<Desc/Clms Page number 1>
Procédé permettant d'influencer l.a composition du gaz de gazogène ou du gaz à l'eau.
Dans l'industrie des gazogènes, il est souvent souhaitable de pouvoir influencer la composition du gaz de gazogène produit. Cest ainsi qu'avec certaines sortes de charbon dont les scories ont par exemple un point de fusion peu élevé, on peut procéder à la gazéification uniquement avec un grand excès de vapeur, en conséquence la teneur en hydro- gène et en acide carbonique que présente le gaz de gazogène produit est très élevée. Or, cela exerce souvent un effet nuisible, notamment quand on utilise le gaz pour chauffer des foursMartin,d'une part parce que la teneur élevée en acide carbonique réduit fortement la vitesse de combustion du ga.z, et d'autre part parce que la teneur élevée en hydrogène exerce, comme on sait, une influence nuisible sur le four.
En consé- quence, il est souhaitable, dans ces cas, de réduire la teneur @
<Desc/Clms Page number 2>
du gaz de gazogène en hydrogène et en acide carbonique. Par contre, dans d'autres cas, notamment lors de la fabrication du gaz à l'eau, par exemple lors de la préparation d'un gaz de synthèse ou lors de l'hydrogénation, il est souhaitable de pouvoir élever la teneur en hydrogène du gaz de gazogène.
Dans certains cas, il peut également être nécessaire d'élever la teneur en méthane du gaz de gazogène, c'est-à-dire de-métha- niser le gaz.
D'après ce qui ressort déjà des exemples précités, la composition du gaz de gazogène doit être influencée, dans les différents cas, dans des conditions entièrement différen- tes. Or, jusqu'ici, on ne disposait pas encore d'un procédé ,au moyen duquel on peut influencer avec succès le générateur même de gaz d'une manière simple et peu coûteuse et qui sa- tisfâsse- aux conditions imposées. Le but de la présente in- vention est de réaliser un procédé de ce genre.
Le principe fondamental de la présente invention consiste en ce qu'on introduit dans une zone du générateur de gaz, qui fait suite à la zone de gazéification, et en général assez haute, des gaz additionnels produits à l'extérieur du générateur, et dont la température et la composition satisfont aux conditions imposées.
A cet effet, et conformément au prin- cipe du brevet belge N . 375.200, du 22 novembre 1930, on fait brûler complètement ou en partie un combustible de nature quelconque, dans une chambre de combustion spéciale, séparée, dans l'espace, du gazogène, mais réunis étroitement et organi- quement à ce gazogène, tout en introduisant simultanément la quantité de vapeur d'eau nécessaire le cas échéant pour exercer l'influence, la combustion se faisant avec de l'air, de l'oxy- gène, ou de l'air qu'on a enrichi en oxygène, puis on introduit le mélange de gaz et de fumée formé dans une zone de la colonne de charbon du gazogène qui fait suite à la zone de gazéifica- tion, et dont la température est plus basse que celle de cette zone de gazéification, tandis que par l'action de ce mélange
<Desc/Clms Page number 3>
de gaz et de fumée il se produit,
suivant les conditions im- posées, un enrichissement ou un appauvrissement du gaz de ga- zogène, produit dans la zone de gazéification,en acide carbo- ni-que, en hydrogène, en oxyde de carbone ou en méthane.
Par conséquent, les gaz de funée destinés à être introduits selon la présente invention ne constituent pas un -agent de gazéification, c'est-à-dire un agent servant à gazéi- fier le carbone solide, mais au contraire un agent permettant d'exercer une influence et destiné à permettre la préparation dans le gazogène même, et à partir du gaz primaire produit dans ce gazogène, d'un gaz secondaire, principalement par des réactions en phase gazeuse.
Du fait que les quantités proportionnelles de combus- tible, d'agent de combustion et le cas échéant de vapeur d'eau destinées à être introduites dans la chambre de combustion qui précède le gazogène sont réglées suivant le combustible à utiliser,suivant la température désirée pour le mélange de gaz et de pumée, et suivant le résultat à obtenir par l'influ- ence à exercer, on peut modifier entre de larges limites la composition finale du gaz de gazogène. C'est ainsi qu'on peut opérer, .dans la chambre .de combustion, avec un excèsde combus- tible, ou d'air, ou d'oxygène, ou de vapeur d'eau.
