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PROCEDE ET APPAREIL POUR L'ECHANGE DE CHALEUR.
L'échange de chaleur entre des milieux gazeux et/ou liquides et/ ou solides peut être effectué au moyen de supports de chaleur animés d'un mou- vement, qui entrent en contact direct successivement avec chacun des milieux à traiter, chaque fois dans une chambre d'échangée Le support de chaleur absorbe alors de la chaleur de l'un de ces milieux et la cède à l'autre milieu, l'ordre consécutif pouvant naturellement aussi être inverséo
Dans les procédés de ce genre connus jusqu'à ce jour, l'échange de chaleur a lieu entre le support de chaleur animé d'un mouvement et chacun des milieux à traiter dans une chambre d'échange de chaleur particulière, les deux chambres étant en règle générale disposées l'une au-dessus de l'autre.
Dans chacune de ces chambres on entretient un écoulement plus ou moins continu des particules du support de chaleur sous la forme d'une couche relativement épaisse. On a déjà aussi suggéré l'emploi de supports de chaleur liquéfiés sous l'action de la chaleur. Tout milieu, conduit à travers une couche épaisse de particules d'un support de chaleur, solides ou liquéfiés sous l'action de la chaleur, doit vaincre la résistance considérable de cette couche. On ne peut par suite travailler qu'avec une épaisseur de couche relativement faible, de sorte que le transfert de la chaleur entre le support de chaleur et le mi- lieu qui s'écoule à travers à une valeur faible en conséquence.
Il en est de même si l'on fait passer le milieu au-dessus de la couche animée d'un mouve- ment du support de chaleur ou si l'on fait tomber les particules de celui-ci en chute libre à travers un courant ascendant d'un milieu gazeux. Dans tous les procédés d'échange de chaleur du genre mentionné connus à ce jour, il n'est pas suffisamment tenu compte ni des lois ou des principes expérimentaux de l'aéro- dynamique, ni des lois ou des principes expérimentaux de la thermodynamique,,
Le but principal de l'invention consiste à indiquer un moyen sim- ple et efficace pour le transfert de la chaleur entre le support de chaleur et chacun des milieux à traiter, au moyen duquel on se conforme strictement aux lois ou principes expérimentaux mentionnés.
Par suite, dans le procédé conforme
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à l'invention, on améliore sensiblement le transfert de chaleur par comparaison avec les procédés connus et on peut dire que c'est seulement grâce à cette amé- liDration que ce transfert devient pratiquement possible.
L'invention est fondée sur la reconnaissance du principe que le transfert de la chaleur est influencé par les impulsions de mouvement auxquel- les sont soumises les molécules du milieu à traiter et du support de chaleur.
Si le mouvement moléculaire est lent à l'intérieur du milieu, le pouvoir d'ab- sorption et de cession de la chaleur que présente le milieu a une valeur mini- me correspondante ou, inversement, en cas de mouvement moléculaire rapide, ce pouvoir a une valeur considérable correspondanteo En outre, le transfert de la chaleur dépend, en cas de chaleurs spécifiques données des milieux et du sup- port de chaleur, de la différence de température entre le milieu et le support de chaleur, de la vitesse relative d'écoulement des deux éléments l'un par rap- port à 1-'autre et du temps de leur séjour dans l'appareil d'échange de chaleur.
Les impulsions de mouvement provoquées par le mouvement moléculaire à l'inté- rieur du milieu et du support de chaleur influencent la résistance aérodynami- que dans la chambre d'échange de chaleur, et l'on doit tendre vers une résis- tance aussi faible que possible et accroître en même temps le transfert de la chaleur jusqu'à une valeur aussi élevée que possible.
En tenant compte de ces lois, il en résulte, dans l'application conforme à l'invention, de corps solides fluidifiés ou de corps liquéfiés sous l'action de la chaleur comme supports de chaleur directs, pour chaque cas particulier une dimension la plus favorable, exactement déterminée, de chaque chambre d'échange de la chaleur, ainsi qu'une vitesse relative la plus favora- ble entre les supports de chaleur et le milieu en question.
