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Procédé et dispositif pour la gazéification discontinue de combustibles riches en cendres, et éventuellement bitumi- neux ". ------------------------ ------------------------------- tirer parti on a déjà, tenté à de multiples reprises de tirer parti de la teneur en combustible de combustibles riches en gendres obtenus dans les charbonnages, c'est-à-dire par exemple de stériles de lavage, ou de schistes huileux . La quantité extrade ordinaire de ces combustibles de quelaié inférieure, qui est obtenue et la nécessité d'utiliser même lederniera restes de matiéres ayant de la valeur au point de vue énergétique posent au spécialiste des problèmes intéressants.
On a proposé de fabriquer, à partir de combustibles bitumineux, riches en cendres, un gaz inflammable et des produits stillation liquides, en soumettant le combustible chaleur distil oombiné gazéification . Ira chaleur processus combiné de dégazage gazéification. chaleur produite lors de la gazéif ication de la fraction fixe de produite lors de la carbone du combustible à l'aide d'air ou de vap our d'eau , de-
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vait servir à extraire la teneur en bitume du combustible par dégazage, et à la récupérer . Les essais qui ont été faits de réaliser cette opération en continu n'ont pas donné des résul- tats utilisables au point de vue technique et économique .
L'agglutination régulière de la matière cendreuse aux températu- res de réaction qui s'établissent ne permettait ni de diriger la réaction même, ni d'évacuer sans encombres du dispositif de gazéification la substance qui avait été soumise à la réaction.
On a en conséquence tenté de réaliser la gazéification en discontinu, en chargeant de combustible riche en cendres un réservoir cylindrique, en allumant le combustible à la surface en aspirant en surface de l'air de gazéification, éventuelle- ment en mélange avec de la vapeur d'eau, eten poursuivant une réaction de gazéification, le tirage étant dirigé de haut en bas, jusqu'à ce que la zone de réaction fût , par progression lente, arrivée à l'extrémité inférieure de l'appareil de gazéi- fication.
Lorsqu'on travaillait , comme décrit ci-avant, dans des réservoirs dont le diamètre ne dépassait pas 1 m, le procédé pou- vait %tre mis en oeuvre sans très grandes difficultés techni- ques, mais il n'y avait pas de possibilité d'en faire une exploitation de caractère économique . Lorsqu'on travaillait avec de plus grandes unités, on rencontrait les difficultés déjà. décrites dans le brevet français 870.287. Elles consistaient en ce que la substance riche en cendres qui avait été soumise à réaction s'agglutinait en masses compactes, en sorte que son extraction après combustion de la charge était rendue plus difficile .
De plus, on dut observer que la réaction,sur- tout dans les zones les plus basses, n'englobait pas uniformé- ment toute la section transversale de la matière à gazéifier, mais au contrairene se propageait , de haut en bas, qu'exclusi- vement le long de la paroi du réservoir. Ce phénomène,que l'on a appelé en allemand "Randfeuer" (f eu marginal) , entrait dans le procédé une diminution de rendement dans une double di- rection..
D'une part, une partie du combustible devait, après
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combustion de la charge, être extrait sans qu'il eût changé de forme, c'est-à-dire sans avoir été utilisé, et.d'autre part, on pouvait constater que, dans ces parties de la charge qui n'a- vaient pas réagi , des produits de distillation liquides s'é- taient précipités à partir de la partie de la charge qui avait réagi complètement , produits qui ainsi échappaient également à leur utilisation.
Le problème posé par les constatations mentionnées est donc, en premier lieu, de faire en sorte que le noyau n'ayant à peu près pas réagi et qui a en coupe longitudinale une section/paraboli- que soit également saisie par la réaction, et, en second lieu, d'éviter qu'après que la masse totale a réagi complètement, des difficultés se produisent lors de l'extraction de la matière qui a réagi.
Dans le brevet français 870. 287, il est déjà décrit un procédé suivant lequel on évite une agglutination de la matière cendreuse qui a réagir , en aspergeant d'eau à l'état liquide la surface de la cendre qui a réagi, ce qui évite un réchauffa- ge poussé de l'air de gazéification lorsqu'il traverse la cen- dre qui a réagi . On transforme donc en chaleur latente, la chaleur sensible de la cendre quia réagi, on exclut un ré- chauffage poussé de l'agent de gazéification, et l'on agit ainsi dans le sens d'un abaissement de la température dans la zone de gazéification proprement dite .