Lorsque c'est nécessaire, on peut également introduire un mélange de gaz et de fumée dans plusieurs zones du gazogène, et on peut affecter, à cet effet, d'une manière avantageuse, à chaque zone d'introduction une chambre spéciale de combustion.
Dans la chambre de combustion qui précède le gazogène, on peut utiliser des combustibles solides, liquides ou gazeux de nature quelconque, et également des menues de charbon, de la sciure de bois,de l'huile ou du goudron. Il est particulière- ment avantageux d'utiliser les quelques gaz du gazogène. Mais si on veut obtenir une élévation de la teneur en hydrogène, on peut obtenir les résultats les meilleurs éventuellement avec les
<Desc/Clms Page number 4>
qualités de charbon solide les plus quelconques, par exemple avec de la tourbe brute, étant donné que la teneur élevée de ces combustibles en eau et en hydrogène influence dans le sens voulu la composition du mélange de gaz et de fumée.
Le procédé de la présente invention va être décrit à l'aide d'un exemple relatif à la gazéification d'un charbon dont les scories ont un point de fusion bas, ou à la produc- tion de gaz Mond. Dans ce cas, le gaz de gazogène produit peut avoir par exemple la composition suivante :
EMI4.1
C02 15. eo,
EMI4.2
<tb> CO <SEP> 18. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb> H2 <SEP> 21. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 3. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 43. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100. <SEP> 0%
<tb>
Un gaz avec une teneur aussi élevée en hydrogène se forme, comme on sait, dans le cas où. on introduit dans le gazogène, avec l'air de gazéification, de la vapeur d'eau en excès qui se transforme, dans les zones plus élevées et plus froides du gazogène, en présence de l'oxyde de carbone déjà formé, suivant la réaction réversible connue:CO+H2O= CO2+H2
Ce gaz doit alors être sounis à une influence qui réduit la proportion d'hydrogène et d'acide carbonique.
Dans ce cas, le problème consiste donc à empêcher ou à freiner la réaction réversible précitée. A cet effet, il faut introduire une quantité additionnelle de chaleur dans la zone du gazogène dans laquelle la réaction réversible aurait lieu, ce qui, non seulement, empêche la réaction précitée, mais favorise égale- ment la réduction de la vapeur d'eau en excès. La composition voulue pour le gaz final indique alors, par des calculs thermo- chimiques simples, les quantités de chaleur qui doivent être
<Desc/Clms Page number 5>
introduites dans la zone correspondante du gazogène pour résoudre le problème précité.
.Cet apport de chaleur peut s'effectuer, selon la présente invention par le fait qu'on introduit une partie du gaz de gazogène produit, dans la chambre de combustion précédente et qu'on l'y brûle incomplètement avec un volune d'air dont la teneur en oxygène suffit simplement à la combus- tion de l'hydrogène. Une telle combustion est possible parce que l'hydrogène comporte, comme on sait, parmi les constituants du g.az de gazogène, la vitesse de combustion la plus grande.
Le gaz de funée qui se forme a alors à peu près la composition suivante:
EMI5.1
<tb> CO2 <SEP> 11%
<tb> CO <SEP> 135
<tb>
<tb> H2O <SEP> 15%
<tb>
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 2%
<tb>
<tb> N2 <SEP> 59%
<tb>
<tb> 100%
<tb>
On introduit ce gaz, qui contient, en dehors de l'acide carbonique, de l'eau et .
de l'azote, également de l'oxyde de carbone et du méthane non brûles, et dont la température est d'environ 1000 C, dans la zone du gazogène ou règne une température comprise entre 800 et 1000 C. La teneur du gaz de fumée en oxyde de carbone et en méthane reste alors invariable lorsque le gaz traverse le gazogène, et en même temps on empê- che la conversion de l'oxyde de carbone qui monte vers le haut, aprèsque la zone de combustion du gazogène s'est étendue vers le haut par suite de l'apport additionnel de chaleur.