Dans ce cas, le support de chaleur est de préférence conduit sous l'influence de la pesanteur à travers chaque chambre d'échange de chaleur, qui est pourvue de garnitures intérieures servant de dispositif de retenue pour le corps solide et le mi- lieu à traitera Au sens de l'invention, ces garnitures intérieures doivent être constituées d'une façon correspondant aux lois de l'aérodynamique, c'est à dire qu'elles doivent permettre un écoulement essentiellement laminaire du corps solide et du milieu à traitero
Il est, en outre, opportunément prévu, pour l'application de l'idée de l'invention, un temps de contact bref, de préférence seulement de l'ordre de quelques secondes, entre le support de chaleur et le milieu à trai- ter dans la chambre d'échange de chaleuro Il est, en règle générale,
avanta- geux à cet égard de ne faire pratiquement céder par les particules au milieu ou de ne fairepratiquement absorber par le milieu que la chaleur s'accumu- lant à la surface des particules du support de chaleuro En outre, une répar- tition uniforme du milieu et du support de chaleur sur l'ensemble de la sec- tion transversale libre de la chambre d'échange de chaleur est indispensable.
Par comparaison avec lesporcédés connus, il ne se produit alors que dans une faible mesure un transfert de chaleur à partir ou en direction de l'intérieur des particules du support de chaleur, qui exigerait un multiple du temps de contact conforme à l'inventiono Indépendamment de cela, les particules du sup- port de chaleur, après :avoir quitté la chambre d'échange dans laquelle a lieu un transfert de chaleur de ces particules vers le milieu, conservent encore une enthalpie rémanente relativement élevée et peuvent par suite être réchauf- fées jusqu'à leur température initiale dans le même temps bref.
Enfin, la quantité totale de toutes les particules du support de chaleur qui se trouvent au moment considéré dans une chambre d'échange de chaleur est décisive pour la mesure du transfert de chaleur entre le support de chaleur et le milieu. Conformément à l'invention, la quantité totale des particules du support de chaleur est réglée par une répartition plus ou moins dense, mais constamment uniforme,, sur l'ensemble de la section transversale de l'appareil d'échange ce chaleur.
On peut de ce fait, dans le cas de condi- tions de fonctionnement inchangées par ailleurs, en particulier sans aucune modification quantitative du milieu lui-même, déterminer à volonté, dans des limites étendues,l'échange de chaleur entre ce milieu et le support de cha- leuro
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Il est, dans certaines circonstances, recommandé d'utiliser des supports de chaleur liquéfiés sous l'action de la chaleur, par exemple des scories fondues, sous une forme finement divisée, pour obtenir un chauffage in- tense d'un milieu.
Il est essentiel à cet égard, au sens de l'invention, que le support de chaleur se liquéfiant sous l'action de la chaleur ne soit en au- cune façon amené à traverser la chambre d'échange de chaleur sous la forme d'une couche continue mais, d'une façon favorable au point de vue aérodynamique, sous la forme d'une pluie fineo On sait que les corps liquéfiés sous l'action de la chaleur se maintiennent, dans le cas d'un prélèvement extérieur de chaleur, à leur température de fusion jusqu'à ce que leur chaleur de fusion interne soit consommée.
Il est recommandé de tirer parti de ce fait en refroidissant dans la chambre d'échange de chaleur les diverses gouttelettes du support de chaleur liquéfié sous l'action de la chaleur, jusqu'à ce qu'elles commencent à se soli- difier à leur surfaceo On peut alors travailler dans la chambre à des températu- res approximativement constantes,ce qui est avantageux dans de nombreux cas.
Pour la plupart des corps liquéfiés sous l'action de la chaleur, la température de fusion et la température d'ébullition sont très éloignées l'une de l'autre. On peut par suite surchauffer ces corps dans une large mesu- res par exemple dans un four électrique, et porter ainsi également le milieu à chauffer à des températures que l'on ne peut pas atteindre si l'on utilise com- me supports de chaleur des corps solideso La limite supérieure de température des corps solides qui entrent pratiquement en considération est au maximum de l'ordre de 1400 C et cette température peut être largement dépassée si l'on uti- lise des corps liquéfiés sous l'action de la chaleur.