Suivant le procédé dé- c;rit dans le brevet , et pour autant que l'on travaille dans des réservoirs d'assez grande hauteur, l'eau n'est pas appli- quée exclusivement sur la surface supérieure de la matière cendreuse qui a réagi complètement, mais, au fur et à mesure de la progression de la réaction, elle est également introduite, à, l'aide de tuyaux, dans les zones plus profondes dela cendre soumise à réaction.
La quantité d'eau ajoutée est déterminée suivant la vitesse de la progression de la réaction de gazéif i- cation, et présuppose donc une connaissance précise de l'état de la gazéification à tout moment, car un excès d'eau ferait
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arrêter la réaction, et une insuffisance entrainerait une ..3-
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agglutination de la cendre par fusion, ce que l'on voulait précisément éviter.
Or , suivant l'invention, on a constaté qu'il est passible
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de .i,Jl'C,licl1\.-,,'r UI.:j r'H'-.tr- ,,.L.,ït c7. le- ..1,-1¯;c, même dans des grandes unités, c'est-à-dire larges et hautes, lorsqu'on subdi- vise la chambre de remplissage d'un grand récipient de réaction à. l'aide d'éléments intérieure ou garnitures remplis d'eau.
Il s'est avéré que l'on peut arriver à une réactioncompléte lorsque la distance entre l'élément rempli d'eau et la paroi du récipient de réaction, ou entre plusieurs éléments remplis d'eau, ne dépasse pas environ 1 m. Les meilleurs résultats sont obtenus pour une distance de 60 cm. environ . La réaction se propage en profondeur au moins jusqu'où vont le ou les éléments placés dans le récipient de réaction.
Les éléments consistent en récipients fermés dans le bas et latéralement . Pour la misa en oeuvre du procédé, il convient de placer dans le récipient de gazéification vide, des éléments, de préférence en forme de cellules étroites, qui ont à peu près la longueur du récipient de gazéification . Après qu'on a versé la matière à gazéifier et que les éléments ont été remplis d'eau, la matière à gazéifier est allumée à la surface. Les gaz a qui sa forment sont aspirés pour le dessous du récipient de gazéi fication jusqu'à ce que la réaction soit parvenue au fond du récipient. L'eau vaporisée dans les éléments p3ndant la réaction est constamment remplacée . Lorsque la charge a complètement brü- le,3 éléments sont enlevés et le récipient est vidé.
A cette occasion, on a constaté que la cendre qui avait réagi n'était pas agglutinée, ou ne l'était que faiblement,qu'il y avait à peine des nids de combustible n'ayant pas réagi, en sorte que le combustible était transformé pratiquement quantita- tivement au cours de la réaction. Par la subdivision de l'espace du récipient, on crée des foyers (ou feux) marginaux addition- nels. Les éléments agissent de façon analogue à des parois de ré-
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cipient. On peut de la'sorte provoquer, en pratique dans toute la section transversale du récipient, les effets de "foyer marginal" désormais désirés.
Le procédé suivant la présente demande de brevet n'exige aucune espèce de direction. Il se règle automatiquement quant aux températures qui se produisent au cours de la réaction. Par l'emploi des éléments , on s'oppose par une action d'équilibrage à une élévation excessive de la température dans la zone de gazéi . fication. Les éléments enlèvent de la chaleur à la zone de gazéi- gagement fication . A un accroissement du déunxxxxxxxxx de chaleur corres- pond une augmentation de vaporisation de l'eau dans les éléments.
En outre, la modification-liée à une augmentation de la produc- tion de vapeur d'eau-de la composition de l'agent de gazéification au point de vue de la fraction de vapeur d'eau, provoquer une aug - mentation de la formation de gaz à l'eau dans la zone de réac- tion , ce par quoi la température dans celle-ci est abaissée.
Si, temporairement, par suite d'une irrégularité de composition du combustible il se dégage moins de chaleur, le dégagement de vapeurs d'eau dans les éléments rétrograde, et la teneur en vapeur d'eau de l'agent de gazéification est diminuée au profit de réactionsexo,thermiques.
