FR2555194A1 - Procede et installation pour la gazeification du charbon - Google Patents
Procede et installation pour la gazeification du charbon Download PDFInfo
- Publication number
- FR2555194A1 FR2555194A1 FR8318535A FR8318535A FR2555194A1 FR 2555194 A1 FR2555194 A1 FR 2555194A1 FR 8318535 A FR8318535 A FR 8318535A FR 8318535 A FR8318535 A FR 8318535A FR 2555194 A1 FR2555194 A1 FR 2555194A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- reactor
- bath
- decanter
- slag
- carbon
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title abstract description 19
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title abstract description 15
- 238000002309 gasification Methods 0.000 title description 21
- 238000009434 installation Methods 0.000 title description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 36
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 abstract description 20
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 18
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 abstract description 18
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract description 17
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 6
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000005484 gravity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000008267 milk Substances 0.000 abstract 4
- 210000004080 milk Anatomy 0.000 abstract 4
- 235000013336 milk Nutrition 0.000 abstract 4
- XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N Tritiated water Chemical compound [3H]O[3H] XLYOFNOQVPJJNP-PWCQTSIFSA-N 0.000 abstract 1
- DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N decane Chemical compound CCCCCCCCCC DIOQZVSQGTUSAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 26
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 26
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 8
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 4
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000003287 bathing Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 3
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 2
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 description 2
- -1 oxy- Chemical class 0.000 description 2
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 101100285000 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) his-3 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000001447 compensatory effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000005261 decarburization Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000001033 granulometry Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000032696 parturition Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000009991 scouring Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/57—Gasification using molten salts or metals
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/74—Construction of shells or jackets
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/152—Nozzles or lances for introducing gas, liquids or suspensions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2200/00—Details of gasification apparatus
- C10J2200/15—Details of feeding means
- C10J2200/156—Sluices, e.g. mechanical sluices for preventing escape of gas through the feed inlet
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/093—Coal
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0959—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0973—Water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0983—Additives
- C10J2300/0996—Calcium-containing inorganic materials, e.g. lime
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/18—Details of the gasification process, e.g. loops, autothermal operation
- C10J2300/1807—Recycle loops, e.g. gas, solids, heating medium, water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
SELON L'INVENTION, LA MATIERE CARBONEE EST INJECTEE, EN MEME TEMPS QUE DE L'OXYGENE ET DES MATIERES DE FORMATION D'UN LAITIER EPURANT, AINSI QU'EVENTUELLEMENT DE L'EAU, DANS UN REACTEUR DE GAZEIFICATION 1 CONTENANT UN BAIN DE FER 13 POUR LA DISSOLUTION DU CARBONE. ON RECUEILLE DE FACON CONTINUE LE LAITIER 14 FORME SUR LE BAIN, PAR DEBORDEMENT AU-DESSUS D'UN SEUIL 15 DANS UN DECANTEUR 2; ON LAISSE DECANTER LE LAITIER RECUEILLI POUR PERMETTRE LA SEPARATION PAR GRAVITE DES GOUTTELETTES DE METAL QUI Y SONT CONTENUES ET QUI SE RASSEMBLENT DANS LE FOND, ET ON EVACUE EN CONTINU LE LAITIER EPURE 14 HORS DU DECANTEUR ET ON RECYCLE, EGALEMENT EN CONTINU, DANS LE BAIN DE FER 13 LE METAL LIQUIDE DECANTE DANS LE DECANTEUR. L'INVENTION ASSURE AINSI UN FONCTIONNEMENT REGULIER ET CONTINU DE LA TECHNIQUE DE GAZEIFICATION DU CHARBON SUR METAL LIQUIDE.
Description
1 2555194
PROCEDE ET INSTALLATION POUR LA GAZEIFICATION DU CHARBON
La présente invention concerne la gazéification des matières carbo-
nées solides et plus particulièrement la technique selon laquelle du charbon en poudre est injecté en même temps que de l'oxygène, et des matières de
formation d'un laitier d'épuration dans un réacteur de gazéification simi-
laire à un convertisseur d'aciérie. Ce réacteur contient un bain métallique capable de dissoudre le carbone, en particulier un bain de fer en fusion, jouant un rôle assimilable à un catalyseur, pour donner lieu à la formation
d'un gaz combustible contenant principalement de l'oxyde de carbone.
L'invention vise plus spécialement la mise en oeuvre "en continu"
de cette technique, ainsi que divers autres aménagements tendant à en aug-
menter la productivité.
