maintenant se référer au dessin ci-$joint qui montre un moyen de la réaliser dans la pratique.
Dans le dessin, la cornue 5 est du type horizontal; elle est pourvue de conduites de soutirage ou prises 6 dont les bouts inférieurs entrent en engagement avec des saillants 7 genre boites,ou embouchures, à fonds 8 inclinés vers l'arrière.
Les conduites de soutirage 6 ont des brides,comme repré- senté, et près de leur partie supérieure, elles admettent le condenseur 9 pourvu (quand le condenseur est du type à refroi- dissement par l'air) de dômes ou poches à gaz 10 destinées à recevoir le gaz statique afin de faciliter l'opération de la condensation.
Du côté opposé du condenseur 9 se trouve un tuyau de des- cente 11 communiquant avec un régulateur 12 du type décrit dans le brevet australien antérieur de l'inventeur, N 105 563 sur la dite conduite est montée une soupape ou vanne de contrôle 13, ce qui permet de couper la communication avec la conduite à
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gaz de la cornue 5, si on le désire; toutefois, on peut se pas- ser de la dite soupape 13
Avec le régulateur 12 communique une conduite 14- pourvue de soupapes ou vannes de contrôle 15 et 16, tandis qu'entre les deux soupapes en question se trouve la conduite 17 de l'exhaus teur munie du manomètre 18 et du nombre requis de soupapes en dérivation automatiques (non représentées).
Du côté opposé du circuit se trouve un gazogène 19 pourvu d'une conduite 20 venant d'un ventilateur soufflant 21 couplé, de façon appropriée, avec un moteur 22. Il est entendu cepen- dant que l'on peut se passer du ventilateur si on le désire.
La conduite 20 en question est pourvue d'un manomètre convena- ble 20a.
Ainsi que l'on s'en rend compte, la conduite 20 pénètre dans le gazogène 19, au sommet de la section de vaporisation; directement à l'opposite de la conduite 20 se trouve un mano- mètre analogue sur la conduite 23 partant de la sortie d'un va- porisateur approprie; cette conduite descend et pénètre dans le gazogène 19, en dessous de la grille 24; son objectif est de laisser arriver de l'air saturé de vapeur dans le gazogène 19 en vue d'empêcher la formation de clinker; la vapeur entre éga- lement en réaction avec le coke chaud pour former du gaz à l'eau. la vapeur'en question est produite automatiquement sous l'action de la chaleur sensible des gaz de gazogène 19.
L'eau est introduite dans le vaporisateur par la conduite 18a elle arrive de cette dernière dans la trémie ou entonnoir 18b et l'eau en excès, s'il y en a, déborde du vaporisateur pour se rendre dans une chambre ad hoc se trouvant en dessous du fond de la grille 24 Du. gazogène 19 part une conduite 25 qui peut porter une soupape ou vanne 26, un collecteur de poussière 27 et un mano- mètre approprié 25a, tandis qu'avec la conduite 25 dont question communique un tube vertical 28 en communication avec le régula- teur 12 par la conduite 14 dont il a déjà été question. La con-
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duite 25 peut être pourvue d'une soupape appropriée 27a grâce à laquelle on peut laisser échapper à l'extérieur le gaz du gazogène 19.
Sur la conduite 30 est montée une soupape 31 contrôlée par un flotteur 32 fonctionnant dans le cylindre 33 rempli en par- tie de liquide; ce flotteur est muni d'un contrepoids 34 porté par la corde 35 attachée au bras pivotant 36 dont le côté op- posé porte un contrepoids 37 par l'intermédiaire d'une corde 38; cette dernière passe sur un quadrant 39 de la soupape 31 L'ob- jectif de cet arrangement est de constituer un moyen pour régler automatiquement la quantité d'air que l'on peut faire arriver dans le gazogène 19
Une conduite 32a établit la communication entre la conduite 20 et l'intérieur du flotteur 32 ; se termine à l'intérieur du flotteur;
elle est ouverte aux deux bouts de sorte que la pression du gaz régnant dans la conduite 20 se transmet à l'intérieur du flotteur, en vue de régler la pression à l'entrée du gazogène.
En chargeant le flotteur 32 de poids, on peut régler la quantité d'air qui traverse le ventilateur soufflant 21 pour se rendre dans le gazogène 19, en fonction de la section d'ouvertu- re de la soupape en dérivation 31; par conséquents la pression de l'air détermine la section de passage et l'un dispose ainsi d'un moyen automatique pour régler la quantité d'air à admettre dans le gazogène 19
Grâce à la disposition qui vient d'être décrite et agis- sant en combinaison avec un gazogène, tel que le gazogène 19 un régulateur 29 et un exhausteur (non représenté),,on peut régler, comme on le désire, la pression du gaz à l'entrée et à la sortie du gazogène.
On sait parfaitement que l'on obtient le maximum d'effica- cité quand on fait fonctionner le gazogène de manière que la pression du gaz y soit plus élevée que la pression atmosphérique.
L'huile formée par condensation ou autrement, peut être ra-
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menée dans la cornue 5, par la conduite de soutirage 6, en quan- tité 'bien déterminée; l'huile est amenée par une conduite 37a dans un raccord d'entrée à col de cygne 38a portant une vanne 39 et pourvu d'un passage 40 qui ainsi qu'on le remarquera la traverse en ligne droite et qui permet le nettoyage à volonté de la conduite 6 Il est évident que l'on peut faire pénétrer l'huile par tout autre point dans les conduites.
Ainsi qu'on l'a déjà exposé, les conduites de soutirage de la cornue 5 servent également de condenseurs pour le gaz ; de même, le tube 17 conduit à l'exhausteur servant à soutirer le gaz des cornues pour provoquer un courant gazeux du gazogène 19 et des cornues.
R é s u m é
En résumé l'invention concerne:
1 Produit gazeux préparé par l'appareil décrit dans le présent mémoire et formé en mélangeant du gaz de houille à du gaz de gazogène et à du gaz à l'eau, en vue des buts indiqués.
2 Appareil pour les buts spécifiés, caractérisé par le fait que l'on monte un régulateur ou des régulateurs, un con- trôleur ou des contrôleurs entre une cornue et un gazogène, com- me exposé.
3. Appareil pour les buts spécifiés, caractérisé par la combinaison avec une cornue à gaz d'un gazogène collaborant avec celle-ci et d'un régulateur de pression de gaz ou régulateur de chambre de cornues, comme exposé.
4 Appareil pour les buts spécifiés, caractérisé par des moyens destinés à enrichir le gaz de gazogène dans le gazogène en vue des objectifs exposés.
5 Procédé en vue de l'obtention des objectifs exposés, ca- ractérisé par le fait que l'on lave le gaz de gazogène avec une liqueur ammoniacale avant le mélange au gaz de houille et après ce mélange, en vue des buts indiqués.
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