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"PROCEDE POUR LA PRODUCTION DE GAZ FORT ET DE SOUS-PRODUITS PAR
EMI1.1
oN A L'OXYGENE SOUS UNE PRESSION ELEVEE."
En vue de la production d'un gaz fort, c'est-à- dire d'un gaz présentant une valeur calorique plus élevée que celle qu'on attend du gaz de gazogène, on a récemment proposéla gazéification à l'oxygène suivie d'unevalori- sation du gaz brut, accompagnée de réactions catalytiques, et d'une élimination de l'anhydride carbonique inerte par lavage. Pour les besoins de la distribution à distance il est nécessaire, autant qu'on ne l'a pas effectué déjà avant la valorisation, de comprimer ce gaz jusqu'à la pression nécessaire après qu'on l' a débarrassé de l'hydrogène sulfu-
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ré et autres impuretés.
La préparation du gaz fort par ce procédé se heurte, toutefois, à des difficultés techniques et économiques imputables, avant tout, aux rendements encore insuffisants des appareillages et des procédés proposés aux dépenses auxquelles entrainent l'oxygène nécessaire et la compression de quantités de gaz considérables et à la dif- ficulté qu'il y a à régir les conditions de température dans le lit de combustible, si bien qu'on n'a encore rien fait connaitre de la réalisation industrielle de ces proposi- tions .
Pour éliminer ces difficultés , suivant l'invention, on effectue maintenant la gazéification des combustibles sous pression élevée avec de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène et des quantités abondantes de vapeur d'eau'; A l'oxygène on peut, dans certains cas particuliers, ajouter aussi de l'anhydride carbonique en outre ou au lieu de vapeur d'eau.
On connait certains types de gazogènes dite "à haute pression", mais ils ne fonctionnent pas, conne le veut l'in- vention, à une pression de plusieurs atmosphères ; au con- traire, ils servent à gazéifier du charbon finement granulé avec des pressions de vent atteignant à peu près 700mm. d'eau.
Cet excédent de pression sert principalement à assurer la traversée de la colonne de charbon contenu dans le gazogène et le gaz produit se trouve à la pression ordinaire. Il est vrai que d'autres propositions récentes préconisent la gazéification du semi-coke opérée sous pression avec de la vapeur d'eau, mais on se heurte ici, avec les moyens actuels de la technique, à des difficultés insurmontables, car l'exé- cution continue de la réaction endothermique du gaz à l'eau' comporte la production d'une chaleur dont l'introduction par surchauffage de la vapeur à haute tension jusqu'à des tempé-
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ratures supérieures à. 600 C. est techniquement impossible.
De plus, on a déjà proposéd'effectuer l'opéra- tion de gazéification à des températures aussi élevées que possible en employant, comme agent gazéificateur, de l'air sec ou additionné de quantités aussi faibles que possible de vapeur d'eau, l'opµration tant conduite sous une pression suffisamment élevée pour que son action et celle de la haute température produisent une large disso- ciation du goudron contenu dans le combustible et sa transfor- mation en hydrocarbures gazeux. On élève ainsi dans une faible mesure la valeur calorifique du gaz et l'on évite la formation d'éléments condensables tel que le goudron, l'huile etc....
Toutefois, ce procédé ne saurait être envisagé pour la distribution du gaz à distance ou dans les villes car ni la valeur calorique du gaz, si sa composition, ni surtout son poids spécifique, pas plus que sa teneur en hydrogène et en mono-oxyde de carbone ne permettent son affectation à cet usage.
Au contraire, la gazéification sous pression élevée, à l'aide d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène avec addition abondante da vapeur d'eau telle qu'elle est prévue par l'in- vention fournit un gaz de grande valeur riche en hydrogène. Le procédé suivant l'invention opàre, par exemple, de la façon suivante:
Dans le gazogène on fait pénétrer, comme agent ga- zéificateur, de l'oxygène sous pression auquel suivant l'in- vention et à la différence de la pratique antérieure, on ajoute des quantités suffisantes de vapeur d'eau pour qu'il s'ensuive un abaissement des températures de réaction tel que, sans tenir compte du fait que le gaz produit est notamment pauvre en oxyde de carbone, les difficultés relatives aux matériaux cons- tituant la cuve de gazogène et à la scorification des résidus de gazéification soient complètement évitées. De plus,cette
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vapeur d'eau peut être introduite avec une surchauffe, de 450 C. environ, parfaitement réalisable industriellement.