On sait qu'en règle générale, la technique de gazéification consi-
dérée est réalisée de façon séquentielle: le laitier du type "laitier d'affinage de la fonte", assure l'élimination du soufre introduit comme impureté du charbon et se trouve soumis à des décrassages périodiques,
alors que le bain de fer en fusion sert à nouveau après réchauffage.
Or, ce laitier a tendance à entraîner avec lui des gouttelettes (ou microparticules) de fer liquide en suspension, de sorte que le simple décrassage provoque à chaque fois un certain appauvrissement du bain en
fer, qui peut devenir appréciable au bout d'un certain nombre de cycles.
Pour parvenir à un fonctionnement "en continu" de l'opération de
gazéification sans pertes en fer conséquentes, la présente invention con-
siste à recueillir de façon continue le laitier surnageant sur le bain à mesure de sa formation dans le réacteur par débordement au-dessus d'un seuil, à laisser décanter le laitier recueilli pour permettre la séparation
par gravité des gouttelettes de fer présentes en suspension et qui se ras-
semblent dans le fond, puis à évacuer le laitier qui surnage et à recycler
dans le réacteur le fer liquide obtenu par décantation du laitier.
Le procédé peut alors être mis en oeuvre de façon continue pendant
de longues périodes, la proportion de fer éliminée du circuit étant prati-
quement négligeable.
L'invention a également pour objet une installation de mise en oeuvre composée d'un ensemble intégré à deux étages:
- un réacteur de gazéification destiné à contenir un bain métalli-
que en fusion capable de dissoudre du carbone et pourvu de moyens pour
l'introduction de matières carbonées (notamment du charbon pulvérisé) d'oxy-
gène gazeux ainsi que des matières de formation d'un laitier d'épuration, - et un décanteur, adjacent au réacteur, destiné à recueillir le laitier formé dans ledit réacteur et communiquant avec ce dernier, d'une part, par un seuil de débordement du laitier formé dans le réacteur, et, d'autre part, par un chenal de recyclage dans le réacteur du métal liquide déposé dans le fond du décanteur, ledit chenal étant ménagé au travers de la paroi commune séparant le réacteur du décanteur et dont l'extrémité
haute libre constitue le seuil de débordement.
Conformément à une réalisation préférée, le chenal de recyclage débouche dans le réacteur en-dessous du niveau du bain métallique de manière à permettre l'écoulement du métal du fond du décanteur vers le réacteur,
1; selon le principe des vases communicants.
Avantageusement, il est prévu d'assister cet écoulement par des moyens d'apport d'énergie motrice, par exemple une pompe électromagnétique constituée par un inducteur linéaire à champ magnétique glissant logé dans
le réfractaire le long du chenal de recyclage.
Un autre moyen peut consister en un soufflage gazeux au travers
d'un élément réfractaire perméable logé dans le fond du réacteur, au voisi-
nage de l'orifice de sortie du chenal, de manière à provoquer un brassage ascendant du métal au droit du chenal favorisant l'écoulement recherché dans celui-ci. Un tel élément perméable peut parfaitement être du type
décrit dans la demande de brevet européen publiée n 0021861.
Conformément à une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'in-
vention, destinée à procurer un gaz riche en hydrogène, on injecte égale-
ment dans le réacteur de l'eau, à l'état de vapeur de préférence, associée à un apport calorifique extérieur pour compenser l'effet refroidissant de l'eau, notamment eu égard au caractère très endothermique de la réaction avec le carbone pour la production équimolaire d'hydrogène et d'oxyde de carbone. Plus précisément, l'apport calorifique extérieur peut être limité aux besoins thermiques de la fraction d'eau injectée au-delà de celle dont
l'effet refroidissant est naturellement compensé par les ressources ther-
miques internes du réacteur, sous réserve, bien entendu, de conserver le
bain métallique à l'état liquide, i.e. de ne pas descendre sous une tempé-
rature de l'ordre de 1400-1500 C dans le cas d'un bain de fer.
A cet égard, les déterminations des bilans thermiques et matières permettent dans chaque cas d'ajuster l'apport calorifique extérieur aux
quantités d'eau injectée en fonction des introductions de carbone et d'oxy-
gène, compte tenu éventuellement de la recherche d'une productivité maxi-
male de l'installation.