Les scories liquéfiées sous l'action de la chaleur, telles qu'el- les se présentent dans de nombreux procédés, foyers et appareils de coulée, en métallurgie, peuvent être utilisées comme supports de chaleur soit dans cet état, soit après avoir été surchauffées davantage. Par exemple, des scories li- quides provenant de fours métallurgiques peuvent servir à chauffer le vent in- férieur, en faisant l'économie des réchauffeurs de vent à chauffage au gaz, ou à surchauffer un autre gaz, dont on peut utiliser le potentiel d'énergie consé- cutivement dans une turbine à gaz ou un appareil similaireo
Indépendamment des cas particuliers, dans lesquels un réchauffe- ment aussi poussé que possible d'un milieu est souhaitable, il suffit en règle générale d'utiliser, comme support de chaleur direct,
des corps solides flui- difiéso Les corps solides fluidifiés au sens de l'invention sont ceux qui se comportent à peu près comme un liquide, qui sont absolument capables de ruisse- ler et qui peuvent être amenés à travers la chambre d'échange de chaleur comme un liquide, de préférence sous la forme d'une pluie fine.
La grosseur du grain et la forme donnée aux particules du corps solide doivent être choisies en fonction réciproque l'une de l'autre de telle façon que le support de chaleur se trouve à l'état fluidifiéo En général, la grosseur du grain la plus favora- ble est approximativement comprise entre 0,1 et 2 mmo En ce qui a trait à la forme donnée en général c'est le rapport souhaitable entre la surface et le vo- lume qui est décisifo Plus ce rapport doit être grand, plus les diverses parti- cules doivent obligatoirement s'écarter de la forme sphérique ou cubiqueo Dans la plupart des cas, il est recommandé d'adopter une constitution anguleuse ou en forme d'anneau des pqrticules, étant donné que celles-ci tournent alors, lors de leur contact avec le milieu à traiter, plus ou moins autour de leur axe de symétrie,
et qu'ainsi toutes les parties de leurs surfaces entrent en contact intime avec le milieuo Le choix de la matière pour les corps solides fluidifiés est orienté suivant les conditions du cas particulier, soit que le support de chaleur doive se comporter de façon inerte par rapport au milieu, soit qu'il doive provoquer ou empêcher les réactions secondaires chimico-physiques du mi- lieu. En outre, le poids spécifique du corps solide servant de support de cha- leur est également important, étant donné que de ce fait sa vitesse de mouve- ment se trouve influencée pour une grosseur du grain et une conformation don- nées. Ces trois facteurs doivent être déterminés les uns par rapport aux au- tres de telle façon que le support de chaleur se déplace à travers la chambre d'échange de chaleur à la vitesse la plus favorable pour le cas particulier.
Pour obtenir un passage favorable au point de vue aérodynamique
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des corps solides fluidifiés ou des supports de chaleur liquéfiés sous l'ac- tion de la chaleur à travers la chambre d'échange de chaleur, une constitu- tion appropriée de la chambre est nécessaire. En vue du mouvement de tels sup- ports de chaleur à l'extérieur de la chambre ainsi que pour leur dosage, on peut utiliser presque tous les dispositifs connus en hydrauliqueo Pour ralen- tir le mouvement du support de chaleur à travers la chambre, il est recomman- dé, en règle générale, de placer dans cette chambre des dispositifs de rete- nueo Par principes les surfaces de ces dispositifs doivent être constituées de telle façon qu'elles permettent l'écoulement favorable au point de vue aérody- namique, vers lequel on doit tendre,
du support et du milieu à traiter, c'est à dire un écoulement de préférence laminaire des deux éléments dans la cham- breo L'importance d'une répartition aussi uniforme que possible du support de chaleur et du milieu à traiter sur l'ensemble de la section transversale libre de la chambre d'échange de chaleur est évidenteo
Le dessin ci-joint représente plusieurs exemples d'exécution des parties entrant en considération d'un équipement pour l'échange de chaleur ser- vant à Inapplication du procédé conforme à l'inventiono
Dans une forme de représentation schématique ou simplifiée,
Figo 1 montre une installation complète pour l'échange de cha- leur; Figo 2 à 6 montrent des détails de la figo 1;
Figo 7 montre une forme d'exécution modifiée d'une chambre d'é- change de chaleur, et
Figo 8 montre une chambre de chauffe pour la production ou pour la surchauffe de suppcrts de chaleur liquéfiés sous l'action de la chaleur.
