Brevet FR2008605A1 — publié le 19700123

La présente invention concerne un procédé et un appareillage perfectionnés pour traiter des matières premières par un gaz de traitement et plus particulièrement un procédé et un appareillage perfectionnés pour traiter des matières premières par un gaz de traitement maintenu à une 5 température et une composition prédéterminées. Il existe dans l'industrie chimique de nombreuses opérations dans lesquelles on utilise des gaz chauffés à température élevée comme agent de transfert de la chaleur ou de traitement, autrement dit, ces procédés comprennent une opération de décomposition thermique pour la préparation de 10 gaz combustibles, de ville, de synthèse ou servant de matières premières utilisables pour des synthèses, tels que l'éthylène, le propylène et • l'acétylène, des opérations de transformation du gaz naturel, de distillation du diarbon, du bois et de divers produits végétaux pour fabriquer des produits carbonisés ou charbonneux, des opérations d'oxydation de mine-15 rais métalliques, de charbons du benzène et du naphtalène, des opérations de réduction d'oxydes et de minerais métalliques et des opérations d'activation pour activer des produits carbonisés ou charbonneux. En général, ces procédés sont mis en oeuvre à grande échelle avec un équipement gigantesque. Par conséquent, les conditions ci-après doivent 20 être satisfaites pour exécuter économiquement ces opérations : 1) maintenir les conditions de traitement, autrement dit, la température et la composition de l'ensemble de traitement invariables, de façon à obtenir à partir dudit ensemble des produits de qualité uniforme, été satisfaites avec les procédés et appareillages connus dans lesquels la matière première est traitée par des gaz à température élevée. De nombreuses 30 difficultés intéressant les procédés et appareillages antérieurs seront exposées ci-après. Par exemple, dans le cas d'une opération de décomposition thermique d'hydrocarbures du pétrole, il existe les procédés ci-après dans lesquels on utilise un gaz à température élevée comme agent de transfert de la chaleur : 35 1) Un procédé d'échange de la chaleur dans lequel les hydrocarbures du pétrole sont mis en contact avec un gaz de traitement réchauffé à une température prescrite dans le but de décomposer les hydrocarbures du pétrole en utilisant un échangeur de chaleur. 25 2) une mise en oeuvre facile et continue, 3) des frais d'exploitation peu élevés, et 4) un équipement simple et bon marché. Cependant, on ne peut dire que toutes les conditions ci-dessus ont 69 15763 2 20086G5 2) Un procédé par combustion partielle, dans lequel les hydro-"ai-bures du pétrole sont introduits dans une "chambre de décomposition en même temps que de la vapeur d'eau et de l'air, une partie desdits hydrocarbures du pétrole est brûlée pour chauffer le reste des hydrocarbures 5 du pétrole et la vapeur d'eau, de façon à décomposer le reste par'l'action de la vapeur d'eau surchauffée. Le premier procédé présente l'inconvénient d'exiger un échamgeur de chaleur additionnel, alors que le second présente deux inconvénients : difficulté de maintenir constantes en permanence les conditions de la com-10 bustion dans le four de décomposition et formation indésirable de coke due à une combustion incomplète des hydrocarbures dérivés du pétrole. A titre de second exemple, dans le cas d'une opération de séchage ou de distillation de matières solides, il est nécessaire d'utiliser comme agent de transfert de la chaleur un gaz à température élevée pratiquement 15 inerte et qui n'oxyde ni ne brûle la matière solide. De plus, ce gaz à température élevée doit toujours être obtenu à une température et avec une composition constantes. Cependant, il était impossible avec:les'procédés de distillation: ou de dessiccation et' l'appareillage connus de satisfaire entièrement à ces conditions. 20 De plus, dans un procédé d'oxydation du charbon ou de minerais métalliques par un: gaz de traitement à haute température,'î-ïl est indispensable de régler de façon précise la quantité et la température de l'oxygène ou de l'air utilisé comme agent oxydant, mais ces conditions n'étaient pas entièrement satisfaites par les procédés et les appareillages connus dans 25 lesquels on brûlait un combustible après mélange avec un grand excès d'air, la chaleur du gaz brûlé était utilisée comme source de chaleur et cet excès d'air dans le gaz brûlé était utilisé comme agent oxydant. Dans un troisième' exemple concernant la réduction des oxydes ou des minerais métalliques avec un gaz eéductêur à température élevée, il est 30 nécessaire d-' introduire un gaz réducteur tel que 11 oxyde de carbone dans le mélange réactionnel a une température et une concentration1 constantes mais,- pour préparer un tel gaz réducteur-, i-1 était riétièssaire -^'"dahs lés procédés connus - d'utiliser un échangeur de chaleur coûteux. De même, dans un procédé de fabrication de charbon' act-ïvév l'acfci'vât-ibn- classique de la 35 matière'carbonisée est exécutée par deux; procédés -ï - r '' - -1 * ' - ; a)- la matière carbonisée es"4K t-fcâitéfe par de* fa vapeut d 'eàû sut- , . ... - 4 . • * . : .1 ï ^ _ - "x chauffée à température élevée par un'dï^bâiti-f de* i'réfcKauffage, et' 69 15763 3 2008605 b) la matière carbonisée est traitée par un mélange de gaz à haute température qui est obtenue par combustion d'un combustible mélangé à la fois à de l'air et de la vapeur d'eau et qui contient par conséquent la vapeur d'eau surchauffée par la chaleur de la combustion. Cependant, 5 un échangeur de chaleur spécial est nécessaire pour surchauffer la vapeur dans le cas a) et, dans le cas b), il est difficile de maintenir constante la température du mélange de gaz. L'invention a pour objet un procédé et un appareillage nouveaux et perfectionnés pour traiter des matières premières par un gaz de traite-10 ment, qui remédient aux inconvénients antérieurs mentionnés ci-dessus, et plus précisément : 1) Un procédé et un appareil perfectionnés pour traiter des matières premières par un gaz de traitement dans lequel les conditions de traitement peuvent être maintenues constantes, de manière à obtenir des 15 produits ayant une qualité uniforme et améliorée. 2) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour traiter des matières premières par un gaz de traitement dans lequel l'opération de traitement est simplifiée et peut être rendue continue. 3) Un procédé et un appareillage perfectionnés de traitement 20 des matières premières par un gaz de traitement dans lesquels le rendement thermique et le rendement en produits sont élevés, qui abaissent les frais d'exploitation, tandis qu'un échangeur de chaleur devient inutile, par conséquent le coût de l'équipement est très bas. 4) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour la décomposi-25 tion thermique d'hydrocarbures du pétrole dans lequel ladite décomposition thermique peut toujours être exécutée dans des conditions invariables et on peut obtenir avec un rendement élevé des produits de qualité améliorée avec une faible teneur en produits secondaires tels que le goudron ou le coke. 5) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour distiller des 30 matières solides en utilisant un gaz de traitement inerte à haute température qui permet de distiller uniformément la matière solide sans oxydation ni combustion de manière à obtenir des produits de qualité améliorée avec un rendement élevé. 6) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour oxyder une 35 matière solide en utilisant un gaz de traitement oxydant à haute température, ladite matière solide pouvant être oxydée uniformément sans combustion de façon à obtenir des produits de qualité améliorée avec un rendement élevé. / 69 15763 2008605 4 7) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour réduire des matières solides par un gaz réducteur de traitement à haute température, ladite matière solide étant réduite uniformément de façon à obtenir des produits de qualité améliorée avec un rendement élevé. 5 8) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour activer des matières carbonisées par un gaz de traitement contenant de la vapeur d'eau surchauffée, lesdites matières carbonisées étant activées uniformément de façon à obtenir des produits de qualité améliorée avec un rendement élevé. 