Parmi les moyens envisageables d'apport calorifique, on retiendra de préférence ceux non-susceptibles d'intervenir chimiquement dans les réactions mises en jeu par la gazéification du charbon. Ainsi, on optera de préférence pour l'énergie d'origine électrique, notamment sous forme d'un arc électrique que l'on entretient entre une électrode et le bain métallique lui-même, comme cela se passe dans un four à arcs d'aciérie électrique. D'autres moyens de cette nature peuvent bien entendu être utili-
sés, tel qu'une torche à plasma ou un inducteur électromagnétique.
En ce qui concerne la recherche, évoquée ci-avant, d'une producti-
vite maximale pour une installation donnée selon l'invention, il est remar-
quable de noter qu'au vu des expériences qu'ils ont menées, les inventeurs ont été conduits à retenir que, pour un volume de bain métallique donné, la quantité de charbon introduite dans le bain est liée au "volume utile" du bain par une relation de la forme: Qc = k.Vu Qc= quantité du charbon injectée Vu= volume utile pour une charge donnée k = constante de proportionalité dépendant des conditions de mise en oeuvre du procédé (granulométrie, qualité du charbon, etc...) Il est donc avantageux, selon une variante de l'invention, d'associer
au décanteur un réacteur assurant le "volume utile" maximum du bain.
A cet effet, selon l'invention, le décanteur est associé à un réac-
teur ayant une forme allongée, tandis qu' est prévue une pluralité de lances à oxygène à jets étalés réparties le long du réacteur de manière que l'ensemble de ces jets intéresse la majeure partie de la surface du
bain métallique.
On va maintenant décrire l'invention plus en détail en se référant aux planches de dessins annexées qui illustrent à titre d'exemples non
limitatifs et de façon schématique l'invention et ses deux variantes princi-
pales. Sur ces planches: - la figure 1 illustre une installation de base selon l'invention, - et la figure 2 illustre une variante de la figure 1 équipée de moyens d'introduction d'eau, - la figure 3 illustre une deuxième variante de l'installation selon l'invention équipée d'une pluralité de lances d'oxygène alignées
dans un réacteur de forme allongée.
Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés sous des
références identiques.
Sur la figure 1, on a représenté une installation de gazéification à double étage comprenant un réacteur 1 et un décanteur associé 2 séparé par une cloison à mi-hauteur 3, l'ensemble étant fermé par un couvercle 4
pourvu d'une ouverture 5 pour la sortie des gaz produits.
Comme on le voit, le réacteur 1 est équipé en deux lances émergées 6 et 7 respectivement pour le soufflage d'oxygène gazeux additionné de chaux et pour l'introduction de carbone pulvérulent à l'aide d'un gaz de transport quelconque. Ces lances, refroidies par circulation interne d'eau,
de type connu en affinage pneumatique, traversent verticalement le couver-
cle 4 par des passages notés 8, 8'. L'ensemble des ouvertures 8, 8' et du couvercle est coiffé par un capot collecteur de gaz 9 relié à une
conduite de récupération 10.
Le décanteur 2 présente une ouverture latérale 11 à un niveau en hauteur approximativement égal à celui de l'extrémité haute de la cloison séparatrice 3 et ménagée à un endroit de la paroi du décanteur éloigné de cette cloison. En outre, le fond du décanteur est sensiblement relevé
par rapport à celui du réacteur, et un chenal 12, reliant le fond du décan-
teur au réacteur, est ménagé dans la cloison réfractaire 3 en pente incli-
née vers le bas dans le sens décanteur - réacteur.
Les éléments qui viennent d'être décrits constituent l'aménagement
de base d'une installation selon l'invention.
Son fonctionnement est schématiquement le suivant: On remplit le réacteur par du fer en fusion 13 jusqu'à un niveau
compris entre la sortie du chenal 12 et l'extrémité supérieure de la cloi-
son 3.
Lors de la mise en service des lances 6 et 7, le charbon injecté
se dissout dans le bain 13 et le reste de l'opération est tout à fait compa-
rable à ce qui se passe en affinage classique de la fonte par l'oxygène soufflé par le haut. Cet oxygène assure ainsi la décarburation du bain par formation d'oxyde de carbone gazeux. La formation d'un laitier basique fluide 14 à base de chaux constitue un agent d'épuration en soufre qui élimine cet élément du bain 13 au fur et à mesure de son introduction par
le charbon à gazéifier.
Le caractère continu de l'opération à ce stade est assuré par un départ continu du laitier 14, à mesure de sa formation, par passage au-dessus de la cloison dont l'extrémité supérieure constitue ainsi un "seuil de
débordement" 15 du laitier.