L'équipement représenté dans la figo 1 consiste essentiellement en une chambre 1 et une chambre 2, qui sont traversées successivement par l'é- coulement du support de chaleur solide fluidifié, ou liquéfié sous l'action de la chaleur, et qui sont séparées quant au fonctionnement, malgré leur consti- tution commune en un élément de construction uniqueo La chambre 1, désignée brièvement ci-après sous le nom de chambre de chauffe, contient des disposi- tifs de chauffage ou de refroidissement au moyen desquels le support de cha- leur est porté à la température voulueo Entre le dispositif de décharge 3 de la chambre 1 et le dispositif de transport 4, menant à la chambre 2,
du sup- port de chaleur est intercalé un réservoir intermédiaire 5 avec un disposi- tif de décharge 60 Au fond de la chambre d'échange 2 se trouve un dispositif de séparation 7 qui sera décrit plus amplement ci-après. Lorsque le support de chaleur est utilisé en circuit, un dispositif de transport 8 sert à son transport en retour dans la chambre de chauffe 1. En 9 peut être amené du sup- port de chaleur à l'état fraisa en particulier pour remplacer la quantité par- tielle éliminée du circuit dans le dispositif 7.
Un dispositif de répartition 10, constitué par exemple sous la forme d'un crible à trous, sert à répartir uniformément le support de chaleur sur l'ensemble de la section transversale libre de la chambre 2o Les dispositifs de retenue 11, prévus dans la chambre 2, règlent la vitesse de mouvement du support de chaleur et du milieu à trai- ter,amené en 12, à travers la chambre 2o On suppose un milieu gazeux qui est introduit dans la chambre 2 par une canalisation annulaire 13 reliée à la cana- lisation d'amenée avec des orifices de sortie 14 (figo 2) répartis unifor- mément à la périphérie de la chambre 2,
en contre-courant par rapport au sup- port de chaleur qui descendo Dans la canalisation d'amenée 12 et dans la cana- lisation d'évacuation 15 du -milieu gazeux sont prévus des organes d'étrangle- ment ou de réglage 17.Les dispositifs de décharge 3 et 6 et le dispositif de séparation 7 pour le support de chaleur sont constitués de façon à résister à la pression et sont étanchés aux gaz. Le réservoir intermédiaire 5 est en com- munication, avec possibilité d'interruptions avec la chambre 2 par une tubulure de compensation des pressions 16, qui contient un organe d'étranglement 17.
Le dispositif de transport 4 du support de chaleur, dispositif qui, en cas de suppression du réservoir intermédiaire 5. est relié directement au dispositif de décharge 3 de la chambre 1, consiste selon la figo 3 en un
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tuyau de descente 4a à la partie inférieure duquel se trouve un injecteur 400
Un gaz de support et/ou de la vapeur,ou de préférence de l'air est amené à
19injecteur par une canalisation 41, pour le transport pneumatique du sup- port de chaleur, à une pression appropriée, qui doit être un peu plus élevée que la pression régnant dans la chambre 2o Le réservoir intermédiaire 5 avec le dispositif de décharge 6 est dans ce cas prévu entre le tuyau de descente
4a et la chambre 2.
Comme l'indique la figo 4, on peut aussi constituer le disposi- tif de répartition 10 du support de chaleur à l'aide de plusieurs roues cellu- laires 10a situées à côté l'une de l'autre. Les diverses parois des cellules des roues 10a sont opportunément constituées sous la forme de surfaces hélicof- dales à faible courbureo Dans le cas de l'utilisation de telles roues cellulai- res ou par exemple d'un ventilateur Root à ailettes en lemniscate à mouvements contraires au milieu des dites roues, on peut réunir le cas échéant le disposi- tif de décharge 6 et le dispositif de répartition 10.