On peut donner à la pression sous laquelle l'agent gazéificateur est introduit une valeur suffisamment élevée pour qu'il ne soit plus nécessaire de comprimer le gaz soufflé en vue de son transport à distance et de son épuration, par exemple pour l'élimination de l'anhydride carbonique par lavage.
On supprime donc toute opération de compression puisque, sans frais supplémentaires considérables, la vapeur d'eau et lóxy- gène nécessaires pour la gazéification peuvent être d'avance produits sous la pression même à laquelle ils sont utilisés suivant l'invention. A l'inverse,dans tous les proc4dés anté- rieurement connus pour la production de gaz à distribuer à distance, le gaz produit, dont le volume représentait de 5 à 6 fois celui de l'oxygène utilisécomme agent gazéificateur, devait, avant ou après son épuration, être comprimé jusqu'à la pression nécessaire. C'est l'économie assurée par le nouveau procédé, du fait qu'il évite la compression, qui rend la ga- zéification aumoyen d'oxygène admissible avant tout du point de vue économique.
La réaction effectuée sous pression élevée présente cet autre avantage qu'elle s'accompagne d'un notable accroissement du débit volumétrique. On sait que, pour un combustible ayant une grosseur de grain donnée, la production de poussière et les risques de percement localisé du lit de combustion sont proportionnels au carré de la vitesse et directement proportion- nels au poids spécifique de l'agent gazéificateur;
il s'ensuit que, par comparaison avec le procédé habituel de gazéification sous une pression voisine de celle de l'atmosphère, à mesure qu'augmente la pression de gazéification on peut, de même, augmenter la charge par unité de section proportionnellement à la racine de cette pression, si bien que, tout-à-fait indépen- damment de l'augmentation de rendement déjà assurée par la
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gazéification à l'oxygène, on peut encore augmenter la cir- culation à travers le combustible dans une proportion, par exem- ple, voisine de 3,8 lorsque la gazéification, s'opère'au-dessous de 15 atmosphères.
De plus, dans le cas du procéda suivant l'invention, l'emploi d'une haute pression, joint à la forte saturation en vapeur d'eau, produit une notable amélioration du gaz fort par suite de la formation d'hydrocarbures complexes ( C H4, C2 H6,etc.) résultant de l'effet d'yydrogénation produit sur le combustible par l'hydrogène naissant.En ce qui concerne le processus général des réactions gazeuses, on sait que l'élévation des températures favorise la dissociation de ces composes complexes on déplaçant du c6té hydrogène l'équation de réaction.
D'autre part ,l'accrois- sement de la pression favorise le système à petits volumes, c'est-à-dire, dans le cas présent, la tonna/tien d'hydrocarbures complexes avecfixation d'hydrogène libre. Des essais ont montré , que ce procédé permet, notamment dans le cas de combustibles récents, de réaliser un processus continu de gazéification à des températures de 600 à 700 C., si bien que de basses températures et une forte pression influencent déjà dansle générateur le cours de la réaction dans le sens désiré de la formation d' hy- drocarbures. En outre, on peut obtenir une notable accélération de la réaction en ajoutant au combustible des substances à action catalytique.
Mais il y a particulièrement avantage à ce que,grâce à la basse température de gazéification et à l'action de la pression élevée, la formation d'oxyde de carbone soit modérée au profit de la formation d'anhydride carbonique afin que le gaz obtenu ait, comme on le désire, une faible teneur en oxyde de carbone, tandis qu'il est facile,par des procédés connus, d'éliminer l'anhydride carbonique constituant un élé- ment gazeux inerte, d'autant plus que le gaz soufflésuivant
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l'invention se trouve d'avance produit sous la pression voulue pour cette opération d'élimination de l'anhydride carbonique et que la compression nécessaire en d'autres circonstances est, par suite inutile. En même temps, la quantité d'oxygène nécessaire par mètre cube de gaz produit diminue à mesure que la pression augmente.