Cette expression "seuil de débordement du laitier" a été consacrée par le passé dans le domaine de l'affinage continu de la fonte en acier
qui précisément met en oeuvre une installation à double étage réacteur-
décanteur, de principe et de technologie tout à fait analogues à l'installa-
tion de gazéification exemplifiée ici. Le lecteur pourra d'ailleurs s'en rendre compte par lui-même en se rapportant aux nombreux brevets déposés
2555 1 94
à ce sujet par le demandeur, et notamment les brevets français n 1 407 082,
1 427 201 et 1 418 924.
On rappelle à cet égard que la technique d'évacuation "en continu" du laitier surnageant sur un bain métallique par débordement d'un seuil semble être bien maîtrisée lorsque le laitier présente une consistance plutôt mousseuse. On sait que ce résultat peut être facilement obtenu par un contrôle adéquat des caractéristiques du jet d'oxygène, contrôle qui peut être facilement assuré; par exemple, par un réglage de la position en hauteur de la lance de soufflage. On sait aussi qu'un laitier moussant contient en suspension une quantité relativement importante de fer sous
forme de gouttelettes ou de micro-particules liquides.
Ainsi, le laitier voontairement moussant 14 que l'on forme ici à la surface du bain 13 passe: par débordement continu et régulier au-dessus
du seuil 15, du réacteur 1 au décanteur 2.
Pendant son séjour dans le dcanteur le laitier est au repos de sorte que les gouttelette3 de fer liquide en suspension ont la possibilité de se séparer par gravité de la phase non-métallique et de se rassembler dans le fond en donnant naissance Puis en alimentant régulièrement un pied de bain 16. Le latier 74', qui au cours de sa progression dans le décanteur passe d'un état moussant initial a une consistance proche du liquide, atteint l'orifice de sortie 11 par lequel il est évacué en continuo Par ailleurs, au fond du réacteur, le chenal de communication 12
assure le recyclage du fer déposé 16 vers le bain principal 13.
Ce recyclage s'effectue automatiquement selon le principe des vases communicants puisqu'en régime établi, le niveau du pied de bain 16 dans le décanteur s'ajuste naturellement à chaque instant sur celui du bain
principal 13 dans le réacteur.
Ici, une observation doit être faite à propos de la phase de démar-
rage de l'installation.
Deux possibilités existent - o l'on procède initialement au remplissage du réacteur seul, auquel cas il est nécessaire d'obturer temporairement le chenal 12 par
tout moyen approprié (obturateur à tiroir coulissant, etc...) et de préfé-
rence à son extrémité de sortie dans le réacteur. Dans ce cas, la mise en service de l'installation est suivie d'une phase transitoire de mise en régime au cours de laquelle le décanteur voit se former le pied de bain 16 à partir du laitier déborde jusqu'à ce que, le niveau de la surface du bain 16 i'6&lisant avec celui du bain principal 13, on ouvre le chenal
de communication 12.
- o l'on procède initialement au remplissage simultané du réacteur
et du décanteur, soit séparément si l'on obture le chenal 12, soit en ali-
mentant en métal liquide l'un des deux dans le cas contraire.
Dans ce mode, la phase de démarrage peut être légèrement plus longue, mais la phase transitoire est pratiquement réduite au temps nécessaire au premier laitier qui déborde du seuil 15 pour atteindre l'orifice de
sortie 11.
Quel que soit le mode choisi, on prendra bien entendu le soin de préchauffer convenablement l'installation à vide, en particulier le chenal
de communication 12, pour éviter des phénomènes intempestifs de solidifi-
1n fication localisés de bain métallique.
Conformément à une mise en oeuvre préférée de l'invention, le flux de métal recyclé dans le chenal 12 est assisté. Ces moyens d'assistance peuvent être par exemple une pompe électromagnétique, telle que schématisée en 17 sur la figure 1, et constituée par un inducteur à champ magnétique glissant le long du chenal. Cet inducteur est composé d'une succession de conducteurs annulaires 18 (trois dans l'exemple représenté) logés dans la matière réfractaire autour du chenal 12 et alimentés par une source
électrique triphasée 19.