Les dispositifs de retenue 11, représentés de façon schématique dans la figo 1, peuvent être exécutés sous toute forme appropriée, et en fait sous la forme de dispositifs soit fixes, soit mobileso Comme dispositifs fixes, des fonds formant crible, des baguettes de retenue en forme de faitage, des sur- faces hélicoidales et autres dispositifs similaires sont appropriéso Comme dis- positifs de retenue mobiles, on peut par exemple utiliser un arbre pourvu d'ai- lettes, ces ailettes étant complétées, pour former une surface hélicoidale, par des pièces rapportées faisant saillie vers l'intérieur de la chambre d'é- change de chaleuro Selon la constitution des dispositifs de retenue,
on ob- tient le mouvement relatif le plus faborable dans le cas particulier entre le support de chaleur et le milieu à traiter à l'intérieur de la chambre d'échange de chaleuro
La figo 5 montre une adduction par étages d'un milieu gazeux en- tre les divers dispositifs de retenue 11 de la chambre 2, à travers une cana- lisation 13b. Le cas échéante on peut naturellement aussi amener et évacuer le support de chaleur d9une façon analogue en différents points de la chambre 2.
Alors qu'il a été supposé jusqu9à présent que l'écoulement du support de chaleur et celui du milieu à traiter se faisaient essentiellement en contrecourant l'un par rapport à l'autre. la figo 7 montre une forme d'exé- cution modifiée de la chambre 2, qui travaille essentiellement avec un écoule- ment transversalo Dans ce cas, la chambre est constituée comme un tambour ro- tatif 2c, auquel le support de chaleur est amené à partir du réservoir inter- médiaire 5 par un dispositif de répartition 10a. Le milieu gazeux à traiter afflue dans le tambour 2c à travers un tube d9introduction central 13a. pourvu de nombreux orifices de sortieo Le tube 13a est lui aussi susceptible de tour- ner, et cela de préférence dans le sens contraire à celui du tambour 2c.
La figo 6 montre en détail le dispositif de séparation 7 monté à la suite de la chambre 2, et cela, comme mode d'exécution préféré, sous la forme d'un crible à airµ on peut naturellement aussi utiliser à cet effet un crible fixe ou oscillant ou un dispositif similaire. On insuffle à la rencontre du support de chaleur qui tombe de la chambre 2, à travers une tuyère centrale 7a, un courant violent de gaz et/ou de vapeur, de préférence d'air comprimée qui projette les diverses particules du support de chaleur dans le sens radial vers l'extérieur.
A travers les poches annulaires 7b, 7c et 7d, disposées à la périphérie extérieure, les particules séparées suivant la grosseur ou le poids du grain, peuvent être évacuéeso Dans la poche la plus élevée 7b se trouvent les grains les plus légers, dans la poche 7d les grains les plus lourds et dans la poche 7c les grains d'un poids moyeno
Dans 19utilisation de supports de chaleur liquéfiés sous l'ac- tion de la chaleur, la constitution de la chambre 1 dans la forme d'exécution selon figo 8 est recommandée. Dans ce cas, la chambre de chauffage consiste es- sentiellement en une cuve la chauffée au gaz, avec un creuset élargi 1b. Des brûleurs 101 servent à 1?adduction d'un mélange chauffant de gaz et d'air et les canalisations 102 servent à l'admission d'air secondaire.
L'évacuation des ,gaz de la combustion a lieu à travers une canalisation 1030 Le support de cha-
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leur amené en'9 s'accumule à l'état liquéfié sous l'action de la chaleur dans le creuset 1b et est recouvert en haut avec un effet isolant de la chaleur, par une couche de scories 104 qui surnage. Un tube de coulée 105 sert à l'é- vacuation des scories pour autant qu'une telle évacuation est nécessaire.
Par une combinaison des différentes possibilités d'exécution des chambres 1 et 2s des dispositifs de transport 4, des dispositifs de ré- partition 10 et des dispositifs de retenue 11 en corrélation avec une adduc- tion, répondant à son buta et le cas échéant par étages, du milieu à traiter, l'appareil d9échange de chaleur conforme à 19invention peut être adapté à tou- tes les exigences du cas particulier.
