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Publication number: BE489265A
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Description


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  PROCEDE DE GAZEIFICATION SOUTERRAINE POUR LA 
PRODUCTION CONTINUE IN SITU DE GAZ A   L'EAU   
Il est connu de surchauffer la vapeur en vue d'augmenter le rendement en gaz à l'eau. 



   Il a d'autre part été proposé de gazéifier en continu certains combustibles, éventuellement briquettes, dans des ga- zogènes spéciaux à l'aide de vapeur surchauffée recyclée, 
La présente invention est relative à un procédé dans le- quel la gazéification de la houille est effectuée ih situ, de façon continue, par la vapeur surchauffée. 



   En variantes,de l'acide carbonique, produit par combustion   d'une/partie   du gaz, éventuellement in situ, éventuellement par l'oxygène industriel, en provenance d'une source extérieure ou de la conversion catalytique partielle ou totale du gaz de ga- zéification, peut être employé en remplacement total ou partiel de la vapeur, 
La surchauffe de la vapeur jusqu'aux températures maxima pratiquement réalisables ne suffit pas pour apporter à la réac- tion la chaleur nécessaire.

   En effet, prenant le cas simplifié où la production du gaz à l'eau se ferait suivant la réaction (1) C +   H20 =     H2 +   CO - 32 la surchauffe de la vapeur à 1.000  n'apporte que 9 K.cals en- viron, soit environ le tiers de la quantité qui serait néces-   @   

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 saire pour maintenir la réaction. 



   A des températures plus élevées, le déficit de chaleur di- minue ; ainsi, à   2.000 ,   la chaleur apportée par la surchauffe de la vapeur serait de environ 21 K.cals. La réaction devient ainsi moins déficitaire, sans toutefois devenir autonome. De pareilles températures de surchauffe sont toutefois difficiles à réaliser. De plus, une partie de la chaleur sensible apportée par la vapeur sert à amener le charbon à la température initiale   de réaction ; partie n'est toutefois pas très considéra-   ble, vu que le charbon est préchauffé par échange de chaleur avec le mélange gazeux de réaction. 



   D'autre part, la température dans le gazogène souterrain est rapidement abaissée du fait de la réaction endothermique, pour atteindre la zone dans laquelle la réaction de "basse tem- pérature" devient prédominante, à savoir, la réaction (2) C + 2H20 = 2H2 + C02 - 21. 



    C'est-à-dire   que la composition du gaz que l'on pourra recueil- lir sera essentiellement conforme à cette équation, le gaz con- tenant, en l'absence d'azote, 20 à 30 % d'acide carbonique et très peu d'oxyde de carbone. Ce gaz est inutilisable tel quel et doit être soumis à un traitement qui élimine l'acide carboni- que. Comme d'autre part les vitesses de réaction deviennent faibles dans les régions inférieures d'incandescence, on ne peut guère compter utiliser que la chaleur sensible au-dessus de 700 à 800 . La chaleur utilisable, dans le cas de la surchauffe à   1.200    par exemple, est donc de 5 K.cals environ.

   Cette quan- tité de chaleur n'est que de un quart de celle qui serait né- cessaire pour convertir toute la vapeur suivant l'équation (2), qui est celle à laquelle correspondra l'équilibre quand la réac- tion se congèlera par suite de l'abaissement de la température. 



  Les trois quarts de la vapeur n'auront donc pas été convertis et, pour recueillir le gaz, qui sera à haute teneur en acide carbonique, il faudra condenser ce grand excédent de vapeur, 

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 ce qui rendra le procédé coûteux en vapeur, même si l'on applique des procédés de récupération par évaporation sous vide et thermocompression ; dans ce cas en effet l'appareillage auxi- liaire devient très coûteux et son amortissement, joint aux per- tes, grève le prix de revient de la calorie-gaz. 



   En réalité, le procédé est encore moins avantageux du fait de la déperdition de la chaleur in situ, et l'excédent de cha- leur qui est nécessaire mais qui n'est pas utilisé à la gazéifi- cation est donc encore plus considérable. 



   Ce procédé peu satisfaisant peut être amélioré, suivant la présente invention, par recyclage du mélange gaz-vapeur. Ce système consiste à resurchauffer le mélange recyclé et à   le   réintroduire, en cycle fermé, dans le gazogène souterrain. 



   L'effet de cette façon de procéder est que le mélange re-   cyclé est plus riche en gaz et plus pauvre en vapeur ; la   chaleur sensible apportée au gazogène souterrain par surchauffe du mélange représente une fraction plus élevée de la chaleur de réaction, et peut, dans le cas d'un recyclage suffisamment in- tensif, suffire pour convertir pratiquement la totalité de la vapeur ; que l'abaissement de température dû à la réaction est moindre, et que, suivant l'intensité du recyclage, la tempéra- ture dans la zone postérieure de réaction peut être maintenue à un niveau suffisamment élevé pour que la réaction (1) prédomine, ce dont il résulte la production d'un gaz à faible teneur en    acide carbonique, utilisable tel quel ;

   le gaz, qui est sou-   tiré du circuit de recyclage sur la partie du circuit comprise entre la sortie du gazogène souterrain et le surchauffeur, con- tient un faible excédent de vapeur par rapport au système sans recyclage, et, dans le cas le plus avantageux, ne contient es- sentiellement pas d'excédent de vapeur. 