Selon une autre variante, ces moyens d'assistance peuvent être cons-
titués par un brassage du bain 13 de préférence au voisinage de la sortie du chenal 12. Ce brassage peut être obtenu avantageusement à l'aide d'une insufflation d'un gaz, tel que de l'azote (gaz inerte et peu coûteux) au travers d'un élément réfractaire aéroperméable 20 monté dans le fond du réacteur et relié à une source de gaz sous pression symbolisée en 21. Bien
entendu, ces deux types de moyens peuvent être utilisés séparément ou con-
jointement, comme c'est le cas sur l'installation de la figure 1.
Comme déjà indiqué, ces moyens sont connus en eux mêmes, ainsi que dans leur application au domaine de l'élaboration des métaux. Au besoin, on pourra se rapporter par exemple aux demandes de brevets français PV n 170198 ou PV n 908871 pour ce qui concerne le pompage électromagnétique et à la demande de brevet européen publiée n 0081861 pour ce qui concerne
l'élément réfractaire aéroperméable, tel que 20.
L'installation de gazéification illustrée sur la figure 1 permet la production de gaz du type CO, H2, CO2, riche en CO, de manière continue; l'évacuation régulière du laitier et le recyclage continu du fer liquide entraîné par le laitier évitent C'accumulation d'impuretés dans le milieu réactionnel (notamment le soufre du charbon), ainsi que la consommation du bain métallique, aux légères pertes près par oxydation dans le laitier et par poussières, mais que l'on peut aisément compenser au besoin par
des appoints espacés de métal.
Conformément à une variante particulièrement avantageuse de l'in-
vention, illustrée sur la figure 2, on produit par gazéification du charbon
un gaz riche en hydrogène à partir de la décomposition de l'eau.
A cet effet, comme on le voit, la lance 7 d'injection du charbon sert également pour l'introduction d'eau qui, utilisée de préférence à l'état de vapeur, peut alors servir en outre de fluide pour le transport pneumatique des particules de charbon. De plus, le réacteur est pourvu d'une électrode de graphite 22 traversant un passage 8" prévu à cet effet dans le couvercle 4, de préférence au centre du réacteur pour limiter les effets nocifs sur la tenue des parois réfractaires du rayonnement de l'arc
électrique 23 entretenu entre le bain 13 et la pointe de l'électrode. Celle-
ci est reliée à une borne d'une alimentation électrique symbolisée en 24, l'autre borne étant mise au contact du bain 13 par l'intermédiaire d'un
plot conducteur 25, implanté dans le fond du réacteur.
On a déjà dit que l'arc électrique 23 est mis en oeuvre en tant que moyen d'apport calorifique non susceptible d'intervenir chimiquement sur la gazéification. Cet apport calorifique extérieur, qui ajoute aux disponibilités propres du milieu réactionnel permet d'augmenter jusqu'à des valeurs de 40 % et au-delà la teneur volumique en hydrogène du gaz produit, en rendant possible l'injection d'une quantité d'eau bien plus
importante que celle qui serait permise autrement.
La mise en oeuvre d'une telle variante permet ainsi une amelioration qualitative très appréciable des gaz obtenus, dont le domaine d'utilisation se trouve ainsi élargi vers la chimie de synthèse ou vers des processus
industriels demandeurs d'agents gazeux hautement réducteurs, par exemple.
En plus de cette variante destinée à améliorer qualitativement les gaz obtenus, comme on vient de le voir, l'invention a également pour but une amélioration quantitative, i.e. une amélioration de la productivité
d'une installation de gazéification.
Le principe de base repose sur la double idée que le bain métalli-
que doit offrir, pour un volume donné, la plus grande surface de contact possible à l'oxygène soufflé et que cet oxygène doit être soufflé de manière
à intéresser la plus grande proportion possible de cette surface.
Ainsi, les inventeurs ont été amenés à concevoir la variante illus-
trée sur la figure 3 dans laquelle le bain 13, de même volume que dans les variantes précédentes, occupe un réacteur 1 de forme linéaire allongée. Le bain 13 présente de ce fait une hauteur "H" plus faible qu'auparavant mais, inversement, une surface libre 26 beaucoup plus importante au-dessus de laquelle peuvent être réparties, non plus une seule lance de soufflage
d'oxygène, mais plusieurs lances 6a, 6b, 6c... (trois dans l'exemple consi-
déré) disposées côte à côte le long du réacteur et libérant des jets dont les zones d'impact sur la surface 26 du bain sont sensiblement tangentes entre elles. Parallèlement, une seconde série de trois lances 7a, 7b, 7c, pour l'injection de charbon en poudre, sont placées obliquement au travers de la grande paroi latérale du réacteur et débouchent, de préférence, chacune
dans un jet d'oxygène en direction de la surface du bain.