Dans les chambres 1 et 2, il est naturellement possible, en plus de rechange' de chaleur pur et simples de procéder aussi à des réactions chimi- ques et/ou physiqueso C'est ainsi que l'on peut, le cas échéant, dans la cham- bre 1, procéder à la transformation chimique du support de chaleur, par voie de chauffage dans une atmosphère réductrice ou oxydanteo Dans la chambre 2 on peut soumettre également à des réactions chimiques et/ou physiques le milieu à traitero On peut, par exemple, utiliser des supports de chaleur ayant une action catalytique, ou évaporer tout d'abord des milieux liquides dans la par- tie inférieure 2 et surchauffer ensuite, au moyen du support de chaleur, la vapeur qui s'élève.
Quelques possibilités avantageuses d'application du procé- dé conforme à l'invention, en particulier avec utilisation de l'appareil d'é- change de chaleur décrit ci=dessus.9 sont décrites plus amplement ci-après.
Comme exemple d9application du procédé conforme à l'invention avec une réaction simultanée du milieu à traiter, il convient de mentionner la transformation thermique des hydrocarbures gazeux, parmi lesquels il faut naturellement comprendre aussi les vapeurs surchauffées d'hydrocarbureso Au sens de l'invention.!) une transformation thermique est aussi bien une dissocia- tion purement thermique de ces hydrocarbures, qu'un "reforming" complet ou in- complet en présence d'un support d'oxygène.
Dans le domaine de la transforma- tion thermique des hydrocarbures gazeux, il existe une distinction fondamentale entre le procédé conforme à l'invention et l'utilisation connue de corps soli- des à gros grain, dites "pebbles", comme supports de chaleur directso Des corps solides à gros grain ne peuvent jamais être amenés à un état fluidifié, et ne peuvent par suite pas non plus être amenés à traverser l'appareil d'échange de chaleur d'une manière conforme aux lois de l'aérodynamique.
Indépendamment de cela, les "pebbles" provoquent dans la chambre d'échange des conditions de tem- pérature tout autres que les corps solides fluidifiés à grain fin dans le pro- cédé conforme à linventiono Par suite de leur contenu considérable en chaleur, les "pebbles" individuels ne peuvent être refroidis que dans une proportion re- lativement faible, ni même en règle générale d'une manière suffisamment unifor- me, au cours d'une brève période de contact avec le gaz ayant une teneur en hy- drocarbureso Le gaz nouvellement amené entre par suite en contact avec des sup- ports de chaleur relativement chauds et est subitement chauffée des réactions parallèles indésirables pouvant se produire de ce fait.
Au contraire, dans le procédé conforme à 1?invention, on peut déterminer à volonté et dans des limi- tes étendues la température finale du support de chaleur fluidifié et on ac- quiert par suite la garantie que les hydrocarbures gazeux ne sont chauffés qu'avec beaucoup de ménagement. Grâce au réglage quantitatif, décrit ci-des- sus, du support de chaleur, on peut inversement éviter avec certitude un re- froidissement trop fort ou prématuré des particules du support de chaleur.
Bien que le contenu en chaleur d'uen particule d'un corps solide fluidifié soit incomparablement plus faible que le contenu en chaleur d'un "pebble" à gros grain, il passe, en raison du rapport bien plus favorable en- tre la surface et le volume, au total plus de chaleur des particules du support de chaleur fluidifié dans le gaz à traitero Des fluctuations relativement fai- bles dans la quantité du gaz amené ne se manifestent donc pratiquement pour ainsi dire pas.
En cas de fluctuations plus Importantes, une modification quan- titative relativement faible du support de chaleur suffito
Les avantages ci-dessus mentionnés de l'invention par rapport à l'utilisation connue de supports de chaleur animés d'un mouvement et ayant la
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constitution d9une couche qui s'écoule sont particulièrement importantes dans le domaine de la transformation thermique des hydrocarbures gazeux.
