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Pour l'exécution de réactions de gazéification entre des combustibles solides et des mélanges gazeux oxygénés ou surchauffés, qui 'contiennent le plus souvent de la vapeur d'eau, on applique entre autres des procédés qualifiés ci-après de "procédés à contre-courant", dans lesquels on conduit du combustible en morceaux à contre-courant avec l'agent de gazéification, et des procédés, qui diffèrent en principe fondamentalement des procédés à contre-courant et qui seront qualifiés ci-après de "procédés à équicourant", dans lesquels on conduit du combustible en poussier ou à grains fins dans le même sens que l'agent de gazéification ou dans lesquels, en appliquant le principe du tourbillonnement, on ne fait pas subir au combustible un mouvement nettement défini par rapport à l'agent de gazéification.
Pour l'exécution des procédés à contre-courant, les combustibles doivent posséder 'une certaine résistance et conserver également cette dernière dans les conditions de la gazéification.Etant donné que les combustibles abandonnent, dans ce procédé, leurs produits de carbonisation au'gaz, il est nécessaire, pour de nombreuses fins d'utilisation des gaz, d'utiliser pour la gazéification dans le procédé à contre-courant des combustibles carbonisés ou cokéfiés.
Ces combustibles ont cependant, en général, une grande valeur et sont coûteuxo Par contre, dans les procédés dits à équicourant on peut aussi utiliser des combustibles en poussier ou à grains finsoPar ailleurs, dans ces derniers procédés, il n'est, dans la plupart des cas, pas nécessaire que ces combustibles soient déjà carbonisés ou cokéfiés) car le goudron de carbonisation et les gaz de carbonisation subissent un crackage,
pour autant qu'ils ne brûlent pas dans la zone de réactiono @ Les procédés à équicourant possèdent cependant des inconvénients fondamentaux par rapport aux procédés à contre-couranteUn de ces inconvénients réside dans le fait qu'en raison du fait que les courants de gaz et de combustible ont même sens le combustible ne pet pas être préchauffé par le gaz et que celui-ci quitte, par conséquent, le générateur à la haute température de gazéification. La chaleur contenue dans le gaz ne peut le plus souvent être utilisée qu'à des fins secondaires, par exemple pour produire de la vapeuroPar contre, dans les procédés de gazéification à contre-courant de combustible en morceaux, une partie de la chaleur sensible du gaz est ramenée par le combustible descendant dans la zone de gazéification.
Un autre désavantage du procédé à équicourant est basé sur les faits suivants g
Alors que, lors de la gazéification de combustibles en morceaux réactifs en contre-courante les équilibres gazeux, en particulier l'équilibre de Boudouard, sont relativement bien atteints, ceci n'est pas le cas dans les procédés à équicourant, où l'on opère avec des carburants à grains fins ou en poussier, même dans le cas de combustibles à réactivité extror- dinairement forte.
Il s'ensuit que les gaz quittent la zone de réaction du gazogène à équicourant non seulement à des températures sensiblement plus élevées que ce n'est le cas dans les gazogènes à contre-courant, mais contiennent également encore des quantités beaucoup plus grandes d'acide carbonique et de vapeur non transformés. Ainsi,la perte de chaleur de la chambre de réaction est fortement accrue.
On a constaté à présent que la gazéification de combustibles solides peut s'opérer de manière particulièrement économique, en produisant du gaz tout d'abord selon un des procédés à équicourant connus en soi, tels que le procédé de Winkler ou le procédé de Koppers-Totzek et en conduisant ensuite le gaz obtenu encore chaud sur une couche de combustible en morceaux, de préférence en contre-couranto
De cette manière, on ne réalise, il est vrai, pas une récupération
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aussi poussée de la chaleur que dans la gazéification à contre-courant pureo Cependant, on parvient à utiliser une partie importante de la chaleur du gaz pour former ultérieurement du gaz au départ de l'acide carbonique et de la vapeur d'eau encore en présence, tandis que l'on bénéficie, vis-à-vis du procédé à contre-courant,
de l'avantage de pouvoir utiliser la plus grande partie du combustible sous forme de combustible à grains fins ou en poussier, c'est-à-dire de combustible bon marchéoOn obtient une quantité de gaz beaucoup plus grande que dans le procédé à équicourant, sans que, pour une même température de l'agent de gazéification, il faille utiliser, par exemple, plus d'oxygène pur et plus de vapeur de gazéification.