On comprend que, pour un rayon "R" de la zone d'impact du jet, la taille optimale du réacteur représenté (ayant une seule rangée de lances à oxygène) est de 2R en largeur et de 2NR en longueur, o N est
le nombre de lances utilisées.
Par rapport à un réacteur de même capacité mais de forme carrée
(ou circulaire) de 2R de côté (ou de diamètre), le réacteur selon la pré-
sente variante permet de tripler pratiquement la surface de contact métal-
oxygène, ce qui conduit à multiplier par trois la capacité du bain à dissou-
dre rapidement le carbone, donc à accroître en proportion le débit de char-
bon pouvant être injecté. Ceci peut s'exprimer, selon les inventeurs, en disant que le "volume utile" du bain a également triplé, sachant que ce volume utile "Vu" conditionne le débit "Qc" de charbon injectable selon
la relation empirique Qc = k.Vu (vue précédemment).
L'augmentation de productivité recherchée se manifeste aussi par le fait que pour une même masse de bain de fer, la quantité d'oxygène et de carbone pouvant être considérablement accrue, la production instantanée
de gaz recueillie sera d'autant plus volumineuse.
Bien entendu, une installation de gazéification de ce type peut également servir pour la production d'un gaz riche en hydrogène, selon la technique décrite en référence à la variante de la figure 2 (injection
de vapeur d'eau associée à un apport calorifique compensateur).
Il va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples autres variantes ou équivalents dans
la mesure o sont respectées les caractéristiques énoncées dans les reven-
dications jointes.
Ainsi, la cloison 3 séparant le réacteur du décanteur peut être
remplacée par tout autre moyen de seuil, le rôle de ce seuil étant de favo-
riser une zone calme dès la sortie du réacteur, ce qui permet de mettre
en oeuvre un décanteur de taille relativement petite.
De même, le chenal 12 de recyclage du métal peut fort bien déboucher, non plus sous la surface du bain 13 mais au-dessus. Dans ce cas, les niveaux respectifs du bain principal 13 et du pied de bain 16 dans le déanteur sont décalés en hauteur, et le recyclage s'opère, non plus par équilibrage des pressions entre le réacteur et le décanteur selon le principe des vases communicants, mais par simple déversement par gravité, depuis le
décanteur vers le réacteur.
De même encore, dans le cas de la variante à injection d'eau, l'élec-
trode peut fort bien, si on l'estime nécessaire ou simplement utile, être placée dans le décanteur. En tout état de cause, il demeure préférable d'effectuer, d'une manière ou d'une autre, un apport calorifique chimiquement neutre au milieu réactionnel et en particulier au bain métallique, lequel, en plus de sa
fonction de dissolution du carbone, joue également un rôle de réservoir thermi-
que indispensable au procédé.
REVEDICATIONS
1) Procédé de gazéification de matière carbonée, notamment du char-
bon, selon lequel la matière carbonée est injectée, en même temps que de l'oxygène et des matières de formation d'un laitier épurant, dans un récipient de gazéification contenant un bain métallique capable de dissoudre le carbone, en particulier un bain de fer en fusion, procédé en ce que: on recueille de façon continue le laitier (14) surnageant sur le bain métallique (13), à mesure de sa formation dans le réacteur (1), par débordement d'un seuil (15), - on laisse décanter le laitier recueilli (14') pour permettre la séparation par gravité des gouttelettes de métal qui y sont présentes en suspension et qui se rassemblent dans le fond,
- on évacue en continu le laitier ainsi épuré et on recycle, égale-
ment en continu, dans le bain métallique le métal liquide (16) obtenu par
décantation du laitier.
2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, on in-
jecte également de l'eau dans le récipient et conjointement on effectue
un apport calorifique afin de compenser l'effet de refroidissement de l'in-
jection d'eau.
3) Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'on pro-
cède à l'apport calorifique sans intervenir chimiquement dans les réactions
mises en jeu par la gazéification.
4) Procédé selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que l'on répartit l'oxygène soufflé sur la plus grande partie possible de la surface libre du bain et en ce que, pour un volume de bain donné, on augmente au
maximum sa surface libre.