Le gaz produit par le procédé suivant l'invention peut être soumis directement à des procédés complénentaires d'épuration et de valorisation dont l'exécution est notablement facilitée et accélérée par la pression sous laquelle il se trouve déjà. Ce- ci s'applique en général à l'élimination des éléments conden- sables ou gazeux du gaz, soit par compression suivie d'un re- froidissement à basse température,soit par adsorption, soit par fixation chimique à l'aide de corps solides ou liquides, et en- fin à l'exécution de réactions catalytiques de transformation.
L'invention rend possible, par gazéification sous pression élevée, la transformation de combustibles maigres même médiocres, tels que le lignite, en un gaz fort qui, sous le rapport de son poids spécifique, de sa valeur calorique et de sa faible teneur en oxyde de carbone, correspond à la norme du gaz d'éclairage.
Les combustibles pulvérisés se prêtent d'une façon particu- lièrement avantageuse à un traitement par le procédé suivant l'invention. L'emploi des combustibles pulvérisas ou finement granules simplifie notablement l'introduction du combustible dans la chambre de réaction sous pression et l'évacuation des ré- sidus qui, aux basses températures de gazéification que comporte le procédé, demeurent sous forme de poussière. Evidemment, la réaction de gazéification ne se produit alors pas dans un lit de combustible immobile; au contraire, comme on le sait, on fait circuler la poussière de combustible, de préférence animée d'un mouvement tourbillonnaire, en sens contraire à celui du courant ascendant de gaz de réaction.
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Un mode d'exécution du procédé suivant l'invention consiste alors, par exemple, à faireruisseler dans une cuve maçonnée verticale ou oblique la poussière à gazéifier, tandis que l'agent gazéificateur sous haute pression est introduit par le bas de cette cuve dans laquelle il s'élève à contre sens de la poussière; en ce cas, par exemple en introduisant tanentiel- lement l'agent gazéificateur, il y a avantage à maintenir la poussière,comme on le sait, pendant un certain temps suspendue et animée d'un mouvement tourbillonnaire,cependant quelle se transforme en gaz .
Une autre forme d'exécution de l'invention consiste à in- troduire l'agent gaz4ificateur et la poussière dans le même sens par la partie inférieure de la chambre de réaction qui, toutefois, s'évase ,'en cône à ea partie supérieure de telle sorte que, par suite de la diminution de la vitesse du gaz, la poussière se sépare au moins en partie du courant gazeux.
L'évacuation du r4sidu de gazéification s'effectue alors en interrompant pendant quelques secondes et à des intervalles, par exemple, de cinq minutes l'introduction de l'agent ganéi- ficateur, afinde permettre au résidu de tomber à travers la zone rétrécie. En ce cas, il est inutile de laisser tomber la pression dans la chambre de gazéification.
Pour augnenter l'effet d'hydrogénation produit par l'hydrogène résultant de la gazéification , on peut intercaler en outre, en amont de la zône de gazéifieation, une zone spéciale d'hydrogénation dans laquelle l'hydrogène formé peut agir plus longtemps sur le combustible avant sa gazéification. Les gaz contenant de l'hydrogène peuvent, dès leur sortie de la zone de gazéification,passer dans la zône d'hydrogénation située au- dessus, tandis que le combustible descend progressivement dans la zône de gazéification. La chaleur nécessaire pour l'hydrogé- nation est fournie en majeure partie par le gaz ascendant lui- même.
Toutefois, comme un réglage aussi exact que possible de la
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réaction d'hydrogénation accélère beaucoup cette dernière, on peut aussi prévoir un chauffage complémentaire spécial de la zone d'hydrogénation, obtenue, comme on le sait, par exemple à l'aide d'éléments chauffants traversant la zone d'hydrogéna- tion et qu'on peut chauffer soit par des gaz soit au moyen de résistances électriques. Le combustible peut àussi ,s'il s'y prête ,servir lui-même de résistance pour le courant élec- trique et jouer ainsi le rôle d'élément chauffant. Il a avantage à ce que le combustible lui-même soit élevé à la température nécessaire dans chaque cas avant d'être admis dans la zone d'hy- drogénation.