10 9) Un procédé et un appareillage perfectionnés pour transformer une patière 'première gazeuse grâce à un gaz de traitement à haute température dans lequel ladite matière première gazeuse, par exemple du gaz naturel, du gaz de pétrole ou du gaz à l'eau, est transformée en un gaz ayant la composition choisie avec un rendement élevé. 15 10) Un procédé et un appareillage perfectionnés utilisable pour traiter une autre matière première gazeuse ou solide par un gaz de traitement à la température et avec la composition choisies, dans lequel l'opération de traitement est facile et peu coûteuse, tandis que le produit est obtenu avec un rendement élevé et a une qualité excellente et uniforme. 20 Les caractéristiques les plus importantes du .procédé selon l'in vention sont les suivantes : on utilise un gaz inerte porté à haute température comme agent de transfert de la chaleur pour exécuter le traitement désiré, ce gaz de traitement est préparé par mélange d'un gaz additionnel, pour exécutèr le traitement désiré, au gaz inerte brûlé, la température et 25 la composition dudit gaz de traitement sont ajustées aux conditions prescrites pendant l'opération de mélange et le traitement désiré de la matière première est exécuté avec un gaz de traitement qui satisfait aux conditions prescrites. Autrement dit, l'opération de conditionnement pour le traitement 30 par ce gaz et l'opération de traitement de la matière première sont exécutées séparément dans des chambres séparées. Ce procédé de traitement d'une matière première par un tel gaz de traitement constitue un procédé nouveau totalement inconnu antérieurement. D'autres objets et avantages de l'invention seront mieux compris 35 à l'aide de la description détaillée qui va suivre et des dessins sur lesquels : 69 15763 2008605 - la figure 1A est une vue de côté schématique, en coupe, d'une forme de réalisation d'un appareil à conditionner faisant partie de l'appareillage selon la présente invention, - la figure 1B est une vue schématique de l'avant de l'appareil 5 à conditionner représenté sur la figure 1A, - la figure 1C est une vue schématique en plan de l'appareil à conditionner représenté sur la figure 1A, - la figure 2 est un>schéma fonctionnel d'un mode d'éxécution du procédé de la présente invention, 10 - la figure 3 est un schéma fonctionnel d'un deuxième mode d'exé cution du procédé selon l'invention, - la figure 4 est un schéma fonctionnel d'un troisième mode d'exécution du procédé selon l'invention, - la.figure 5A est une vue de côté schématique en coupe d'une 15 forme de réalisation de l'appareil salon la présente invention, - la figure 5B est une vue schématique de l'avant de l'appareil représenté sur la figure 5A, - la figure 6 est une vue de côté schématique en coupe d'une deuxième forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, 20 - la figure 7 est une vue de côté schématique en coupe d'une troisième forme de réalisation de l'appareillage selon l'invention. Les pièces semblables sont désignées par des caractères de référence identiques pour toutes les diverses figures des dessins ci-annexés. Pour exécuter le procédé selon l'invention, il est nécessaire. 25 d'incorporer un appareil à conditionner pour préparer un gaz de traitement et de conditionner ce gaz, dans les conditions prescrites, en amont du dispositif de traitement de la matière première. Les figures 1A, 1B et 1C sont des dessins schématiques expliquant la réalisation de l'appareil à conditionner inclusdans l'appareillage pour la mise en oeuvre du procédé 30 selon l'invention. L'appareil à conditionner 1 est constitué par une chambre de mélange 2, une chambre de combustion 3 et une chambre de conditionnement 4. La chambre de mélange 2 comporte un espace cylindrique, comme représenté sur les figures 1A, 1B et 1C ; un dispositif 5 d'alimentation en 35 combustible et un dispositif 6 d'alimentation en oxygène ou .en air, sont disposés à une extrémité, le combustible et l'oxygène gazeux ou l'air ini-, troduits sont mélangés uniformément dans la chambre de mélange 2 et ce mélange de gaz combustibles est injecté dans la chambre de combustion 3 69 15763 6 2008605 par l'orifice 7 d'injection à l'extrémité opposée de la chambre de mélange. Ce mélange de gaz combustibles est enflammé et on le fait ensuite brûler à l'intérieur de la chambre de cômbustion 3. Cette chambre de combustion 3 comporte un. espace cylindrique comme représenté sur les figures 5 1A, 1B et 1C3 et est reliée à la chambre de mélange par ledit orifice 7 d'injection à une extrémité de ladite chambre 3 cylindrique de combustion, tandis que l'autre extrémité de la chambre de combustion 3 débouche dans la chambre de conditionnement 4. Les gaz brûlés engendrés dans la chambre de combustion 3 sont introduits dans la chambre de conditionnement 4 et 10 mélangés avec le gaz additionnel spécifié ci-dessus provenant du dispositif d'alimentation 8 en gaz additionnel. Aucune restriction particulière n'est imposée à la forme de cette chambre de conditionnement 4. Pour provoquer une combustion complète et stable des gaz combustibles mélangés à l'intérieur de la chambre de combustion 3 de l'appareil 15 à conditionner 1 comportant un tel dispositif, il est nécessaire que la chambre 3 de combustion dans laquelle on introduit le mélange de gaz combustibles ait un volume suffisant et la relation ci-après doit être satisfaite entre le diamètre intérieur d-., de l'orifice d'injection 7 et le dia- M metre intérieur d de la chambre de combustion 3 : c 20 30 d ™ I dM c 4 M De même, dans le but de réaliser un mélange complet des gaz brûlés et du gaz 25 additionnel dans la chambre 4 de conditionnement et de l'ajuster aux conditions prescrites, la-relation ci-après concernant le volume Vc de la chambre 4 doit être satisfaite : VA A | V A 2 c Dans le cas où d^ est inférieur à ^ d^, la combustion"du mélange de gaz combustiblesn'est pas complète âlJintérieur dé la chambre de combustion 3 et, par conséquent, dès gaz'incomplètement brûlés sont introduits 35 dans la chambre de conditionnement 4^ et" ê'és-gaz incomplètement brûlés brû- : lent à nouveau dans la chambre'de conditionnement 4 ou se mélangent avec le gaz additionnel de'façon à former "une; suifeHhdësiràbltei De plus, "dans Lè * cas où est inférieur à---V' ,- lé mélange des1 g'àzc brûléà" è't dû gaz additionnel 69 15763 2008605 dans la chambre de conditionnement 4 devient incomplet et, par suite, le conditionnement du gaz de traitement n'est pas uniforme. Pour mieux faire comprendre le procédé et l'appareillage selon la présente invention, on décrit en détail ci-après plusieurs procédés 5 pratiques en se référant aux dessins ci-annexés. La figure 2 est un schéma fonctionnel représentant une opération de décomposition thermique d'hydrocarbures du pétrole qui constitue un des modes d'exécution. Dans la figure 2, un combustible fluide, tel que le gaz de ville, le gaz de pétrole, une huile lourde ou une huile légère, 10 et de l'oxygène ou de l'air, sont introduits dans l'appareil à conditionner 1. La quantité d'oxygène ou d'air qui est introduite en même temps que le combustible doit être suffisante pour une combustion complète de celui-ci. Cet appareil à conditionner 1 comprend une chambre de mélange 2, une chambre de combustion 3 et une chambre de conditionnement 4, le combus-15 tible et l'oxygène ou l'air sont d'abord mélangés complètement dans la chambre 2 de mélange et ce gaz combustible mélangé est ensuite injecté dans la chambre de combustion 3 où il est enflammé et une combustion complète se produit. La teneur en oxygène libre du gaz brûlé produit dans la chambre de combustion 3 doit être inférieure à 2 % en volume. Autrement 20 dit, la quantité d'oxygène ou d'air introduit dans la chambre 3 de mélange doit être suffisante pour une combustion complète du combustible bien qu'il ne soit pas souhaitable que le carburant soit présent en grand excès et cet excès doit être inférieur à 2 % par rapport au volume des gaz brûlés. 