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" La gazéification du charbon."
La présente invention se rapporte à la gazéification de substances carbonées. Elle concerne plus particulièrement un procédé perfectionné pour maintenir la température dans le générateur. Suivant'la présente invention, la température dans le générateur, tel qu'un générateur de gaz à l'eau par exemple, est maintenue par le retrait d'une partie de la substance car- bonée hors du générateur et le passage de delle-ci dans une conduite de transfert qui est en contact avec l'air pendant un laps de temps relativement court.
En opérant de cette maniè- re, on est assuré d'obtenir une production d'anhydrndccarboni- que maximum en comparaison avec celle.d'oxyde de carbone don- nant une production maximum de chaleur pour la quantité de sub- 'stance carbonée mise en circulation. on connalt bien la technique du traitement des substances carbonées tel que le charbon avec la vapeur pour la
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production de gaz à l'eau. Dans cette réaction endothermique, le carbone réagit avec la vapeur pour produire de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone. Les problèmes rencontrés dans une réaction de gazéification de charbon sont la transformation en coke du charbon concassé ou des restes de charbon en excès, la formation de gaz à l'eau à partir de coke et de vapeur, et la fourniture de chaleur pour la fabrication de gaz à l'eau.
La présente invention concerne plus particulièrement ce der- nier problème.
Conformément à cette invention la température dna s s le générateur de gaz à l'eau est maintenue par le retrait d'u- ne partie' de la substance carbonée hors du générateur, la com- bustion d'une partie de cette substance retirée dans des con- ditions telles qu'elle produise une quantité maximum d'anhydri- de carbonique et la remise dans le cycle du résidu chauffé vers la zone de génération. Ceci est extrêmement souhaitable parce que , dans la combustion donnant de l'anhydride carboni- que, on produit environ trois fois autant de chaleur que dan-s la combustion donnant de l'oxyde de carbone (94,0 vs. 26,4 gran- des cal. / mole de charbon), diminuant.de cette façon la quan- tité de carbone et d'air nécessaire à la production d'une quan- tité donnée de chaleur utilisable.
Puisque l'équilibre en pré- sence de carbone favorise beaucoup la formation d'oxyde de carbone aux températures auxquelles la chaleur doit être pro- duite, on peut effectuer cette opération uniquement en diminuant la chance de réaction entre le gaz et les phases solides de façon à empêcher la réaction secondaire plus lente C + C02 zeo 2C0, tout en permettant à la réaction primaire beaucoup plus rapide'C + 02 C02 de se poursuivre.
Le procédé suivant la présente invention peut être rapidement compris si l'on se réfère au dessin illustrant une modification dudit procédé.Une substance carbonée, comme par
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exemple du charbon ou du coke est enlevéede la trémie à char- bon (1) par la conduite (2), est introduit dans le générateur de gaz à l'eau (3) par la conduite (4). On introduit de la va- peur dans la conduite (4) par la conduite (5). La quantité de charbon ou de coke introduite dans le générateur de gaz à l'eau est commandée au moyen d'une soupape à tiroir.
Le générateur de gaz à l'eau est maintenu à une pression comprise entre environ la pressilon atmosphérique et 100 livres/pouce carré de gaz tandis que la température est maintenue entre environ 1500 F. à 2100 F. La température es maintenue dans le générateur de gaz à l'eau (3) de la fa- çon décrite ci-dessous. Les produits de réaction sont retirés par le haut du générateur (3) par une conduite (7) et introduits dans une zone de séparation (8) dans laquelle les produits carbonés ou cendreux sont séparés et enlevés par la conduite (9). Les produits de réaction du gaz à l'eau sont enlevés u système au moyen de la conduite (10) et traités suivant toute manière appropriée.
Il peut être souhaitable de remettre dans le cycle les produits cendreux séparés dans la zone (8) auquel cas ces produits sont enlevés par une conduite (11) et remis dans le cycle vers la zone de génération (3). Des quantités suffisantes et supplémentaires de vapeur peuvent être intro- duites par une conduite (12). Des soupapes à tiroir (13) et (14) commandent la quantité de cendres passant respectivement au travers des conduites (11) et (9).
Conformément à cette invention, des substances car- bonées sont détournées de la zone du générateur de gaz à l'eau (3) par une conduite (15). La quantité de substances carbonées détournée est commandée au moyen d'une soupape à tiroir (16).
De l'air est introduit par une conduite (17) et l'air et les substances carbonées passent à travers une conduite relative- ment courte (18) afin que le temps de contact entre les sub-
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stances carbonées et l'air soit relativement court. Les pro- duits de réaction sont introduits dans la zone de séparation à cyclone (19) dans laquelle le gaz de fumée chaud est séparé et enlevé par une conduite (20). Ces gaz peuvent être traités de quelque manière utile comme, par exemple, passés dans des échangeurs de chaleur. Les substances carbonées non brûlées sont séparées dans une zone de séparation (19), retirées par une conduite (21), de la vapeur est ajoutée par une conduite (22) et les substances carbonées chauffées retournent alors vers la zone du générateur de gaz à l'eau (3) par la conduite (4).