Evidemment, il n'est pas nécessaire que la pression sous laquelle s'effectue la gazéification corresponde à celle qui rè- gne dans la conduite de distribution;c'est ainsi qu'il peut être avantageux, parfois, de gazéifier sous une pression plus forte lorsque cela suffit pour permettre la production d'un gaz forin qui, après élimination de l'anhydride carbonique, a déjà la composition voulue. I1 y a alors avantage à utiliser l'énergie de tension superflue pour actionner les machines auxiliaires nécessaires pour la mise en oeuvre du procédé.
Inversement, eu égard à l'ensemble du procédé, la pression à l'intérieur du gazogène peut aussi être maintenue légèrement plus faible que ne le comporte l'utilisation ultérieure du gaz, pour être élevée par paliers aussitôt après les opérations d'épuration et de va- lorisation ou dans l'intervalle de ces diverses opérations.
Les dispositifs pour le chargement et 1'évacuation d'un gazogène fonctionnant d'après le procédé suivant l'invention doivent naturellement être réalisés en tenant compte de considé- rations particulières. Les générateurs servant pour la gaz4ifica- tion sous pression normale par le procédé antérieur comportaient en général des fermetures à double cône par lesquelles le com- bustible était projeté dans la chambre de gazéification.Mais en ce qui concerne la gazéification des combustibles sous pres-
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sion et comparativement à tout ce qu'on connaissait jusqu'à ce jour,
il est nécessaire d'assurer l'étanchéité des dispositifs de fermeture sous une pression extrêmement élevée et ces dis- positifs sont soumis à une usure considérable .Lorsqu'on ouvre les dispositifs de fermeture, l'égalisation des pressions entre les diverses chambres se produit avec des vitesses d'é- coulement très élevées et le combustible entrainé dans le courant de gaz provoque une très forte usure, notamment, des faces de joints; de plus, il faut autant que possible éviter les pertes degaz lors de l'éclusage.
Suivant l'invention, une chambre d'éclusage a été prévue à l'effet d'éliminer cette difficulté.Le combustible est intro- duit dans cette chambre, qu'on ferme ensuite et dans laquelle, à l'aide de l'excès d'anhydride carbonique provenant du procédé, ou de vapeur d'eau, ou de l'un et l'autre, ou par des moyens analogues, on établit la pression régnant à l'intérieur du ga- zogène.Le combustible est ensuite introduit de cette chambre dans le gazogène, la séparation entre l'un et l'autre étant en- suite rétablie en vue de l'introduction d'une nouvelle charge de combustible.
Lorsqu'il s'agit de combustibles fortement aqueux , la chambre d'éclusage peut aussi être agencée de telle sorte qu'il puisse s'y produire un séchage du combustible par le procédé connu comportant l'introduction directe de vapeur à haute pres- sion. De même, l'évacuation des r3sidus de la gazéification s'effectue par éclusage ou encore par un dispositif à chasse pour le vidage des cendres. Quant au gazogène, il est réalisé sous forme d'une cuve maçonnée munie ou non d'un dispositif mécanique d'évacuation des cendres et, malgré les fortes pressions utilisées, on lui donne une section relativement grande, car l'emploi de basses températures de gazéification permet de maintenir les efforts auxquels est soumise la paroi du générateur
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dans des limites absolument à la portée de la technique.
De même, un refroidissement de la paroi par l'eau ou l'air peut être réalisé sans difficulté.
Toutefois, le chargement du gazogène peut aussi s'effectuer en amenant le charbon, sous une pression notablement supérieure à la pression de gazéification, à pénétrer dans le gazogène à travers un canal de moulage convenablement rétréci en cône, de telle sorte que le combustible entassé dans ce eanal fasse joint entre la pression intérieure du générateur et la pression extérieure de l'atmosphère et serve en même temps d'appui pour le tampon comprimé suivant.
C'est ainsi qu'on peut, par exemple, utiliser une presse de construction connue servant à mouler les/briquettes de lignite.