) Installation de gazéification pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble intégré à deux étages:
- un réacteur de gazéification proprement dit (1), destiné à conte-
nir un bain métallique en fusion (13) capable de dissoudre du carbone,
et pourvu de moyens (6, 7) pour l'introduction de matières carbonées, notam-
ment du charbon, d'oxygène gazeux ainsi que des matières de formation d'un laitier épurant, - et un décanteur (2) adjacent ai réacteur, destiné à recueillir le laitier (14) formé dans le réacteur et communicant avec celui-ci d'une part, par un seuil de débordement (15) constitué par l'extrémité supérieure d'une cloison (3) séparant le réacteur du décanteur et, d'autre part, par un chenal (12) de recyclage dans le réacteur du métal liquide déposé dans
le fond du décanteur, et provenant de gouttelettes métalliques en suspen-
sion dans le laitier recueilli (14'), ledit chenal étant ménagé au travers
de la cloison commune (3).
6) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour assister la circulation du métal liquide dans
le chenal de recyclage.
7) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par un inducteur électromagnétique (17)
à champ glissant le long du chenal de recyclage.
8) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, le chenal de recyclage débouchant dans le réacteur sous la surface du bain
métallique, lesdits moyens sont constitués par un élément réfractaire aéro-
perméable (20) monté dans le fond du réacteur et relié à une source (21)
de gaz sous pression.
9) Installation selon les revendications 5 ou 6, caractérisée en
ce qu'elle est également pourvue de moyens pour l'introduction d'eau et
de moyens d'apport calorifique, ces derniers n'étant pas susceptibles d'in-
tervenir chimiquement dans les réactions de gazéification.
) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens d'apport calorifique sont constitués par un arc électrique
(23) entretenu entre une électrode (22) et le bain métallique (13 ou 16).
11) Installation selon les revendications 5, 6 ou 9 -caractérisée en
ce que le réacteur (1) présente une forme linéaire allongée et en ce que les moyens d'injection de l'oxygène gazeux (6a,6b,...) sont répartis le long du réacteur de manière que l'ensemble des jets d'oxygène intéresse
la majeure partie de la surface libre (26) du bain métallique (13).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8318535A FR2555194B1 (fr) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | Procede et installation pour la gazeification du charbon |
DE8484402292T DE3482699D1 (de) | 1983-11-18 | 1984-11-13 | Verfahren und vorrichtung zur vergasung von kohle. |
EP19840402292 EP0149930B1 (fr) | 1983-11-18 | 1984-11-13 | Procédé et installation pour la gazéification du charbon |
JP24431984A JPS60133091A (ja) | 1983-11-18 | 1984-11-19 | 石炭等のガス化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8318535A FR2555194B1 (fr) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | Procede et installation pour la gazeification du charbon |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
FR2555194A1 true FR2555194A1 (fr) | 1985-05-24 |
FR2555194B1 FR2555194B1 (fr) | 1986-10-10 |
Family
ID=9294363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
FR8318535A Expired FR2555194B1 (fr) | 1983-11-18 | 1983-11-18 | Procede et installation pour la gazeification du charbon |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0149930B1 (fr) |
JP (1) | JPS60133091A (fr) |
DE (1) | DE3482699D1 (fr) |
FR (1) | FR2555194B1 (fr) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2012629A1 (de) * | 1970-03-17 | 1971-09-30 | Siegener AG Geisweid, 5903 Huttental | Verfahren und Vorrichtung zur Ver gasung fester, fossiler Brennstoffe |
DE2443740A1 (de) * | 1973-09-12 | 1975-03-13 | Uss Eng & Consult | Verfahren zum umwandeln von kohle in ein brennbares gas |
FR2310401A1 (fr) * | 1975-05-09 | 1976-12-03 | Maximilianshuette Eisenwerk | Procede et dispositif pour la gazeification continue de substances solides ou liquides, contenant du carbone ou des hydrocarbures, dans un reacteur a bain de fer |
DE2713864A1 (de) * | 1977-03-29 | 1978-10-05 | Wijk O | Verfahren zur herstellung einer kohlenoxydgas und wasserstoffgas zur weiterveredlung oder verbrennung enthaltenden gasmischung |