Le procédé de la présente inventimn peut être modi- fié dans de larges limites. L'invention peut être adaptée à. tout procédé dans lequel on désire s'assurer la quantité ma- ximum de chaleur par la combustion de matières carbonées tel- les que du charbon. L'invention est cependant spécialement a- daptée à une réaction de générateur de gaz à l'eau dans laquel- le on désire maintenir la température dans la zone du généra- teur dans un intervalle fixe.
Conformément à la présente invention, on met du char- bon ou du coke en contact avec de l'air pendant un laps de temps relativement court, ce qui donne pour résultat la pro- duction maximum d'anhydrde carbonique et la production minimum d'oxyde de carbone. Donc, pour maintenir la température dans la zone du générateur, il est possible de mettre en circulation une plus petite quantité de matière carbonée, qu'on ne pourrait le faire autrement dans le cas où l'équilibre entre l'anhy- dride carbonique et l'oxyde de carbone serait atteint.
Le temps de contact entre l'air et le charbon peut être considérablement modifié. Cependant il est essentiel que le temps de contact soit inférieur à.secondes de préférence, moins d'une seconde. Il est particulièrement désirable de met-
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tre en contact l'air et le coke pendant moins de 0,7 secondes à une température de l'ordre d'environ 1600 F. à 2200 F.
La présente invention sera mieux comprise grâce à l'exemple suivant illustrant des modifications de celie-ci.
EXEMPLE I
On a effectué différentes opérations dans lesquel- les l'air et le coke ont été mis en contact pendant des pério- des de temps indiquées. Les résultats de ces opérations sont les suivants :
EMI5.1
<tb> Oper. <SEP> Oper. <SEP> Oper. <SEP> Oper. <SEP> Oper.
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1 <SEP> 2 <SEP> 3 <SEP> 4 <SEP> 5
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<tb> Temps <SEP> de <SEP> contact <SEP> (sec.) <SEP> ,66 <SEP> ,56 <SEP> ,56 <SEP> ,53 <SEP> ,10
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<tb> Température <SEP> F <SEP> 1725 <SEP> 1900 <SEP> 1700 <SEP> 1900 <SEP> 1800
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<tb> Analyse <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de
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<tb> fumée <SEP> - <SEP> mol <SEP> %
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<tb> co2 <SEP> 18,3 <SEP> 14,4 <SEP> 18,2 <SEP> 16,3 <SEP> 3,6
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<tb>
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<tb> CO <SEP> 3,1 <SEP> 9,7 <SEP> 3,8 <SEP> 6,4 <SEP> 27,0
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<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb> 02 <SEP> 0,0 <SEP> 0,1 <SEP> 0,0 <SEP> 0,2 <SEP> 0,0
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<tb>
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<tb> N2 <SEP> 78,6 <SEP> 75,8 <SEP> 78,0 <SEP> 77,1 <SEP> 69,
4
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<tb> % <SEP> C02 <SEP> dans <SEP> CO <SEP> + <SEP> C02 <SEP> 86 <SEP> 60 <SEP> 83 <SEP> 72 <SEP> 12
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<tb> %, <SEP> C02 <SEP> dans <SEP> CO <SEP> + <SEP> C02 <SEP> à
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<tb> équilibre <SEP> pour <SEP> C02
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<tb> + <SEP> ==== <SEP> 2CO <SEP> 1,5 <SEP> 0,25 <SEP> 2,8 <SEP> 0,25 <SEP> 0,50
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De ce qui précède, on voit aisément qu'en opérant conformément à la présente invention, on sera assuré d'avoir des améliorations sensibles pour des temps inférieurs à une seconde environ.
Le pourcentage de CO2, par exemple, dans le total anhydride carbonique + oxyde de carbone varie de 60 à 86% lorsque le temps est de 0,5 - 0,7 secondes, alors que lors- qu'on fait usage d'un temps de contact relativement long (10 secondes) le pourcentage d'anhydride carbonique comparé à l'anhydride carbonique + oxyde de carbone est d'environ 12.
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Les nombres de la dernière ligne indiquent le ; de CO2, dans CO + C02, qui en résultera pour chaque température lorsque de longs temps sont tolérés pour la réaction.
Le procédé de la présente invention ne doit pas être limité par aucune théorie au sujet du mode d'opération mais uniquement dans et par les revendications suivantes dans lesquelles on désire revendiquer toute nouveauté pour autant que lestechniques antérieures le permettent.
REVENDICATIONS
1. Un procédé perfectionné pour maintenir la tempé- rature, dans une zone de réaction, d'une réaction endothermi- que dans laquelle des substances carbonées à l'état fluide sont soumises à une réaction, comprenant le retrait d'une par- tie desdites substances carbonées hors de la zone de réac- tion, la mise en contact de celles-ci avec de l'air dans des conditions de combustion, pendant un laps de temps relativement court, la séparation des gaz de réaction et le retour des substances carbonées chauffées dans la zone de réaction.