Le canal de moulage étanche aux gaz de cette presse se termine par un tronçon tubulaire de forme correspondant à celle de la briquette et qui s'ouvre dans la partie supérieure du générateur fonctionnant sous haute pression. Le charbon pulvérulent ou finement granulé est déversé dans le tronc de remplissage de la presse à briquettes, puis refoulé dans le canal de moulage par le pilon de cette dernière. Les aspérités du canal de moulage se .rétrécissent progressivement de telle sorte que la résistance de frottement qui s'y produit soit supérieure à celle permettant d'obtenir une solidité suffisante des briquettes moulées et une résistance suffisante de la briquette- "bouchon" contre la pression intérieure.
Le tronc de remplissage de la presse est obturé, de préférence, par une écluse à action automatique fonc- tionnant sous de faibles pressions ( à peu près celle de l'atmos- phère) afin de garantir le personnel de service contre les gaz qui pourraient éventuellement s' échapper par le canal de moulage de la presse. En outre, il y a avantage à aspirer les gaz contenus dans le tronc de remplissage de la presse afin d'éviter en tous cas que le personnel de service soit incommodé par les gaz qui
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s' échappent .
En ce quiconcerne les installations de gazogène comportant plusieurs générateurs, on a reconnu en outre qu'il était extrê- mement avantageux d'assurer le chargement des divers générateurs, ainsi que l'évacuation des cendres, au moyen de dispositifs d'éclusage communs et de ne répartir le combustible entre les divers générateurs qu'après l'introduction de l'éclusée dans la chambre sous pression. Indépendamment de l'économie de matériel et de personnel de service réalisé, on évite ainsi à peu près complètement tous les risques d'incidents de service résultant de fausses manoeuvres et de défauts d'étanchéité des fermetures.
Dans certains cas, il y a avantage aussi à employer des chambres d' 4clusage de plus grande capacité que ce n'était la règle jusqu'ici@ ces chambres contenant, par exemple, la provision de combustible nécessaire pour une période plus longue; de même on peut prévoir, par exemple, deux de ces dispositifs de charge- ment à grande capacité,lesquels sont alternativement mis en com- munication avec les chambres de refoulement des générateurs. Cette communication entre le générateur et la chambre d'éclusage est alors assurée, de préférence, par l'intermédiaire d'un dispositif spécial de transport, tel qu'une vis transporteuse, à l'aide duquel le combustible est distribué aux divers points de consom- mation.
Bien entendu, même dans ce cas, l'introduction du com- bustible dans la chambre d'où il est distribué entre les divers générateurs peut s'effectuer à l'aide non pas d'une écluse mais d'une presse.
Divers dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé suivant la présente invention sont représentés à titre d'exemple au des- sin ci-joint,
La fig. I représente schématiquement plusieurs générateurs assemblés en une installation comportant un dispositif commun de chargement et d'évacuation desrésidus.
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La fig.2 représente de façon analogue un dispositif conve- nable pour l'hydrogénation simultanée.
Les générateurs 1,2 et 3 sont munis d'un dispositif de chargement commun. Ce dispositif se compose de la chambre d'é- clusage' 4: qu'on peut fermer hermétiquement à sa partie supérieure au moyen d'un couvercle 5. Dans la chambre d'éclusage est dispo- sée unefermeture 6 également hermétique composée d'un cône 6a qu'une timonerie 6b et un contrepoids 6c permet de monter et de descendre et qui, dès que la pression est plus forte dans le compartiment inférieur de la chambre d'éclusage que dans le com- partiment supérieur, s'applique hermétiquement contre la face de joint de la trémie 6d. Du compartiment inférieur de la chambre d'éclusage partent des conduites de chargement 14 aboutissant aux divers générateurs.
Dans les conduites 14 peuvent être disposés des registres servant à régler à volonté la répartition du charbon entre les divers générateurs. La conduite 10 part de l'une des conduites de chargement 14, ou de l'un des générateurs, et aboutit dans le campartiment supérieur de la chambre d'éclusage. Une conduite 11 pennet de laisser échapper du gaz de ce compartiment de la chambre d'éclusage .Dans les conduites 10 et 11 sont inter- calées des vannes d'arrêt 10a et 11a.