FR2445364A1 (fr) * | 1978-12-26 | 1980-07-25 | Sumitomo Metal Ind | Procede, appareil et lance pour la gazeification de matieres carbonees solides |
-
1983
- 1983-11-18 FR FR8318535A patent/FR2555194B1/fr not_active Expired
-
1984
- 1984-11-13 DE DE8484402292T patent/DE3482699D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-13 EP EP19840402292 patent/EP0149930B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1984-11-19 JP JP24431984A patent/JPS60133091A/ja active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2012629A1 (de) * | 1970-03-17 | 1971-09-30 | Siegener AG Geisweid, 5903 Huttental | Verfahren und Vorrichtung zur Ver gasung fester, fossiler Brennstoffe |
DE2443740A1 (de) * | 1973-09-12 | 1975-03-13 | Uss Eng & Consult | Verfahren zum umwandeln von kohle in ein brennbares gas |
FR2310401A1 (fr) * | 1975-05-09 | 1976-12-03 | Maximilianshuette Eisenwerk | Procede et dispositif pour la gazeification continue de substances solides ou liquides, contenant du carbone ou des hydrocarbures, dans un reacteur a bain de fer |
DE2713864A1 (de) * | 1977-03-29 | 1978-10-05 | Wijk O | Verfahren zur herstellung einer kohlenoxydgas und wasserstoffgas zur weiterveredlung oder verbrennung enthaltenden gasmischung |
FR2445364A1 (fr) * | 1978-12-26 | 1980-07-25 | Sumitomo Metal Ind | Procede, appareil et lance pour la gazeification de matieres carbonees solides |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2555194B1 (fr) | 1986-10-10 |
DE3482699D1 (de) | 1990-08-16 |
EP0149930A2 (fr) | 1985-07-31 |
EP0149930B1 (fr) | 1990-07-11 |
EP0149930A3 (en) | 1986-04-02 |
JPS60133091A (ja) | 1985-07-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FR2764280A1 (fr) | Procede pour la fabrication de carbone 60 | |
FR2507624A1 (fr) | Procede pour la gazeification du charbon et la fabrication de fonte et installation pour sa mise en oeuvre | |
RU99105748A (ru) | Установка и способ (варианты) получения расплавов металла | |
FR2514744A1 (fr) | Procede pour fabriquer du silicium a partir de materiau pulverulent contenant de la silice | |
FR2488903A1 (fr) | Procede de production de gaz dans un reacteur a bain de fer | |
BE897070A (fr) | Procede et appareil pour le convertissage continu de mattes de cuivre et metaux non ferreux | |
KR20010007296A (ko) | 직접적인 제련 용기 | |
EP0392900A1 (fr) | Procédé et installation de traitement d'un liquide avec un gaz | |
WO1994018348A1 (fr) | Procede pour le recyclage de poussieres de depoussierage dans un four electrique a arc de production d'acier | |
EP0156676B1 (fr) | Installation de gazéification de charbon | |
FR2532661A1 (fr) | Procede de fabrication de ferrosilicium | |
FR2555194A1 (fr) | Procede et installation pour la gazeification du charbon | |
EP0246157A1 (fr) | Perfectionnement aux procédés et dispositifs de fusion de matériaux fibrables | |
FR2466509A1 (fr) | Procede de fabrication d'acier a partir de matieres metalliques solides contenant du fer | |
FR2528871A1 (fr) | Procede de fabrication d'aluminium au moyen d'un haut-fourneau | |
CA2192953A1 (fr) | Procede de fusion d'une charge metallique dans un four rotatif et four rotatif pour la mise en oeuvre d'un tel procede | |
CA1172048A (fr) | Procede d'affinage d'un bain de metal dans un creuset a soufflage d'oxygene par le haut et creuset de mise en oeuvre | |
EP0626547B1 (fr) | Procédé de production d'acier liquide à partir de matières ferreuses riches en matières carbonnées | |
FR2649191A1 (fr) | Unite pour l'obtention du plomb metallique a partir des concentres de plomb sulfures | |
EP0834049B1 (fr) | Procede de fusion d'une charge dans un four electrique a arc | |
EP1119734B1 (fr) | Procede pour l'enfournement de fines ou de granules dans un four a arc | |
EP0599760B1 (fr) | Installation de réduction du minerai de fer utilisant des lits de particules solides fluidisés par un gaz réducteur | |
LU83997A1 (fr) | Procede et appareil pour la recuperation et la concentration de matieres non ferreuses telles que le zinc et le plomb | |
FR2555193A1 (fr) | Procede de production en continu d'un gaz riche en hydrogene par gazeification de matiere carbonee, notamment du charbon et installation pour sa mise en oeuvre | |
FR2621575A1 (fr) | Procede et dispositif pour la production continue de silicium liquide a partir de carbone et de silice |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
ST | Notification of lapse |