En même temps., une partie de l'excèsde vapeur d'eau qui s'élève et de la vapeur d'eau ¯du gaz de funée entre en réaction avec le carbone contenu dans le combustible charge, ce qui a pour effet qu'il se forme d'autres quantités d'oxyde de carbone et d'hy-
<Desc/Clms Page number 6>
drogène.
En conséquence, lors de l'introduction d'un volume de gaz de fumée, calculé et formé de la manière qui vient d'être décrite., on peut modifier la composition initiale, ci-dessus indiquée, du gaz de gazogène, de façon qu'il sorte de ce gazogène un gaz ayant la composition suivante:
EMI6.1
<tb> CO2 <SEP> 7. <SEP> 0%
<tb>
<tb> CO <SEP> 26. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb> H2 <SEP> 18. <SEP> 0%
<tb>
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 2. <SEP> 8%
<tb>
<tb>
<tb> N2 <SEP> 46. <SEP> 2%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> 100. <SEP> 0%
<tb>
Si on procède à la combustion non pas avec de l'air, mais avec de l'oxygène, on peut obtenir des résultats encore plus favorables.
Si on veut au contraire s'efforcer d'influencer la composition d'un gaz à l'eau produit dans un générateur ordi- naire de gaz à l'eau, ou dans un générateur de gaz à l'oxygène, où la gazéification du combustible s'effectue avec de l'oxygène, dans un sens tel que la teneur en hydrogène du gaz à l'eau soit augmentée, on est en face d'un problème contraire, préci- sément parce que la réaction réversible, c'est-à-dire la réac- tion de l'oxyde de carbone avec la vapeur d'eau doit être fa- vorisée.
Dans ce cas, on procède, dans la chambre de combus- tion montre en avant, à une combustion complète du combustible primaire, par exemple d'une partie du gaz de gazogène qu'on a fait arriver dans cette chambre, cette combustion étant assurée avec avantage au moyen d'oxygène ou d'air qu'on a enri- chi en oxygène, tandis qu'il faut faire arriver dans la chambre de combustion, par saturation de l'agent de combustion, une quantité telle de vapeur d'eau que-la température des gaz de funée atteigne une valeur à laquelle la réaction réversible peut se produire dans le gazogène.
Cette température est en tout cas inférieure à 800 C. Le gaz de funée produit, qui se
<Desc/Clms Page number 7>
compose presque exclusivement d'acide carbonique, de vapeur d'eau et éventuellement d'un peu d'azote, est alors introduit dans une zone du,gazogène où règne une température favorable à la réaction réversible précitée, c'est-à-dire une tempéra- ture intérieure à 800 C.
Si le gaz de gazogène présentait initialement par exemple la composition I indiquée ci-après, par l'influence citée en dernier lieu et conforme à la présente invention, on peut obtenir que le gaz présente la composition finale II suivante :
EMI7.1
<tb> I <SEP> II
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 1.0% <SEP> 22.6$
<tb>
<tb> CO <SEP> 58.0% <SEP> 23. <SEP> 4%
<tb>
<tb> H2 <SEP> 32.0% <SEP> 47.0
<tb>
EMI7.2
Chez 5. 'v. 9 ô
EMI7.3
<tb> Cn <SEP> Hm <SEP> 0. <SEP> 8% <SEP> 0.6%
<tb>
<tb> N2 <SEP> 3. <SEP> 2% <SEP> 2.5%
<tb>
<tb> 100. <SEP> 0% <SEP> 100.0%
<tb>
Dans la composition finale II, le rapport entre la teneur en hydrogène et la teneur en oxyde de carbone est égal à 2, de sorte que le gaz final convient d'une manière toute spéciale, après élimination totale ou partielle de l'acide carbonique, à la synthèse de l'essence.
Dans certains cas, notamment dans les générateurs de gaz à l'oxygène de grand débit, comme, par exemple dans les gazogènes qui fonctionnent suivant le¯principe du brevet précité, il peut arriver toutefois que la vitesse de réaction de l'oxyde de carbone ne puisse suivre le rythme auquel arri- vent les quantités de gaz qui montent en venant du bas. Dans ces cas, il est avantageux de mélanger, au combustible chargé dans le gazogène, des substances contenant des oxydes des
<Desc/Clms Page number 8>
métaux du groupe du fer, comme des minerais de fer, des batti- tures et des produits analogues, et favorisant, par leur action catalytique, la formation d'hydrogène au détriment de l'oxyde de carbone.