L'agent gazéificateur est amené par les conduites 12 dans les générateurs qui se composent d'une paroi 16 en métal à haute résistance par exemple en acier, et d'un revêtement 17 en matière réfractaire. @' évacuation du gaz produit est assurée par les conduites 13. 18 d4signe les ou- vertures d'évacuation des résidus des générateurs. Aces ouvertures font suite des éléments transporteurs! par exemple des vis sans fin 7,qui amènent les résidus de gazéification par les conduites 19 dans le dispositif d'évacuation. Ce dernier est agencé de la même manière que le dispositif de chargement.
Il se compose d'une chambre d'éclusage 15 hermétiquement fermée en bas par le couver- cle 9 et qu'un dispositif 8, également hermétique, subdivise
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en un compartiment supérieur et un compartiment inférieur. Le dispositif 8 peut être réalise de la même manière quele dispositif de chargement, c'est-à-dire se composer d'un cône 8a joignant hermétiquement avec la ironie 8d et susceptible d'être élevé et abaissé au moyen de la timonerie 8b et du contrepoids 8c.
Cependant, il faut ici que l'obturation hermétique entre la face conique et la face de joint de la Ironie 8d s'effectue sous une pression d'application suffisamment élevée, obtenue par exemple par des moyens hydrauliques. Une conduite de gaz 2Q relie la partie inférieure de la chambre d'éclusage 8 avec le générateur ou avec la conduite d'évucation 19, tandis qu'une autre conduite de gaz 21permet d' évacuer le gaz du compartiment inférieur de la chambre d' éclusage . Dans ces deux conduites sont prévus des dispositifs d'arrêt 20a et 21a.
Pour introduire le combustible dans l'écluse 6 on laisse d'abord le gaz s'échapper du compartiment supérieur de la chambre d'éclusage par la conduite¯¯Il jusqu'à ce que la pression régnant dans cette chambre soit à peu près celle de l'atmosphère. Le compartiment inférieur se trouve alors hermétiquement isolé du compartiment d'éclusage supérieur par le cône 6a et l'élément intérieur 6d. On ouvre alors le couvercle 2 et l'on introduit le combustible dans le compartiment d'éclusage supérieur.Apres qu'on a refermé ce dernier au moyen du couvercle 2 on ouvre la vanne 10a incluse dans la conduite 10 et l'on établit dans le compartiment d'éclusage supérieur la mêmepression que dans les générateurs.
On peut dès lors abaisser le cône 6a, de sorte que le combustible tombe du compartiment supérieur dans le compartiment inférieur de la chambre d'éclusage.De là, il se répartit par les conduites 14 entre les divers générateurs. C'est dans ces dernières que s'effectue la gazéification. Elle a lieu grâce à l'introduction d'un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau par la conduite d'amenée 12, l'espace libre formé au-dessous de la saillie 22 de la maçon- nerie assurant une meilleure répartition de l'agent gazéificateur
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L'agent gazéificateur, qui peut contenir, par exemple, de 6 à 10 volumes de vapeur d'eau pour un volume d'oxygène, est introduit par le bas sous une pression de 20 à 50 atmos- phèresà peu près.
Le gaz produit, qui quitte le générateur par la conduite 13, se trouve sensiblement sous la même pres- sion. Les résisdus de gazéification sont amenés par les vis transporteuses 2. des ouvertures d'évacuation 18 dans le com- partiment supérieur de la chambre d'éclusage 15 ou ils s'ac- cumulent sur le cône. Lorsque le compartiment est suffisamment plein, on abaisse le cône et les résidus tombent dans le compar- timent d'éclusage inférieur.
Après qu'on a remonté le cône 8a et qu'on a établi une fermeture hermétique entre les compar- timents inférieur et supérieur de la chambre d'éclusage, on laisse tomber la pression dans le compartiment d'éclusage, inférieur, on ouvre le couvercle 2. et les résidus s'échappent du dit compartiment inf érieur. Ayant refermé le compartiment d'éclusage inférieur et rétabli une pression suffisante par une arrivée de gaz provenant de la conduite 20, on peut évacuer de la même manière une nouvelle quantité de résidus de gazéifi- cation. Les dispositifs de chargement et d'évacuation étant réalisés de cette manière ou de façon analogue, il est doncpos- sible d'effectuer la gazéification en service continu sans dif- ficultés opératoires.