   Il n'en subsiste pas moins que l'amenée, à l'origine du gazogène souterrain, de la vapeur, ou du mélange gaz-vapeur, surchauffés à des températures d'incandescence élevées, présente 

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 des difficultés techniques considérables, qui seront d'autant plus grandes que la veine soumise à gazéification sera située à une profondeur plus grande. 



   Pour remédier à ces difficultés, et d'après la présènte in- vention, la vapeur ou le mélange gazeux recyclé, éventuelle- ment préchauffé et éventuellement surchauffé par échange continu ou discontinu de chaleur avec des gaz brûlés d'un foyer à char- bon ou de brûleurs à huile ou à gaz, est surchauffé au niveau final désiré par surchauffe interne, à l'origine du gazogène souterrain. Le comburant utilisé à cet effet peut être de l'air, ou de l'air enrichi en oxygène, ou de l'oxygène indus- triel.

   Eventuellement un brûleur auxiliaire de surchauffe ali- menté en gaz, notamment avec le gaz produit in situ, ou en huile combustible et en air ou oxygène, sert à amorcer et à maintenir l'incandescence à l'origine du gazogène souterrain de façon à assurer l'inter-combustion du comburant et du mélange gazeux re- cyclé riche en composants exothermiques, vapeur et/ou acide carbonique. 



   La technique utilisée pour réaliser le système est décrite dans des brevets antérieurs, à savoir, dans les brevets belges   484.059,   469.188, 470.772, 471.877, 473.251, 473.252,   477.245,   480.131. 



   La surchauffe interne peut être répétée en plusieurs points du circuit souterrain dans le gazogène souterrain pro- prement dit, par le procédé des adductions étagées d'oxygène ou de comburant à exothermicité réglée, comme d'après les bre- vets belges Anvers 31.640 (18.10.48) et Anvers 31.592 (16.9.48). 



  Le procédé peut être combiné avec l'inversion systématique du circuit de gazéification, suivant les brevets cités. 



   La combinaison du recyclage du mélange gazeux et de la surchauffe interne dans le gazogène souterrain proprement dit, éventuellement avec inversion systématique, a pour effet ; 1) de maintenir la température dans le   gsogène   souterrain dans 

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 la zone où prédomine la réaction qui produit du gaz riche en CO et pauvre en   CO@.   soit un gaz directement utilisable; 
2) d'assurer la conversion essentiellement complète de la vapeur à chaque cycle;   3)   de permettre de prélever un gaz essentiellement sec, et de rendre superflue la récupération, par des moyens nécessai- rement coûteux, de la vapeur en excédent;

   
4) dans le cas de l'emploi d'oxygène, de réduire la consommation de celui-ci en comparaison du procédé continu par l'oxygène, une/partie de la chaleur nécessaire étant apportée au gazogène souterrain par surchauffe externe, éventuellement au jour, du mélange gazeux recyclé. x x x 
REVENDICATIONS 1) Procédé de production continue, in situ, de gaz à l'eau.

Claims

2) Procédé suivant revendication 1), dans lequel le mélange ga- zeux vapeur-gaz est recyclé et resurchauffé à chaque cycle, 3) Procédé suivant revendications 1) et 2), dans lequel une partie du mélange gazeux est prélevée en amont du point où un nouvel appoint de vapeur est introduit, la surchauffe ayant lieu en aval de ce point, mais en amont du gazogène souterrain.

4) Procédé suivant revendicatipns 1), 2) et 3), dans lequel le mé- lange gazeux recyclé est surchauffé par combustion interne à l'aide d'un comburant, notamment à l'aide d'oxygène industriel.

5) Procédé suivant les revendications précédentes, dans lequel la surchauffe interne du mélange gazeux recyclé est effectuée à l'origine du gazogène souterrain proprement dit.

6) Procédé suivant les revendications précédentes, dans lequel, à l'origine du gazogène souterrain proprement dit, la surchauffe pat combustion interne est maintenue et/ou amorcée à l'aide d'un brûleur auxiliaire alimenté à la fois en combustible et en comburant.

7) Procédé suivant revendication 6), dans lequel le combustible @ <Desc/Clms Page number 6> alimenté au brûleur auxiliaire est une partie du gaz produit in si tu.

8) Procédé suivant revendications 1) à 5), dans lequel la sur- chauffe interne est effectuée en plusieurs points du circuit de gazéification, à l'aide d'adductions étagées de comburant, éventuellement d'oxygène industriel.

9) Procédé suivant les revendications précédentes, dans lequel le sens du circuit est inversé périodiquement.