Dans le procédé conforme à 1'invention, on peut produire d'une façon simple, à partir des hydrocarbures gazeux, un gaz final d'une constitu- tion très diverseo Par exemple, pour la production du gaz de ville,,on pro- cède avantageusement à la transformation des seuls hydrocarbures plus lourds, en laissant inchangés les hydrocarbures plus légers tels que le méthane et l'éthaneo On y parvient en maintenant des températures relativement basses dans la chambre d'échange de chaleur servant d'espace de réaction, de préfé- rence en présence de catalyseur appropriésoOn peut ajouter de tels catalyseurs au support de chaleur ou le choisir de telle façon qu'il serve lui-même de ca- talyseuro Au lieu de cette méthode ou parallèlement,
on peut aussi construire la chambre de réaction ou ses garnitures intérieures à partir de matériaux ayant une action catalytique, et/ou les revêtir de tels matériaux.
Dans la production d'un gaz final qui doit servir par exemple à la synthèse de l'ammoniaque, on introduit la quantité d'azote nécessaire dans
1?espace réservé aux réactions, ou bien on l'ajoute seulement au gaz final.
Comme support pour l'azote, on peut utiliser par exemple de l'air et/ou du gaz de combustion, la proportion d'acide carbonique du gaz de combustion ser- vant, dans ce dernier cas, directement d'agent de réactiono Si 1?on veut ,in- versement, transformer la proportion d9oxyde de carbone d9hydrocarbures ga- zeux, en présence de l'eau, en hydrogène et en acide carbonique, on peut in- jecter et évaporer de ce fait l'eau dans le courant chaud du gaz à transfor- mer, ou amener tout de suite cette eau sous forme de vapeur d'eau à la cham- bre de réactiono Dans les deux cas,
l'enthalpie totale considérable du support de chaleur devant être utilisé conformément à 19 invention assure la fourniture de la quantité de chaleur nécessaire pour la production ou la surchauffe de la vapeur d'eau.
Une autre application avantageuse du procédé conforme à l'in- vention se manifeste dans le domaine de la production du gaz à l'eau à par- tir de combustibles à grain fine Le combustible à gazéifier est mis en con- tact intime avec le support de chaleur fluidifié, est de ce fait desséché et est de préférence réchauffé à une température inférieure à sa température de distillationo La vapeur d'eau qui en résulte et/ou 19acide carbonique qui en résulte, en particulier dans le cas de combustibles biologiquement plus jeu- nes, sont utilisés comme agents de gazéification et sont chauffés à cet ef- fet et portés à une température supérieure à 800 C, avec utilisation du sup- port de chaleur conforme à l'invention, dans une chambre particulière.,
Le combustible quittant l'étage de dessication est séparé,d'une façon appropriée,
des particules du support de chaleur, par exemple, quand on utilise des supports de chaleur métalliques, au moyen d'une séparation magné- tique, et chauffé immédiatement après, de préférence par étages, jusqu'à une température finale d'environ 800 C. et distillé de ce faito Opportunément, les produits de distillation qui se présentent aux divers étages sont évacués séparémento La distillation du combustible a lieu, en règle générale, par un échange de chaleur direct avec les supports de chaleur conformes à l'inven- tiono Maïs, on peut aussi brûler une quantité partielle du combustible chauf- fé préalablement ou déjà distilléede préférence avec de l'air chauffé préala- blement, d'une teneur à volonté en oxygène,
et chauffer la partie restante du combustible au moyen des gaz chauds de la combustiono On peut utiliser ces deux possibilités le cas échéant parallèlement ou successivement. Si le com- bustible contient une forte proportion de cendres, il est recommandé de pro- céder à la séparation connue du combustible en une fraction riche en cendres et une fraction pauvre en cendres, après la dessication. Dans ce cas, on brûle opportunément la fraction riche en cendres pour produire le gaz de rinçage en vue de la distillation des fractions pauvres cendreso
La gazéification du combustible distillé a lieu dans une autre chambre, avec adduction de l'agent de gazéification surchauffé ou du mélange surchauffé des agents de gazéification.
Dans la réaction suivant un processus endothermique, la quantité de chaleur nécessaire est fournie par lintroduc-
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tion de supports'de chaleur conformes à l'invention dans l'espace de réaction, où ces supports de chaleur entrent en contact intime avec le combustible et l'a- gent de gazéificationo
Si la quantité des agents de gazéification obtenus à partir du combustible nouveau dans la chambre de dessication et le cas échéant au premier étage de la chambre de distillation ne suffit pas pour la gazéification inté- grale du combustible, on peut procurer la quantité supplémentaire nécessaire par exemple en introduisant de l'eau et/ou de la vapeur d'eau dans la chambre de dessicationo Si la surchauffe des agents de gazéification a lieu sous une forte pression, on peut,
avant leur introduction dans l'espace de gazéification, utiliser leur potentiel d'énergie dans une machine à contre-pression, en accom- plissant un travail extérieur. L'agent de gazéification et/ou le support de cha- leur fortement chauffé peuvent, le cas échéant, être amenés par étages à l'espa- ce de gazéification.