25 Les gaz brûlés obtenus de cette manière sont pratiquement inertes Ces gaz brûlés provenant de la chambre de combustion 3 sont introduits dans la chambre de conditionnement 4. Ensuite, de la vapeur d'eau est injectée dans cette chambre 4 de conditionnement et mélangée uniformément de façon à préparer le gaz de traitement et, ensuite, un hydrocarbure du pétrole est 30 injecté dans ce gaz de traitement de façon à préparer un mélange de gaz con tenant les gaz brûlés, de la vapeur d'eau et un hydrocarbure du pétrole. Comme les quantités de vapeur d'eau et d'hydrocarbures du pétrole à mélanger avec les gaz brûlés sont prédéterminées en fonction de la quantité de gaz brûlés produits et de leur température, le mélange de gaz obtenu en 35 mélangeant ces trois constituants aura la température et la composition souhaitées. Ce gaz obtenu par mélange des trois constituants, qui a été conditionné dans l'appareil à conditionner 1, doit contenir une proportion de vapeur d'eau supérieure à 10 % en volume. Dans le cas où la proportion 69 15763 -■2008605 de vapeur d'eau est inférieure à 10 %, les hydrocarbures du pétrole contenu dans le mélange gazeux sont décomposés incomplètement. Le mélange de gaz provenant de l'appareil à conditionner 1 est introduit dans la chambre de traitement 9 et emmagasiné à l'intérieur de la chambre de traite-5 ment 9 pendant un temps prédéterminé pendant lequel les hydrocarbures du pétrole contenus dans le mélange de gaz sont décomposés par la chaleur des gaz brûlés et l'action de la vapeur d'eau de façon à obtenir le produit désiré. Le gaz de décomposition préparé par cette réaction de décomposition est dirigé sur un séparateur 10 dans lequel des produits secon-10 daires tels que le brai et le goudron sont éliminés pour le purifier. Le gaz de décomposition purifié est envoyé dans un réservoir 11 où il est accumulé et utilisé à la demande. Une partie des gaz de décomposition qui sont emmagasinés dans le réservoir 11 peut être recyclée et utilisée comme gaz combustible. 15 Des produits secondaires tels que le brai et le goudron séparés par le séparateur 10 sont envoyés dans un générateur de gaz de réchauffage où ils sont brûlés et les gaz brûlés obtenus dans ces conditions sont utilisés pour réchauffer le combustible, l'air ou l'oxygène, ou la vapeur d'eau ou les hydrocarbures du pétrole à la température prescrite. La carac-20 téristique la plus importante de. la présente invention^est que les gaz brûlés et la vapeur d'eau sont mélangés de façon à préparer un gaz de trai-tementayant la température et la composition prescrites et ce gaz de traitement est mélangé à un ou plusieurs hydrocarbures du pétrole, ce qui permet d'ajuster la température et la composition du mélange provenant de la dé-25 composition de la manière souhaitées Notamment, l'opération de réglage des conditions de la réaction de décomposition est exécutée dans l'appareil à conditionner 1 et la décomposition du mélange réactionnel dans les conditions deréaction a été ajustée et exécutée dans la chambre de traitement 9. Autrement dit, l'opération de conditionnement du mélange obtenu par dé-30 composition et l'opération de décomposition thermique des hydrocarbures du pétrole par les gaz brûlés et la vapeur d'eau sont exécutées"dans des chambres séparées et ceci constitue un procédé entièrement nouveau qui n'a pas été essayé antérieurement. Dans lâ technique antérieure où l'on utilisait les gaz brûlés comme agent de: transfert de la chaleur, il était dif-35 ficile de maintenir constante en permanence la température du mélange résultant de la décomposition comme dans le cas mentionné ci-dessus et, par conséquent, la composition du gaz de décomposition présentait l'inconvénient de n'être pas uniforme, mais cet inconvénient a été totalement éliminé par 69 15763 2008605 le procédé de la présente invention. En général, un catalyseur de la décomposition des hydrocarbures du pétrole, ni une matière solide pour le transfert de la chaleur ne sont nécessaires, par conséquent, la préparation et le remplacement du catalyseur et le chauffage de la matière solide 5 servant au transfert de la chaleur deviennent inutiles, si bien qu'un fonctionnement continu est possible. Cependant, dans le cas d'une décomposition déterminée, il est possible d'utiliser un catalyseur dans la chambre de traitement pour augmenter la vitesse de décomposition. Aucune restriction particulière n'est applicable aux hydrocar-10 bures dérivés du pétrole auxquels on peut appliquer le procédé selon l'invention et on peut utiliser effectivement de l'essence directe, de l'essence lourde, une huile légère, du pétrole lampant, une huile lourde, du pétrole brut et du goudron distillé. La teneur en oxygène libre des gaz brûlés à mélaçger avec les hydrocarbures dérivé du pétrole doit être 15 réglée au-dessous de 2 %, de préférence au-dessous de 0,5 % parce que la décomposition oxydante indésirable des hydrocarbures du pétrole par les gaz brûlés ne peut pas être négligée si la teneur en oxygène libre dépasse 2 %. Comme expliqué ci-dessûs, ce procédé de traitement peut être uti-20 lisé pour la conversion du gaz naturel et pour l'oxydation d'hydrocarbures aliphatiques ou aromatiques tels que les paraffines, le benzène, le naph-talène, les xylènes, etc. Cependant, dans le cas d'une conversion du gaz naturel, on utilise de la vapeur d'eau comme gaz additionnel et un catalyseur approprié est présent dans la chambre de traitement. De même, lors 25 de l'oxydation des hydrocarbures sus-mentionnés, ces hydrocarbures sont introduits en phase vapeur, et on utilise de l'air ou de l'oxygène comme agent oxydant additionnel, et un catalyseur approprié tel que l'anhydride vanadique est présent dans la chambre de traitement. Dans le cas décrit ci-dessus-^ la matière première est introduite 30 dans la chambre de conditionnement et mélangée au gaz de traitement, le mélange de gaz contenant la matière première gazeuse est introduit dans la chambre de traitement. Cependant, on obtient également"de bons résultats quand la matière première gazeuse et le gaz de traitement sont introduits séparément dans ladite chambre de traitement et -la matière première -35 est traitée à l'état de mélange avec le gaz de.traitement dans la chambre de traitement. . • 69 15763 2008605 La distillation de matières solides qui constitue un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention est décrite ci-après. Dans la figure 3, du combustible et de l'oxygène ou de l'air sont introduits dans la chambre de mélange 2 du conditionneur 1 et mélangés, le gaz combus-5 tible est injecté après mélange dans la chambre de combustion 3 et brûlé et les gaz brûlés sont introduits dans la chambre de conditionnement 4. La teneur en oxygène libre de ces gaz brûlés doit être inférieure à 2 de préférence inférieure à 0,5 1, Si la teneur en oxygène libre gazeux dépasse 2 %, la matière solide, par exemple du charbon ou du bois, à 10 traiter sera oxydée ou brûlée par cet oxygène libre, ce qui diminuera la qualité et la quantité du produit obtenu. Un gaz inerte tel que de l'azote ou de l'oxyde de carbone est introduit dans la chambre de conditionnement 4 en tant que gaz additionnel pour ajuster la température et la composition des gaz brûlés introduits 15 dans la chambre de conditionnement, et mélangé avec les gaz brûlés pour préparer le gaz de traitement. Une partie des gaz brûlés peut être extraite de la chambre de combustion 3 et emmagasinée dans le réservoir 22 et les gaz ainsi extraits peuvent être dirigés sur la chambre de conditionnement sous forme de gaz inerte additionnel, à la demandé-. Le gaz de 20 traitement dont la température et la composition ont été ajustées de cette manière est introduit dans la chambre de traitement 21. Les matières solides à distiller, telles que le charbon, le lignite, la tourbe et le bois, sont introduites dans la chambre de traitement 21 et distillées par le gaz de traitement.On n'observe pratiquement ni oxydation ni combus-25 tion des matières solides pendant cette distillation parce, que le gaz de traitement est pratiquement un gaz inerte. De même, on peut préparer des produits de qualité uniforme parce que le gaz de traitement a en permanence une température et une composition invariables et ils sont par con--séquent meilleurs que les produits antérieurs. Le gaz distillé obtenu par 30 distillation dans la chambre de traitement 21 peut être recyclé et utilisé comme combustible. De même, une partie de.ce gaz distillé est injectée dans le générateur 23 de gaz de réchauffage où il est brûlé, ce gaz brûlé est dirigé sur le dispositif 13 de réchauffage du combustible, le dispositif 14 de réchauffage de l'oxygène pu de l'air .et le dispositif-24 de 35 réchauffage du gaz additionnel pour réchauffer,1e combustible,cl*oxygène ou l'air et le gaz additionnel aux diverses températures prescrites. Le conditionnement du gaz de traitement;-çeuç êtrç .r§§iisé-de manière plus précise par un tel réchauffage,, , 4> — * - ' 69 15763 ii 2008605 On décrit ci-après l'opération d'oxydation de matières solides, qui constitue un autre mode d'exécution du procédé selon l'invention. Dans la figure 4, le combustible et l'air ou l'oxygène dirigés sur la chambre de mélange 2 de l'appareil à conditionner 1 sont mélangés à l'intérieur 5 de celle-ci, injectés dans la chambre de combustion 3 pour brûler à l'intérieur de celle-ci. Ensuite, les gaz brûlés obtenus de cette manière sont introduits dans la chanbre de conditionnement 4. La quantité prescrite d'oxygène ou d'air est alors introduite dans la chambre de conditionnement 4 en vue de son mélange avec les gaz brûlés pour préparer ainsi le gaz 10 de traitement par oxydation avec la température et la teneur en oxygène prescrites. Ce gaz de traitement est injecté dans une chambre d'oxydation 31 dans laquelle du charbon ou un minerai métallique à oxyder a été introduit. Il est nécessaire, au cours de l'opération ci-dessus, de maintenir au-dessous de 2 %, de préférence au-dessous de 0,5 % la teneur en oxygène 15 libre des gaz brûlés produits dans la chambre de combustion 3. Si la teneur en oxygène libre des gaz brûlés dépasse 2 %, il sera impossible de régler de manière suffisamment précise la teneur en oxygène libre des gaz de traitement, car ceci provoquera d'importantes fluctuations de la qualité du produit obtenu par oxydation. 