Il est possible en principe de diriger la réaction au point de vue thermique uniquement par l'emploi d'éléments remplis d'eau, auquel cas la vapeur d'eau s'échappe . Mais il est plus favorable de l'utiliser de la façon décrits ci-avant,comme agent de gazéification additionnel par exemple en recouvrant le récipient de réaction d'une cloche ou chapeau . La circonstan- ce que, dans leprocédé suivant l'invention, on enlève au système les chaleurs en excès dans la zone de gazéification, permet de faire arriver l'agent de gazéification dans la zone de gazéifi- cation bien réchauffé, en sorte qu'il n'y a pas de danger que la réaction s'éteigne, comme c'est essentiellement le cas lorsquhon emploie des combustibles riohes en cendres.
Le problé-
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me de l'élimination des températures excessives,d'une part, et du maintien dela température deréaction, d'autre part, est donc résolu d'une façon qui ne rend nécessaires, ni une surveillance, ni une intervention effective dans les processus qui se déroulent, cependant que les dimensions du récipient de réaction peuvent être choisies à volonté.
Le gaz obtenu par ce procédé contient de la vapeur d'eau et du goudron, et peut être libéré de ces deux substances par les méthodes habituelles. Le gaz refroidi et dégoudronné constitue un combustible de valeur. Il possède un pouvoir calorifique inférieur de 900 à 1300 calories suivant les qualités du combustible bitumineux traité.
De ce qui précède, il résulte que le procédé suivant l'invention permet d'obtenir d'une manière simple des produits de valeur par raffinage d'une matière première, qui.autrement, était sans valeur, et constitue de la sorte us progrès économique et technique par rapport à ce qui était connu.
EXEMPLE.
Dans un récipient cylindrique de 2,2 m de diamètre, on a versé 12 tonnes de stériles de lavage ayant une teneur en eau de 6 % et, par allumage avec une couche de coke incandescent épaisse de 5 cm et un tirage descendant, on a amorcé une réaction de gazéification avec de l'air et de la vapeur d'eau . Après que la réaction fût parvenue dans la zone marginale au fond du récipient, on a terminé l'essai, en éteignant la niasse avec de l'eau et en l'extrayant. Pendant l'essai, on a constamment meauré les quantités de gaz et le pouvoir calorifique , et recueilli le goudron évacué . Le rendement en calories a été de 7 millions de calories, avec un pouvoir calorifique moyen de 1050 calories par m3 à la pression normale, et la quantité extraite de goudron a été de 100 kg.
Le non-brûlé dans le résidu a été de 50 % de la puissance calorifique introduite .
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Ensuite, on a suspendu dans le même réservoir d'abord 3 cellules étroites en fer, remplies d'eau, d'une hauteur de 280 cm, d'une longueur.de 90 cm, et d'une largeur de 10 cm,de telle façon que leur fond était distant de 30 cm da tamis desti- né à supporter le combustible et placé sur le fond du récipient ; ensuite 1 on a versé.uniformément dans le récipient , c'est-é-dire autour des éléments, les mêmes quantités de stériles de lavage, de même qualité,. que dans l'essai précédent. L'essai a ;été amoréé et conduit de la même manière que dans l'essai précédent, et l'on a rajouté de l'eau dans les cellules dans la mesure où elle s'évaporait. L'essai a été terminé dès que la zone de gazéification eût atteint le fond du récipient.
Avec un pou- voir calorifique moyen de 130 calories , le rendement en calo ries gazeuses a atteint 12 millions de calories ; lerendement en goudron, 250 Kg . Le non-brûlé a atteint 10 % de la puissance calorifique introduite. '
Dans le premier essai, on a constaté que la zone marginale de la matière cendreuse extraite était agglutinée et dure,et que le noyau n'avait pas réagi complètement.
Dans le second essai, on a constaté que la masse avait réagi dans son intégralité et n'était pas agglutinée ou ne l'é- tait que faiblement.
REVENDICATIONS
1. Procédé pour la gazéification discontinue de combusti- bles richesen cendres, éventuellement bitumineu, dans des chambres de réaction à tirage dirigé de haut en bas,caractérisé en ce que la réaction s'effectue dans des chambres de réaction subdivisées au moyen d'éléments remplis d'eau fermés dans le bas et latéralement.