La consommation de combustible pour la quantité de gaz obtenue en supplément est faible et est inférieure à la consommation de combustible des procédés connuso Ceci est dû au fait que le combustible en morceaux est utilisé uniquement pour une partie des réactions de gazéification endothermiques, mais non pour engendrer la chaleur de réactiono
Le gaz, qui quitte la zone de post-gazéification, se trouve le plus souvent encore à des températures de 700-900 C et peut encore avantageusement être utilisé, par exemple pour produire de la vapeur de chaleur perdue.
Si le combustible introduit pour la post-gazéification est suffisamment résistant et sec, il peut, en général, être amené sans difficultés spéciales sur la couche de post-gazéification. Dans le cas de combustibles moins résistants ou aussi fortement aqueux, il se produit, par contre, souvent une forte désagrégation des grains, qui entraîne des pertes importantes de combustibleoDans ces cas, il s'est révélé opportun de conduire le combustible de façon que son séchage et son réchauffement soient effectués par un courant partiel du gaz.
Ceci peut, par exemple, se faire en soutirant, de manière connue, la majeure partie du gaz d'un espace annulaire et en ne faisant passer qu'une petite partie du gaz à travers toute la colonne de combustible
L'exécution de la réaction de post-gazéification peut se faire dans des chambres de réaction séparéesoSi l'on utilise, comme combustibles pour la gazéification principale, de la matière à grains fins à l'état fluide, il peut s'avérer particulièrement avantageux d'exécuter les deux réactions dans une chambre de réaction commune, qui est divisée par une grille résistant à la chaleur et à l'abrasion.Une grande partie des cendres, qui se forment lors de la réaction de post-gazéification, est emportée par la gaz.
Une petite partie de ces cendres tombe à travers les fentes de la grille et le reste peut être évacué par un dispositif à agitateuro
Dans le cas où l'on fait usage de combustibles présentant une réactivité suffisante et un point deramollissement suffisamment élevé des cendres, on peut se passer d'un agitateur, en inclinant la grille de façon que son inclinaison corresponde à peu près à l'angle d'éboulement ou de déversement du combustible en grains.
Avec la disposition inclinée proposée ci-avant de la grille, une solution constructive favorable est donnée au problème de la répartition du combustibleen plaçant ce dernier dans une colonne verticale que traverse une partie seulement du gaz, tandis que la partie principale de celuici s'échappe sur la surface libre du combustible.
La mise en couver du procédé décrit présente un intérêt particulier dans les procédés de gazéification au poussier, dans lesquels on utilise, comme agent de gazéification, un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau. Dans ces procédés on travaille cependant sans lit de combustibleoEn cas de dérangement dans l'amenée de combustible, il se peut qu'en un temps très court de l'oxygène pur arrive dans l'installation de production de gaz et produise
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dans les tuyauteries ou appareils subséquents de fortes explosions avec le gaz débité par d'autres gazogènes. Des dispositifs de sécurité coûteux sont par conséquent nécessaires, pour réduire autant que possible ce danger.
Ces dispositifs peuvent être omis lorsqu'on applique le nouveau procédé, car la couche de combustible placée dans l'installation agit auto- matiquement comme gazogène de type connu et empêche le passage d'oxygène, en cas d'interruption de l'alimentation en combustible en poussier.
Exemple.
Dans le dôme d'un générateur Winkler, qui est utilisé pour pro- duire un gaz de synthèse déterminé pour l'hydrogénation de charbon, de pé- trole ou de goudron par gazéification de coke de carbonisation de tourbe à l'aide d'oxygène et de vapeur d'eau, on monte une grille inclinée à fen- tes de 8 mm de largeur d'ouverture. Sur cette grille, on amène en conte nu du coke de carbonisation de tourbe en grains de 20 à 40 mmo Le générateur Winkler produit avec ce dispositif 1m3 de CO + H2 au départ de 0,259 m d'oxygène, 0,72 kg de vapeur et 0,490 kg de CoAvant la mise en place du dispositif en question et avant la mise en oeuvre du procédé décrit, on avait besoin pour produire la même quantité de CO + H2 de 0,317 m d'oxy- gène, de 0,88 kg de vapeur et de 0,530 kg de C.
De ces 0,490 kg de C,0,035 kg, soit 7% ont été apportés sous forme de combustible en morceaux. La pro- duction de vapeur se monte à présent à 0,62 kg alors qu'antérieurement on en abtenait 0,88 kg, par m3 de CO + H2
REVENDICATIONS .
1Procédé pour gazéifier des combustibles solides, caractérisé en ce que les gaz de réaction chauds, quittant un gazogène alimenté au moyen d'un combustible en poussier ou a grains fins, sont amenés ensuite à traver- ser une couche de combustible en morceaux.