20 Dans le cas où la quantité de gaz brûlés produite à l'intérieur de la chambre de combustion est supérieure à la quantité désirée, l'excès est extrait de la chambre de combustion et emmagasiné dans le réservoir 22 et recyclé à la demande en direction de la chambre de conditionnement. De même, la température du combustible, de l'air ou de l'oxygène intro-25 duits dans la chambre de mélange et celle de l'oxygène ou de l'air introduit dans la chambre de conditionnement peuvent être ajustées à la valeur voulue par un dispositif approprié de régulation de la température. Il sera possible de régler la température du gaz de traitement de façon plus précise grâce à ce dispositif de régulation de la température. 30 Le procédé de traitement représenté par le schéma fonctionnel de la figure 4 est également utilisable pour la réduction de minerais et d'oxydes métalliques. On utilise dans ce cas, comme gaz additionnel, un gaz réducteur tel que l'oxyde de carbone. Il est également nécessaire d'abaisser au-dessous"d'exactement 2 %, de préférence au-dessous de 0,5 %, 35 la teneur en oxygène libre des gaz brûlés, de façon à empêcher tout gaspillage du gaz réducteur. Le procédé de traitement représenté par le schéma fonctionnel de la figure 4 convient également pour l'activation de matières carbonisées 69 15763 12 2008605 Dans ce cas, le gaz additionnel est de la vapeur et il est nécessaire d'abaisser au-dessous de 2 %, de préférence au-dessous de 0,5 % la teneur en oxygène libre des gaz brûlés dans le but d'empêcher toute perte de matière carbonisée, 5 On décrit, ci-après un exemple d'appareillage de. décomposition d'hydrocarbures du pétrole qui est une forme de réalisation de l'appareillage selon l'invention, Sur les figures 5A et 5B, la chambre de mélange 2 de l'appareil à conditionner 1 comporte un espace cylindrique intérieur et l'orifice 5 d'entrée du combustible et l'orifice 6 d'entrée 10 de l'oxygène ou de l'air sont placés à une extrémité dudit. La paroi intérieure disposée à l'autre extrémité delà chambre de mélange 2 est conique et se rétrécit en direction de l'orifice 7, ménagé à son extrémité d'éjection du gaz. Le gaz combustible mélangé dans la chambre de mélange 2 est éjecté avec une énergie considérable en direction de la chambre de 15 combustion 3 par l'intermédiaire d'une pièce d'éjection du gaz de forme appropriée. On peut réaliser une diffusion uniforme du gaz combustible mélangé dans la chambre de combustion 3 en mettant en place un dispositif de réglage, de l'éjection des gaz à l'extrémité 55 par laquelle sont éjectés les gaz. 20 Une forme de réalisation du dispositif d'éjection des gaz est représentée sur la figure 5A et comporte une pièce conique 54 avec une surface conique parallèle à la surface intérieure conique de l'extrémité 55 par où sortent des gaz. La position de cette pièce conique 54 peut être modifiée dans la direction représentée par la flèche a de la figure 25 5A. L'intervalle entre la surface conique de l'organe de réglage 54 et la partie intérieure conique, de la partie 55 peut être réglé en déplaçant de manière, appropriée ladite pièce conique 54, ce qui permet de régler la vitesse et la direction d'éjection du mélange de gaz combustible. Ce procédé de réglage de l'éjection de gaz n'est pas limité à l'exemple 30 ci-dessus, étant donné qu'on peut utiliser de manière appropriée d'autres dispositifs de. réglage. La chambre de combustion 3 comporte un espace cylindrique approprié pour la combustion avec Un axe horizontal. La chambre de conditionnement comporte un orifice d'entrée 8 pour la vapeur d'eau. L'emplacement 35 de cet orifice d'entrée pour la vapeur d'eau n'est pas soumis à une limitation particulière, mais un- mélange uniforme et rapide des gaz brûlés et de la vapeur d'eau peut être réalisé en introduisant ladite vapeur dans une direction telle qu'elle soit à contre-courant par rapport à la direction 69 15763 1.3 2008605 d'introduction des gaz brûlés en provenance de la chambre de combustion 3, Un orifice d'entrée 51 pour hydrocarbures du pétrole est ménagé. à proximité de l'extrémité de la chambre de conditionnement 4 si bien 5 que le gaz de traitement préparé par mélange des gaz brûlés et de la vapeur est ensuite mélangé avec un ou plusieurs hydrocarbures du pétrole. Un orifice de sortie 52 pour ce mélange de gaz à trois constituants est ménagé à l'extrémité de cette chambre de conditionnement 4 et ladite chambre de conditionnement est reliée à la chambre de décomposition 9 10 par l'intermédiaire de cet orifice d'évacuation 52, Les gaz produits par décomposition dans la chambre de décomposition 9 sont évacués à l'extérieur de celle-ci par l'orifice de sortie 53. On décrit ci-après une autre forme de réalisation de l'appareillage selon l'invention, qui est un appareillage de distillation sèche pour 15 matière(s) solide(s). Dans la figure 6, la chambre de mélange 2 de l'appareil à conditionner 1 est à peu près identique à la chambre de mélange 2 représentée sur la figure 5 et est disposée horizontalement. La chambre de combustion 3 est également disposée horizontalement et comporte un orifice de sortie 62 pour extraire une partie des gaz brûlés, à la demande. 20 La chambre de conditionnement 4 comporte un orifice 61 d'entrée des gaz inertes pour introduire un gaz inerte tel que l'azote ou l'oxyde de carbone et un orifice 69 d'extraction des gaz brûlés, qui est relié à un orifice de sortie 62 des gaz brûlés, est également ménagé. Une chambre de distillation 63 comporte un dispositif d'alimentation 64 à sa partie supérieure 25 pour l'introduction de la matière solide 70 à distiller. La chambre de distillation 63 comporte un orifice de sortie 66bis à sa partie inférieure, suivi d'un entonnoir 67 et qui établit la liaison avec une chambre de refroidissement 68. La partie en forme d'entonnoir 66bis de ladite partie inférieure comporte plusieurs orifices 66 à travers lesquels le gaz de 30 traitement conditionné à l'intérieur de la chambre de conditionnement 4 est introduit dans la chambre de distillation. Le gaz de traitement passe à travers la couche de matière solide et est évacué à l'extérieur de la chambre 63 par l'orifice d'évacuation 65. La distillation désirée est exécutée par chauffage de la matière solide alors que le gaz de traitement 35 passe au travers de celle-ci. L'appareillage représenté sur la figure 6 peut être également, utilisé pour l'oxydation de matières solides telles que le charbon ou les minerais métalliques. L'appareillage de la figure 6 est également utili 69 15763 2008605 sable pour la réduction de matières contenant de l'oxygène ou d'oxydes. On décrit ensuite une autre forme de réalisation de l'appareillage selon l'invention utilisé comme appareillage d'activation pour les matières charbonneuses ou carbonisées. Sur la figure 7 , la chambre 5 de mélange 2 de l'appareil à conditionner 1 est disposée verticalement, le gaz combustible mélangé est éjecté de haut en bas en direction de la chambre de combustion 3 par l'orifice d'éjection 7 des gaz et est brûlé dans cette chambre. La chambre de combustion 3 est cylindrique et disposée verticalement et cette chambre comporte un dispositif d'extraction 10 62 pour extraire les gaz brûlés en excès se trouvant dans la chambre de combustion 3. La chambre de conditionnement 4 comporte un dispositif d'alimentation en vapeur d'eau. Dans l'exemple représenté sur les dessins, il existe deux orifices d'entrée 8a et 8b de la vapeur d'eau, La chambre 4 de conditionnement comporte également un orifice d'entrée 69 pour l'in-15 troduction, à la demande, de gaz brûlés qui ont été extraits de la chambre de combustion 3. Une chambre d'activation 71 destinée à l'activation des matières carbonisées comporte un dispositif 74 d'alimentation en matière(s) première(s) à sa partie inférieure pour l'introduction des matières carbonisées 75 à activer. 