Dans ce procédé, les oxydes métalliques ajoutés au combustible,comme l'oxyde de fer, sont réduits dans la zone inférieure du gazogène, en raison de la température éle- vée qui règne dans cette zone,. et de l'atmosphère réductrice, et ils fournissent les métaux correspondants, comme le fer métallique, ce qui permet de réduire le prix de revient de la production du gaz.
Au moyen d'autres substances connues de contact, comme des copeaux de nickel, des sels de nickel ou de cobalt ou d'autres substances imprégnées de ces agents connus de con- tact, et également par du charbon ou du coke, et le cas échéant par un réglage correspondant des valeurs de la pression dans le gazogène, on peut également obtenir une augmentation de la teneur en méthane, c'est-à-dire la méthanisation du gaz de gazogène. Par l'influence exercée selon la présente invention en utilisant des substances correspondantes de contact, on peut obtenir par exemple qu'un gaz qui présentait initialement la composition I ci-dessus indiquée présente la composition finale III indiquée ci-après.
Si on élimine ensuite, par exem- ple jusqu'à 4%, l'acide carbonique contenu dans un gaz ayant cet- te composition III, ou si on élimine cet acide carbonique d'une autre manière, on obtient un gaz qui présente à peu près la composition IV indiquée ci-aprés, et le pouvoir calorifique également indiqué ci-après, et qui se(rapproche par conséquent du gaz de ville.
EMI8.1
<tb>
III <SEP> IV
<tb>
<tb> CO2 <SEP> 31.5% <SEP> 4.0%
<tb>
<tb> CO <SEP> 19.4$ <SEP> 27.1%
<tb>
EMI8.2
H2 6. 3j Z7. Oe Pouvoir calo-
EMI8.3
<tb> CH <SEP> 18.4% <SEP> 25.9% <SEP> rifique
<tb> 4 <SEP> 4650 <SEP> Cal.
<tb>
CnHm <SEP> 0.9% <SEP> 1.1%
<tb>
<tb> N2 <SEP> 3.5% <SEP> 4.9%
<tb>
<tb>
<tb> @ <SEP> 100.0% <SEP> 100.0$
<tb>
<Desc/Clms Page number 9>
Le procédé de la présente invention joue également un rôle important, notamment dans la gazéification par de l'oxygène, dans le cas où il faut gazéifier une variété de charbon à teneur élevée en humidité, pour la gazéification et le séchage duquel la chaleur contenue dans le volume de gaz relativement réduit qui se forme dans la zone de gazéifi- cation du gazogène n'est pas suffisante.
Mais si on introduit, selon la présente invention, dans une zone plus élevée du gazogène, un mélange additionnel de g,az èt de fumée, cela permet, grâce au volume de gaz augmenté de cette façon d'éli- miner la teneur élevée du charbon en eau à une température correspondante, et d'obtenir par conséquent la composition totale voulue pour le gaz.
REVENDICATIONS.
---------------------------- l.- Procédé permettant d'influencer la composition du gaz de gazogène ou du gaz à l'eau dans le gazogène, ca- ractérisé par le fait qu'on brûle un combustible quelconque avec de l'air, de l'oxygène, ou de l'air enrichi en oxygène, dans une chambre de combustion spéciale, séparée, dans l'espace, du gazogène, mais organiquement reliée à ce gazogène, tout en' introduisant simultanément un,volume de vapeur d'eau éventuel- lement nécessaire à l'influence qu'on veut exercer, et qu'on introduit le mélange de gaz et de funée, formé dans cette chambre, dans une zone du gazogène qui fait suite à la zone de gazéification, et dont la température est inférieure à celle de cette zone de gazéification,
tandis que dans cette zone d'introduction il se produit, sous l'action de ce mélange de g,az et de fumée, suivant les conditions imposées,un enrichisse- ment ou un appauvrissement en acide carbonique, en hydrogène, en oxyde de carbone, ou en méthane, du gaz de gazogène produit dans la zone de gazéification.