De plus, comme le même dispositif de char- gement et d'évacuation peut desservir toute une série de généra- teurs, le service devient relativement simple.
Lorsque, dans des cas spéciaux, on doit opérer sous des pressions très élevées, à cette gazéification continue on peut aussi préférer une production de gaz intermittente. A cet effet, on laisse tomber la pression dans la chambre de gazéification lorsque la réaction est terminée, on en évacue le résidu et on le recharge de combustible. En ce cas, on peut renoncer à l'é- tablissement d'écluses spéciales.
Si, à la gazéification, on désire associer en même temps
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une action d'hydrogénation exercée sur le combustible, dont la cokéfaction ou la gazéification sont encore incomplètes ou même inexistantes, par l'hydrogène ou analogue contenu dans le gaz produit, il y a avantage à employer le dispositif suivant la fig.
2. Il se compose d'une cuve à en acier, par exemple cylindrique, construite en vue de supporter, suivant les conditions opératoires désirée une pression intérieure de 100 atmosphères parexemple.
Ce cylindre d'acier est intérieurement garni d'un revêtement ré- fractaire et calorifuge et sa cavité se subdivise, de haut en bas, en une zône d'hydrogénation b, une zône de gazéification c et une chambre à cendres d. Au-dessus du cylindre d'acier se trouve un dispositif de chargement a pour l'introduction du combustible.
La chambre à cendres d est munie d'un dispositif f pour l'évacua- tion des cendres. Le dispositif de chargement et d'évacuation peut, dans ces détails, être réalisé de la façon indiquée à la fig. I. Dans les limites de la zône d'hydrogénation b sont ins- tallés des dispositifs de chauffage g , de préférence établis sur le principe du chauffage électrique à résistance, qui portent le combustible à une température favorisant l'hydrogénation après son entrée dans la zone d'hydrogénation. Par la conduite d'amenée h située au-dessous de la zône de gazéification c on fait arriver de l'oxygène, ou de l'air enrichi en oxygène, mélan- gé avec de la vapeur d'eau et, éventuellement, de l'anhydride carbonique.
Les produits gazeux de la gazéification s'échappent à l'extrémité supérieure de la zone d'hydrogénation par la con- duite i pour subir ensuite, dans unappareillage connu et égale- ment sous pression, un traitement complémentaire tel que l'éli- mination de la vapeur d'eau, de l'anhydride carbonique, des hy- drocarbures condensables et des composés sulfurés. On dispose alors d'un gaz épuré comprimé d'avance et ayant une valeur calo- rique appropriée aux usages du gaz ce ville .
On peut aussi, bien entendu, le soumettre encore à d'autres transformations ou l'utiliser à des usages chimiques tels que la synthèse de l'am-
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moniaque,etc.. C'est ainsi que, par exemple, l'oxygène néces- saire pour la gazéification étant tiré de l'air par compression, l'azote obtenu en même temps peut avantageusement être utilisé, avec une partie du gaz produit, pour la synthèse de composés de l'azote.
Toutefois, afin d'augmenter l'action d'hydrogénation, tout ou partie du gaz produit dans la zône de gazéification c peut être évacué entre cette zone et la zone d'hydrogénation par la conduite k et débarrassé d'abord de la vapeur d'eau, de l'anhydride carbonique et des composés sulfurés . Après qu'on l'a porté à la température d'hydrogénation, le gaz ainsi épuré est alors introduit par la conduite i dans la z8ne d'hydrogéna- tion. Les produits de lhydrogénation peuvent alors être évacués de la chambre d'hydrogénation par une conduite spéciale, ou, mélangés aux gaz tonnés dans la zone de gazéification, par la conduite k.
Dans ce cas, il se produit une circulation fermée d'une partie des gaz chargés d'hydrogène à travers la zone d'hydrogénation b et l'appareillage pour l'élimination des produits d'hydrogénation, de l'anhydride carbonique et de l'hy- drogène sulfuré. Toutefois, les deux gaz peuvent aussi être soumis séparément à ces opérations d'épuration.