'La partie inférieure de la chambre 20 d'activation 71 est en forme d'entonnoir, tandis qu'un grand nombre de petites ouvertures sont ménagées à sa partie inférieure 73, le gaz de traitement est introduit de bas en haut dans la chambre d'activation 76 par des passages 53 et des orifices 73 et active la matière carbonisée en formant avec cette dernière, un lit fluidisé. La matière activée 76 est 25 entraînée vers le haut par le courant de gaz de traitement et sort par l'orifice de sortie 72. Le procédé et l'appareillage selon l'invention seront expliqués plus en détail grâce aux exemples ci-après : 30 EXEMPLE 1 Le présent exemple concerne la fabrication de gaz de ville combustible en utilisant comme matière première de l'essence légère. On utilise dansée but l'appareillage de décomposition de la figure 5. Les volumes intérieurs Vc et de la chambre de combustion et de la chambre de 35 .conditionnement de cet appareil à conditionner sont, respectivement, de 3 ... * 0,1 et 0,4 m , et le diamètre intérieur d^ de l'orifice d'éjection de la chambre de mélange et le diamètre intérieur'd^ de la chambre de combustion • sont, respectivement, de 4 et 30 cm. Par côn'séquent, les relations entre 69 15763 2008605 d„ et d , et V et V. sont exprimées par de = 7.5 d„ et V, = 4 V . M c c A r e 'M A c Du kérosène et de l'air sont introduits dans cette chambre de 3 mélange avec des débits respectifs de 10 1/heure et 120 m /heure et sont soumis successivement aux opérations de mélange mutuel à l'intérieur de 5 la chambre de mélange, d'injection dans la chambre de combustion et d'inflammation et de combustion à l'intérieur de la chambre de combustion. Les gaz brûlés préparés de cette manière sont introduits dans la chambre de conditionnement et mélangés avec de la vapeur introduite individuellement dans ladite chambre, ce qui permet de préparer le gaz de traite-10 ment désiré à partir des gaz brûlés et de la vapeur d'eau. L'essence légère à décomposer est ensuite mélangée avec ce gaz de traitement et la température du gaz de traitement mélangé est ajustée à 850°C. La vapeur d'eau est introduite avec un débit de 400 kg/heure et l'essence légère à raison de 350 kg/heure. Ce mélange de gaz contenant de l'essence est in- 3 15 troduit dans une chambre de décomposition ayant un volume de 3m pour provoquer la décomposition de l'essence légère. Après avoir commencé l'a décomposition de l'essence légère de cette manière, une partie des gaz provenant de la décomposition de ladite essence est recyclée et utilisée comme combustible qui est introduit dans la chambre de mélange. Quand le 20 fonctionnement a atteint son régime normal, la teneur en oxygène libre des gaz brûlés est de 1,3 % et la teneur en vapeur d'eau du mélange de gaz contenant l'essence légère est de 25,3 %. Par ailleurs, la pression dans 2 la chambre de décomposition est de 0,5 kg/cm . La composition et le pouvoir calorifique des gaz de décomposition obtenus dans cet exemple sont 25 indiqués sur le tableau 1. TABLEAU I 30 35 Constituant Teneur (7o en volume) co2 3 C2H4 24 Composition des gaz obtenus par décomposition C2H6 6 °2 1 CO 4 H2 25 CH. 4 14 N2 23 69 15763 2008605 T A B L £ II I (suite et fin) Pouvoir calorifique des gaz obtenus par décomposition 7 200 kcal/m^ Rendement global de la gazéificatioh 92 % Dans cet exemple, le gaz obtenu par décomposition est un gaz combustible 3 ayant un pouvoir calorifique élevé de 7 200 kcal/m , et constitue un gaz 10 de ville parfait puisque sa teneur en oxyde de carbone est relativement faible et sa teneur en hydrogène est relativement élevée. EXEMPLE 2 La présent exemple concerne la préparation d'éthylène en utili-15 sant comme matière première l'essence légère. On utilise pour cette préparation l'appareillage de décomposition représenté sur la figure 5 dans lequel les volumes intérieurs et V. des chambres de combustion et de conditionnement sont respectivement 3 3 0,2 m et 0,6 m , tandis que les di'amètres intérieurs d^ de l'orifice 20 d'éjection et d^ de la chambre de combustion sont, respectivement 7cm et 45 cm. Par conséquent, les relations entre dM et d^, ainsi qu'entre et VA sont exprimées par : d = 6,4 dM et V. = 3V c M A c 25 On introduit du kérosène et de l'air dans cette chambre de mé- 3 lange avec des débits de, respectivement, 10 1/heure et 120 m /heure, ces gaz sont mélangés dans la chambre de mélange, envoyés dans la chambre de combustion et enflammés et brûlés à l'intérieur de ladite chambre. Ensuite, 30 on introduit de la vapeur d'eau et de l'essence légère, chacune avec un débit de 350 kg/heure dans la chambre de conditionnement pour préparer un _ mélange de gaz à 880°C. Ce mélange de gaz est introduit immédiatement dans . - • 3 ' une chambre de décomposition (volume intérieur 3,5 m ) afin de.décomposer l'essence légère. Après que la décomposition de l'essence a été mise en 35 marche de cette manière, une partie de ces gaz provenant de la décomposition de l'essence légère sont recyclés et utilisés comme combustible qui est introduit dans la chambre de mélange. Quand l'opération a atteint son ré- .gime normal, la teneur en oxygène libre des gaz brûlés est de 0,7 % et la 69 15763 u 2008605 proportion de vapeur d'eau dans le mélange de gaz est de 23 %. Par ail- 2 leurs, la pression dans le four de décomposition est de 0,5 kg/cm . La composition des gaz préparés par décomposition dans le présent exemple est indiquée sur le tableau II, d'après lequel on peut voir que le taux 5 de conversion en éthylène est excellent, TABLEAU II 10 Constituant Teneur (% en volume-) C2H4 30 15 Composition du gaz C2H6 7 obtenu par décomposi tion CH. 4 25 20 Taux de conversion en éthylène 40 % 25 30 35 Le taux de conversion en éthylène est, par définition, le pourcentage en poids d1éthylène calculé en se basant sur le poids d'hydrocarbures bruts du pétrole. EXEMPLE 3 Le présent exemple concerne la préparation du gaz de ville en utilisant le kérosène comme matière première. On utilise dans ce but l'appareillage de décomposition de la figure 5. Les volumes intérieurs et de la chambre de combustion et de la chambre de conditionnement, et les diamètres intérieurs dM de l'orifice d'éjection de la chambre de mélange ■ 3 et d tle la chambre de combustion sont, respectivement, 0,12 m et c 3 0,45 m , ainsi que 4,6 cm et 33 cm. Par conséquent, les relations entre d„ et d , et V, et V s'expriment par : M c A c dn = 7>2 dM C M et VA = 3,7 V A c On introduit du kérosène préchauffé à 250°C et de l'air réchauffé à 300°C dans ladite chambre de mélange,avec des débit respectifs de 10 1/heure 69 15763 18 2008605 3 et 120 m /heure. On fait brûler le kérosène comme dans l'exemple 1. On introduit de la vapeur d'eau réchauffée à 600°C et du kérosène réchauffé à 400°C dans la chambre de conditionnement avec des débits respectifs de 240 kg/heure et 150 kg/heure, pour les mélanger avec les gaz brûlés intro-5 duits en provenance de la chambre de combustion, de manière à préparer le mélange gazeux contenant les gaz brûlés, le kérosène et la vapeur d'eau. Ce mélange de gaz est introduit immédiatement dans la chambre de 3 décomposition (volume intérieur 3,2 m ) pour provoquer la décomposition du kérosène. 