Quand les supports de chaleur utilisés dans les diverses chambres sont conduits en circuit, il est recommandé, pour chauffer directement le sup- port de chaleur qui sert à la dessication et/ou à la distillation du combusti- ble, d'utiliser la chaleur sensible du gaz à l'eau produit et de brûler, pour chauffer directement les supports de chaleur qui servent à la surchauffe des agents de gazéification et/ou à la gazéification du combustible, une quantité partielle correspondante du gaz à l'eauo
Dans le cas de la gazéification sous pression, il est possible d'utiliser l'énergie emmagasinée dans le gaz de gazéification par exemple dans une turbine de détente, en accomplissant un travail extérieur.
Avec ou sans l'accomplissement d'un travail extérieur, on peut refroidir par une détente poussée le gaz de gazéification se trouvant à une forte pression, jusqu'à ce que le sulfure d'hydrogène et l'acide carbonique se congèlent et se séparent du gazo On peut, en outre, traiter le gaz à l'eau chaude, en vue de la transfor- mation de sa proportion d'oxyde de carbone, avec de l'eau et/ou de la vapeur d'eau en présence de catalyseurs fluidifiés à grain fin, qui servent de sup- ports de chaleur directs.
Pour transformer en sulfure d'hydrogène les combinai- sons organiques du soufre éventuellement contenues dans le gaz à l'eau, il est recommandé de soumettre le gaz à l'eau à un traitement catalytique avec de la "boue rouget! Dans la gazéification du combustible, l'action de la gazéifica- tion peut être orientée, d'une manière connue, vers une formation de méthane, pour autant que l'on désire une teneur en méthane plus élevée dans le gaz de gazéification.
Les gaz obtenus à l'étage de gazéification peuvent être évacués séparément et être ajoutés au gaz final, après que le dégoudronnage a eu lieu, si un pouvoir calorifique accru du gaz final est exigé. Le goudron obtenu peut être alors avantageusement employé comme combustible tant pour la chambre de chauffe que pour la fourniture de chaleur nécessaire dans la chambre de gazéi- ficationo
Si l'on doit utiliser des supports de chaleur liquéfiés sous l'action de la chaleur dans une ou plusieurs des chambres d'échange de cha- leur fonctionnant à des températures relativement élevées, on peut utiliser à cet effet les cendres ou les scories produites lors de la gazéification, dont le point de fusion est élevé ou abaissé le cas échéant par des additions ap- propriées, telles, par exemple,
que de la chauxo
Un autre domaine d'application important du procédé conforme à l'invention est la technique du froid. Le remplacement des systèmes de réfri- gération habituels jusqu'à ce jour, fonctionnant suivant le procédé à récupé- ration ou celui à régénération, par un échange de chaleur direct au moyen de corps solides fluidifiés, permet une simplification considérable et une réduc- tion sensible du coût de l'installation, tant dans son établissement que dans son exploitation.
En général, le choix de la matière première pour les supports de chaleur et la forme donnée à leurs diverses particules sont entièrement régis par les conditions du cas particulier, selon que l'on tend seulement à un échange de chaleur pur et simple ou que l'on tend en même temps aussi à
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des réactions chimico-physiqueso En règle générale., on peut utiliser des corps qui existent dans la nature, le cas échéant même sans concassage préalable, par exemple du sable à grain fine Ainsi qu'il a été mentionné ci-dessus, la chaleur spécifique joue un rôle important pour le choix judicieux des corps, mais il n'en est pas de même pour la conductibilité thermique du corps en ques- tion,
étant donné que dans certaines conditions seule doit servir à l'échange de chaleur la chaleur s'accumulant à la surface des diverses particules du corps.