De même que la productiondu gaz, les réactions d'hydrogé- nation peuvent être accélérées en ajoutant au combustible des substances catalytiques ou accélératrices telles, par exemple, que des composés des métaux alcalins, du calcium ou du fer. Il y a particulièrement avantage à utiliser des substances addition- nelles susceptibles de se volatiliser aux hautes températures régnant dans la zone de gazéification et que les gaz fornés ra- mènent dans la zône d'hydrogénation, à l'état extrêmement dissé- miné, sous forme d'un nuage.
De plus, il y a parfois avantage à introduire dans la chambre d'hydrogénation des huiles résiduelles, des phényles et autres substances produites sur place ou d'origine extérieur,
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substances qu'on peut ainsi transformer en huiles plus légères et en gaz de grande valeur sans frais spéciaux.
Le gaz produit par le procédé suivant l'invention se trouve déjà sous une pression élevée,par exemple de 20 atmosphères.
Il s'ensuit que la condensation de la vapeur d'eau contenue dans le gaz s'effectue,lors du refroidissement et de 11 épuration de ce dernier, à une température bien plus élevée que précédem- ment. Pour la condensation onpeut employer des réfrigérateurs à surface ou à mélange. Avec le condensat on peut avantageu- sement produire une vapeur à moyenne pression que l'on amène , par exemple par compression, à la pression de gazéification et qu'on réintroduit dans le générateur.
Si le gaz produit suivant l'invention est destiné à la synthèse de l'ammoniaque ou à l'hydrogénation, il y a avantage à rechercher une teneur en hydrogène aussi élevée que possible, On y parvient, suivant l'invention, en n'accordant à l'agent gaféificateur ( du fait qu'on l'amène à traverser rapidement le combustible ) qu'un temps relativement court pour réagir avec celui-ci, ce qui diminue encore la réduction de l'anhydride car- bonique en oxyde de carbone et empêche autant que possible la formation d'hydrocarbures par fixation d'hydrogène. On peut ainsi produire un gaz composé d'hydrogène et d'anhydride carbonique dans une proportion atteignant 80% environ.
Naturellement, on peut aussi modifier dans le sens désiré et d'une manière déjà connue la composition du gaz par une gazéification incomplète du combustible ou encore par évacuation partielle du combustible débarrasséde gaz.
En vue de la gazéification à l'oxygène sous pression normale , il était courant jusqu'ici de séparer l'oxygène de l'air.
L'oxygène ast alors obtenu sous la pression normale et il faut, pour l'introduire dans le générateur , le comprimer à la pression voulue. Toutefois, il est parfois avantageux de produire l'oxy- gène nécessaire pour la gazéification par électrolyse de
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l'eau -sous pression. L'oxygène est alors obtenu directement sous une pression qui peut correspondre à celle de la gazéifica- tion, rendant inutile la compression sans cela nécessaire. En même temps, l'hydrogène obtenu sous pression peut être utilisé pour la valorisation du gaz produit ou de celui qu'on introduit dans la zône d'hydrogénation ou encore pour l'hydrogénation directe.
Le procédé suivant l'invention permet de produire un gaz fort de grande valeur ayant une composition analogue à celle du gaz d'éclairage ainsi qu'un rendement appréciable en huiles lé- gères. En réglant convenablement les conditions des opérations, on peut, suivant les conditions du marché, orienter l'activité de l'installation davantage vers la production du gaz ou vers Çelle des huiles. Bien qu'on obtienne directement un gaz ayant la pression nécessaire pour les besoins de la consommation à distance, aucun autre travail de compression ne s'impose que celui des quantités)relativement minimes de l'oxygène consommé dans le procédé.
REVENDICATIONS.
Procède et dispositif pour la production de gaz fort et éventuellement des hydrocarbures liquides par gazéification de combustibles bitumineux ou de résidus de distillation sèche, caractérises en ce que :
1 ) La gazéification s'effectue sous pression élevée en employant un agent gazéificateur composé d'oxygène ou d'air enrichi en oxygène et de quantités abondantes de vapeur d'eau.
2 ) A l'agent gazéificateur on ajoute de la vapeur d'eau en quantités telles que la réaction de gazéification se produise à des températures de 600 à 900 C. et que le carbone gazéifié soit transformé en majeure partie en anhydride carbonique.
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