10 Après que la décomposition du kérosène a débuté de cette manière, une fraction de ces gaz provenant de la décomposition du kérosène est recyclée et utilisée comme combustible qui est introduit dans la chambre de mélange. Quand l'opération a atteint son régime normal, la teneur en oxygène libre des gaz brûlés est de 0,8 7° et la teneur en vapeur d'eau des 15 gaz mélangés est de 34,7 °L. Par ailleurs, la pression dans la chambre de 2 décomposition est de 0,6 kg/cm . La composition des gaz obtenus par décomposition dans le présent exemple est indiquée sur le tableau III. T A B L E A U III 20 25 30 35 Le gaz obtenu par décomposition dans le présent exemple est un gaz de ville parfait dont le pouvoir calorifique est très élevé,"là teneur en oxyde dè carbone faible et la teneur èn'hydrbgëhe'élevée, comme cela ressort dû tableau III. Constituant Teneur (% en volume) co2 3 Composition des gaz C2H4 25 produits par décomposition C2H6 5 °2 trace C0 3 H2 23 CH. 4 16 N2 25 Pouvoir calorifique 7 250 kcal/m3 Rendement global de la gazéification 92,5 % 69 15763 2008605 EXEMPLE 4 Le présent exemple concerne la préparation de gaz de synthèse en utilisant comme matière première de l'essence légère. On utilise dans le présent exemple les appareils à conditionner 5 utilisés dans l'exemple 3. On introduit du gaz de ville et de l'air dans la chambre de mélange 3 3 à raison de, respectivement, 15 m /heure et 80 m /heure, ce mélange de gaz combustibles est brûlé dans la chambre de combustion et on mélange de la vapeur d'eau et de l'essence légère avec ces gaz brûlés dans la chambre de 10 conditionnement de façon à préparer un mélange de gaz à 900°C. Les débits de la vapeur d'eau at de l'essence légère sont, respectivement, de 460 kg/heure et 350 kg/heure. Ce mélange de gaz est introduit immédiatement dans la chambre de 3 décomposition (volume intérieur 3,2 m ). On dépose un catalyseur au nickel 15 sur des morceaux de briques dans cette chambre de décomposition. Quand l'opération a atteint son régime normal, la teneur en oxygène libre des gaz brûlés est de 0,4%, la teneur en vapeur d'eau des gaz mélangés 2 est de 41% et la pression dans la chambre de décomposition est de 11 kg/cm . La composition des gaz obtenus par décomposition dans le présent exemple est 20 celle représentée sur le tableau IV ci-après. Il est possible de préparer des gaz de synthèse avec un rendement très setLsfaisant. TABLEAU IV 25 30 Constituant Teneur (% en volume) Composition du gaz obtenu par décomposition C0 18 H2 53 35 EXEMPLE 5 Le présent exemple concerne la distillation du charbon. On a déjà indiqué les avantages et les inconvénients du procédé antérieur de distillation. Les avantages du procédé selon l'invention seront exposés par compa- 69 15763 2008605 raison avec le procédé antérieur (exemple témoin n° 1) qui utilise les gaz brûlés. L'appareil à conditionner représenté sur la figure 6 est utilisé dans le présent exemple. Les volumes V et V, de la chambre de combustion et de la c A 3 3 chambre de conditionnement sont, respectivement, 0,1 m et 0,6 m , et d^ et 5 d£ sont, respectivement, de 0}04 m et 0,36 m. Par conséquent, on obtient les relations ci-après entre les quantités : d = 9d„ et V. = 6V c M A c 10 On utilise le gaz provenant de la distillation comme combustible et 3 on l'introduit à raison de 350 m /heure, tandis qu'on introduit l'air à raison de 245 m /heure dans la chambre de mélange et on les mélange dans celle-ci, puis les introduit dans la chambre de combustion et les enflamme et les brûle à l'intérieur de celle-ci. La teneur en oxygène libre des gaz brûlés est de 15 0,8%. La totalité de ces gaz brûlés est introduite en même temps que de l'azote qui a été réchauffé à 600°C, à raison de 1 m /kg de charbon, dans la chambre de conditionnement, de façon à préparer un gaz de traitement à 500°C. Ce gaz de traitement est introduit dans la chambre de traitement à raison de 7 m /kg de charbon. On soumet à la distillation pendant 45 minutes du charbon 20 qui a été introduit dans la chambre de traitement, puis on le retire du four. Le coke est séparé par distillation avec un rendement de 82%. Par ailleurs, dans l'exemple témoin 1, on introduit du combustible et de l'air dans la chambre de production de gaz brûlés de l'appareillage ci-dessus de distillation, la charge étant égale à celle du présent exemple, et 25 on le fait brûler immédiatement. Les gaz brûlés témoins sont introduits immédiatement dans la chambre de traitement! Le régime de fonctionnement dè la chambre de traitement est le même que dans l'exemple 5, à savoir que la température de traitement est de 500°C, le gaz brûlé est introduit à raison de 7 m /heure et la durée de distillation est de 45 minutes, Le rendement dù coke 30 "témoin" est de 76%, valeur bien inférieure à celle de l'exemple 5. Dans le procédé de l'exemple 5, le combustible a brûlé complètement et la teneur en oxygène libre des gaz brûlés est très faible, ce qui permet de distiller dans de bonnes conditions le charbon dans la chambre de traitement avec un rendement élevé et sans combustion. 35 EXEMPLE 6 Le présent exemple concerne 1'oxydation d'un charbon bituminéux. Lors de la préparation d'engrais azotés à partir de la tourbe ou du lignite 69 15763 2008605 comme matière première, le procédé constituant à oxyder la matière première à température élevée pour augmenter la teneur en constituants acides tels que l'acide humique de ladite matière et à faire réagir ensuite la matière pre- mère oxydée sur l'ammoniaque est bien connu. Autrement dit, la quantité 5 d'ammoniaque absorbée est accrue par le traitement préliminaire d'oxydation, ce qui permet de préparer des engrais à teneur élevée en azote. Quand on a recours à une oxydation, la température et la teneur en oxygène libre du mélange oxydant doivent être maintenues telles que la matière première soit progressivement oxydée mais ne brûle pas quand elle est mise en contact avec 10 l'oxygène. On utilise un appareil à conditionner du type représenté sur la figure 6 pour exécuter le procédé du présent exemple. Les volumes Vc et de la chambre de combustion et de la chambre de conditionnement sont, res- 3 3 pectivement, de 0,15 m et 0,6 m , les diamètres d^ et d£ sont, respectivement, de 3 cm et 15 cm, par conséquent, d^ et dc, ainsi que V£ et sont 15 liés par les relations ci-après : On introduit du gaz de ville utilisé comme combustible à raison de 3 3 20 10 m /heure et de l'air à raison de 47 m /heure dans la chambre de mélange et on brûle l'ensemble dans la chambre de combustion de façon à préparer des gaz brûlés inertes avec une teneur de 0,4% en oxygène libre. Ces gaz brûlés sont introduits dans la chambre de conditionnement en même temps que de l'air 3 dont la température a été réglée à 20°G, avec un débit de 320, m /kg de charbon 25 bitumineux pour préparer un gaz de traitement par oxydation à 920°C. On introduit également du charbon bitumineux avec une teneur pondérale de 30% en acide humique et des particules de dimension passant au tamis de 8o mailles (norme japonaise JIS) dans la chambre de traitement et le gaz de traitement par oxydation sus-mentionné est introduit dans ce four de traitement à raison de 3 30 380 m /kg de charbon bitumineux. La durée de traitement de charbon bitumineux est de 45 minutes et la teneur en acide humique du charbon bitumineux oxydé est de 57% en poids. De plus, il n'y a absolument aucune trace de combustion sur la surface du charbon bitumineux oxydé. La teneur en acide humique du charbon bitumineux oxydé préparé par le procédé ci-dessus est en général eom-35 prise entre 40 et 45% en poids et on observe habituellement des traces de combustion sur sa surface. On a démontré que le charbon bitumineux oxydé obtenu par le procédé du présent exemple a une qualité très améliorée quand on le compare avec celui oxydé par la technique antérieure. 69 15763 2008605 EXEMPLE 7 Le présent exemple concerne un pré-traitement par oxydation d'une matière première constituée par du charbon cokéfiant, qui est exécuté pour ajuster les caractéristiques de cokéfaction du charbon brut. 5 Quand une matière première solide telle qu'un charbon cokéfiant est oxydée par de l'air, la réaction d'oxydation progresse graduellement de la surface de la matière solide vers l'intérieur. Dans le cas où l'agent oxydant est gazeux, comme l'oxygène ou l'air, cela présente l'inconvénient que la matière solide brûle dans le gaz oxydant et le rendement en produit 10 oxydé est fâcheusement réduit si la température du gaz oxydant dépasse une certaine valeur critique. La relation entre la proportion X d'oxygène absorbé par le charbon au cours de la réaction d'oxydation et la durée t_ de la réaction à une température déterminée peut être exprimée par l'équation ci-après : 15 X = Ctb (1) dans laquelle C est une constante fonction de la nature du charbon et b est une constante fonction des dimensions des particules de charbon. 20 Par conséquent, la quantité X absorbée d'oxygène augmente quand le temps t_ croit pour une certaine variété de charbon ayant des particules de dimensions déterminées. Cependant, la température d'oxydation doit être réglée avec précision au-dessous de la valeur critique pour laquelle une combustion se produit. 25 Dans le présent exemple, un charbon bitumineux avec 12,7% d'oxygène (valeur déterminée par analyse élémentaire).et passant au tamis de 8 mailles (norme japonaise JIS) est introduit dans une chambre d'oxydation et soumis à un traitement par oxydation. L'appareillage représenté sur la figure 6 est utilisé comme appareil 30 à conditionner pour le présent exemple. Les volumes V et V de la chambre C A ^ de combustion et de la chambre de conditionnement sont respectivement 0,2 m 3 et 0,91m avec dM - 3 cm et d = 15 cm. Autrement dit, on a les relations Me ci-après : 35 d = 5d et V = 4,5 V c M A c Du gaz de ville est introduit dans la chambre de mélange, en tant 3 que combustible, à raison de 30 m /heure, tandis que (je l'air est introduit 69 15763 23 2008605 3 à raison de 140 m /heure. Le mélange de gaz combustible brûle à l'intérieur de la chambre de combustion. La teneur en oxygène libre des gaz brûlés obtenus est de 0a7%. Ensuite, les gaz brûlés sont introduits dans la chambre de con- 3 ditionnement et de l'air est introduit à raison de 320 m /kg de charbon bitu- 5 mineux dans ladite chambre. Ce gaz de traitement contenant de l'air est intro- 3 duit dans la chambre de traitement à raison de 370 m /kg de charbon bitumineux. Le charbon bitumineux est traité pendant 10 heures dans la chambre de traitement avec ce gaz de traitement, ce qui permet d'obtenir du charbon bitumineux oxydé contenant 19,5% d'oxygène. 10 La teneur en oxygène d'un charbon bitumineux identique à celui oxydé par le procédé ci-dessus est comprise entre 14 et 15% environ. Par conséquent, il est bien entendu que le charbon bitumineux oxydé préparé par le procédé du présent exemple a une teneur très élevée en oxygène. EXEMPLE 8 15 On réduit de façon classique un minerai contenant un oxyde métallique pour préparer le métal brut. Le présent exemple concerne un procédé d'obtention de l'étain brut en réduisant un minerai d'étain par un gaz réducteur à température élevée. On utilise dans l'opération de réduction du minerai d'étain de 20 l'oxyde de carbone comme gaz réducteur et on opère en général à environ 900°C. La réaction chimique est celle indiquée par la formule ci-après : Sn02 + 2C0 = Sn + 2C02 25 Si la température de réduction pour le minerai d'étain s'élève au- dessus de 900°C, en particulier au-dessus de 1200°C, il se produit une perte d'étain par évaporation-. Il est par conséquent nécessaire de régler exactement la température à la valeur prescrite. On utilise pour le présent exemple le même appareil que dans 30 l'exemple 1. Les volumes V et V. de la chambre de combustion et de la chambre c A 3 3 de conditionnement sont, respectivement, 0,2 m et 0,9 m , tandis que d^ et dc sont, respectivement, égaux à 3 cm et 15 cm. Par conséquent, les relations suivantes caractérisent l'appareil à conditionner : 35 dc=5dM et Va=4,5Vc 69 15763 2008605 On introduit du gaz de ville dans la chambre de mélange à raison 3 3 de 40 m /heure comme combustible et de l'air à raison de 170 m /heure. Le gaz combustible mélangé est introduit dans la chambre de combustion et enflammé et brûlé complètement dans la chambre de combustion. La teneur en oxygène libre 5 des gaz brûlés est de 0,57». Ensuite,les gaz brûlés sont introduits dans la" chambre de conditionnement. On introduit à nouveau de l'oxyde de carbone provenant du générateur d'oxyde de. carbone dans la chambre de conditionnement 3 à raison de 4 m /kg de minerai d'étain. L'oxyde de carbone est mélangé avec les gaz brûlés de façon à préparer un gaz de traitement par réduction à 870°C. 10 Par ailleurs, on introduit dans la chambre de réduction un minerai d'étain. avec une teneur de 62% en étain. Le gaz de traitement par réduction est introduit dans cette chambre de réduction à raison de 67 m /kg de minerai d'étain. La réduction du minerai d'étain est exécutée pendant 40 minutes. La teneur en étain de 1'étain brut obtenu par réduction est de 84%. Comme la 15 teneur en étain obtenu par le procédé connu est comprise entre 75 et 77% en partant du même minerai d'âain, il est évident que cette teneur en étain est nettement supérieure à celle en étain brut obtenue par le procédé connu. EXEMPLE 9 Le présent exemple concerne un procédé d'oxydation du naphtalène 20 pour le transformer en anhydride phtalique. On utilise pour cette oxydation l'appareillage représenté sur les figures 5A et 5B. Les volumes V et V. de la chambre de combustion et de la c A chambre de conditionnement de l'appareil à conditionner de cet appareillage 3 3 d oxydation sont, respectivement, 0,1 m et 0,4 m . Les diamètres intérieurs 25 d^ et d^ de l'orifice d'éjection et de la chambre de combustion sont, respectivement, de 4 cm et de 32 cm. Par conséquent, on obtient les relations ci-après : d = 8d et VA = 4V c M A c 30 On introduit du gaz de ville et de l'air dans cette chambre de 3 3 mélange à raison de, respectivement, 5 m /heure et. 24 m /heure et on -les mélange à l'intérieur de la chambre de mélange. Ce mélange gazeux combustible est introduit dans la chambre de combustion et brûlé dans celle-ci." La teneur 35 en oxygène libre de ces gaz brûlés est de 0,2%. Les gaz brûlés sont introduits dans la chambre de conditionnement et mélangés à de l'air qui a été'introduit dans la chambre de conditionnement pour préparer le gaz de traitement. 69 15763 25 2008605 Ensuite, on mélange de la vapeur de naphtalène qui a été chauffée à 200°C et introduite dans la chambre de conditionnement avec ce gaz de traitement pour préparer un mélange gazeux à 380°C contenant du naphtalène. On 3 introduit de l'air à raison de 28 m /kg de naphtalène et la vitesse d'alimen- 3 5 tation en vapeur de naphtalène est de 1 kg naphtalène/30 m de gaz de traitement. Le gaz né langé préparé de cette manière contenant de la vapeur de naphtalène est introduit dans une chambre d'oxydation dans laquelle on a placé de l'anhydride vanadique (^O,.) pour réaliser l'oxydation. Le rendement en 10 anhydride phtalique préparé par cette oxydation est de 90%, EXEMPLE 10 Le présent exemple concerne un procédé de conversion du gaz naturel. On utilise pour le présent exemple le même appareillage que dans l'exemple 4. On introduit du gaz naturel servant de combustible et de l'air avec des débits 3 3 15 respectifs de 42 m /heure et 79 m /heure. Ces gaz sont mélangés dans la chambre de mélange, et le mélange obtenu est introduit dans la chambre de combustion et y est brûlé. La teneur en oxygène libre des gaz brûlés obtenus de cette manière est de 0,2%. Ces gaz brûlés sont introduits dans la chambre de conditionnement et mélangés à de la vapeur qui a été également introduite 20 dans ladite chambre pour préparer le gaz de traitement. On insuffle encore du gaz naturel dans cette chambre de conditionnement et on le mélange avec ce gaz de traitement pour préparer un mélange de gaz contenant du gaz naturel. La vitesse d'alimentation en gaz naturel et en vapeur d'eau est, respective-3 ment, de 100 m /heure et de 30 kg/heure. 25 Ce mélange de gaz contenant du gaz naturel est introduit dans une chambre de conversion contenant un catalyseur au nickel et soumis à un traitement de conversion. Les compositions du gaz naturel servant de matière première et celle du gaz après conversion sont indiquées sur le tableau V ci-après sur lequel on voit que la teneur en hydrogène est intéressante. 30 TABLEAU V Teneur (% en volume) Constituant CH, CO, c3 -Nw Gaz naturel 93 4 3 Gaz après convërsion 10 2 : 43 ; -19 ....... 26 ' 69 157 6 3 26 2008605 EXEMPLE 11 Le présent exemple concerne un procédé d'activation d'une matière carbonisée. On peut préparer du charbon activé en mettant en contact une matière 5 carbonisée avec un gaz activant tel que la vapeur d'eau pendant une durée spécifiée à une température comprise entre 700°C et 1000°C. Un charbon activé de bonne qualité est, par définition, un charbon activé qui a une activité uniforme et élevée à sa surface et à l'intérieur. Pour obtenir un charbon activé d'aussi bonne qualité, on doit réaliser l'activation dans des conditions 10 modérées, de façon qu'elle progresse uniformément à la surface et à l'intérieur. On utilise dans le présent exemple l'appareillage représenté sur la figure 7. Les volumes V et V, de la chambre de combustion et de la chambre de condi-c A tionnement de l'appareil à conditionner de cet ensemble-sont, respectivement, 3 3 0,1 m et 0,4 m et le diamiètre intérieur de l'orifice d'éjection et de la 15 chambre de combustion sont, respectivement, de 4 cm et de 30 cm. Par conséquent, les relations entre d^. et dc> et et sont : d = 7,5 du et V. = 4V c M A c 20 On introduit du gaz de ville et de l'air dans la chambre de mélange 3 3 avec des débits respectifs de 16 m /heure et 90 m /heuré et on les mélange dans cette chambre. Le mélange de gaz combustible est ensuite introduit dans la chambre de combustion et brûlé dans ladite chambre. La teneur en oxygène libre des gaz brûlés ainsi obtenus est. de 0,4%. Ces gaz brûlés sont ensuite 25 introduits dans la chambre de conditionnement. On introduit de la vapeur surchauffée à 200°C dans cette chambre de conditionnement et on la mélange avec les gaz brûlés pour préparer un gaz de traitement à 950°C. La teneur en vapeur d'eau de ce gaz de traitement est de 12%. Ensuite, on introduit ce gaz de traitement dans la chambre d'activation dans laquelle on a introduit 30 une matière carbonisée. On active la matière carbonisée alors qu'elle est en suspension dans la chambre d'activation, et en contact avec le gaz de traitement. Ce charbon activé est un produit amélioré dont l'intérieur et la surface sont activés uniformément. ~ • ' ' ' ■ - " ■' 69 1S763 27 200-8605 REVENDICATIONS 1. Procédé perfectionné de traitement d'une matière première par un gaz de traitement, comportant les opérations successives ci-après : (a) mélanger un combustible avec de l'oxygène ou de l'air en quantité suffisante pour une combustion complète dudit combustible dans 5 une chambre de mélange, (b) injecter ledit mélange gazeux combustible provenant de ladite chambre de mélange dans une chambre de combustion, (c) soumettre ledit mélange de gaz combustible à une combustion complète dans ladite chambre de combustion de manière à produire 10 des gaz brûlés pratiquement inertes contenant moins de 270 en volume d'oxygène libre, (d) introduire lesdits gaz brûlés provenant de ladite chambre de combustion dans une chambre de conditionnement, (e) introduire simultanément au noins un gaz additionnel 15 dans ladite chambre de conditionnement sous un débit spécifié et le mélanger avec lesdits gaz brûlés, ledit débit dudit gaz additionnel étant déterminé de façon à préparer un gaz de traitement ajusté à une température et une composition spécifiées à l'avance, (f) introduire ledit gaz de traitement provenant de ladite 20 chambre de conditionnement dans une chambre de traitement, et (g) traiter une matière première contenue dans ladite chambre de traitement par ledit gaz traité. 2. Procédé perfectionné de traitement de matières premières par un gaz de traitement comportant les opérations successives ci-après : 25 (a) mélanger un combustible et de l'oxygène ou de l'air en quantité suffisante pour une combustion complète dudit combustible, dans une chambre de mélange, (b) injecter ledit mélange gazeux combustible de ladite chambre de mélange dans une chambre de combustion, 30 (c) soumettre ledit mélange gazeux combustible à une com bustion complète dans ladite chambre de combustion de manière a produire des gaz brûlés sensiblement inertes contenant moins de 2% en volume d'oxygène libre, (d) introduire lesdits gaz brûlés provenant de ladite 35 chambre de combustion des gaz dans une chambre de conditionnement, 69 15763 28 2008605 (e) introduire simultanément au moins un gaz additionnel dans ladite chambre de conditionnement avec un débit spécifié et le mélanger avec lesdits gaz brûlés, ledit débit dudit gaz additionnel étant déterminé de façon à obtenir un gaz de traitement ajusté à une température et une com- 5 position spécifiées, (f) ensuite, introduire une matière première dans ladite chambre de conditionnement avec un débit spécifié et la mélanger avec ledit gaz de traitement, ledit débit de ladite matière étant déterminé de façon à préparer un mélange de gaz contenant ladite matière première ajusté à une 10 température et une composition spécifiées, (e) introduire ledit mélange de gaz contenant ladite matière première provenant de ladite chambre de conditionnement dans une chambre de traitement, et (h) traiter ladite matière première par ledit gaz de 15 traitement dans ladite chambre de traitement. 3. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz additionnel est sensiblement inerte, pour régler ladite température dudit gaz de traitement. 20 4. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit gaz inerte est une portion desdits gaz brûlés qui a été extraite de ladite chambre de combustion et ajusté à la température désirée. 5. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première 25 avec un gaz de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz additionnel est un gaz destiné à oxyder ladite matière première. 6. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit gaz additionnel est destiné à réduire ladite matière première. 30 7. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite matière première est une matière carbonisée et ledit gaz additionnel est de la vapeur d'eau destinée à activer ladite matière carbonisée. 8. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première 35 par un gaz de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite matière première est un ou plusieurs hydrocarbures du pétrole et ledit gaz additionnel est de la vapeur d'eau dans une proportion supérieure à 10% 69 15763 29 2 0 0 8 6 G 5 du volume desdits gaz mélangés contenant lesdits hydrocarbures du pétrole, et en ce que lesdits hydrocarbures sont soumis à une décomposition par ledit gaz de traitement contenant ladite vapeur d'eau. 9. Procédé perfectionné de traitement d'une matière première 5 par un gaz de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite matière première est un hydrocarbure aliphatique ou aromatique et ledit gaz additionnel est un gaz oxydant, à savoir de l'oxygène ou de l'air, ledit hydrocarbure est soumis à une oxydation par ledit gaz de traitement contenant ledit gaz oxydant. 10 lo. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite matière première est gazeuse et ledit gaz additionnel est de la vapeur d'eau, et en ce que ladite matière première est soumise à une transformation par ledit gaz de traitement contenant ladite vapeur d'eau. 15 11. Procédé de traitement perfectionné d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des gaz ci-après : gaz combustible, oxygène ou air, gaz additionnel, est porté au préalable à la température prescrite pour chacun d'eux avant ledit mélange. 20 12. Procédé perfectionné de traitement d'une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'au moins un des gaz ci-après : gaz combustible, oxygène ou air, gaz additionnel, et matière première est porté au préalable à la température prescrite pour chacun d'eux avant ledit mélange. 25 13. Appareillage perfectionné pour le traitement d'une matière première par un gaz de traitement, caractérisé en ce qu'il comprend une chambre de traitement et un dispositif de conditionnement disposé en amont de ladite chambre de traitement et comprend par ailleurs : (a) une chambre de mélange avec un espace intérieur cylin- 30 drique et comportant un orifice d'entrée du combustible et un orifice d'entrée de l'oxy;.;ène ou de l'air disposés à une extrémité dudit espace, respectivement, et un orifice d'éjection des gaz ménagé à l'extrémité opposée dudit espace, (b) une chambre de combustion comportant un espace cylindrique intérieur dont l'extrémité inférieure qui est reliée à ladite chambre 35 de mélange par ledit orifice d'éjection des gaz, et (c) une chambre de conditionnement partant de l'extrémité opposée de ladite chambre de combustion et comportant au moins un orifice 69 15763 30 2008605 d'entrée du gaz additionnel et un orifice de sortie relié à ladite chambre de traitement, caractérisé en ce que les relations entre le diamètre intérieur d,, dudit orifice d'injection et le diamètre intérieur d de ladite chambre M c de combustion, ainsi qu'entre le volume intérieur de ladite chambre de 5 combustion et le volume intérieur V. de la chambre de conditionnement sont A définies respectivement par les équations : d ^ 5/4 dM et V. ^ 3/2 V c ^ M A c 10 14. Appareil perfectionné pour traiter une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite chambre de conditionnement comporte de plus un orifice d'entrée pour la matière première servant à introduire ladite eatière première dans ladite chambre de conditionnement. 15 15. Appareil perfectionné pour traiter une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite chambre de combustion comporte de plus les moyens techniques pour extraire une partie du gaz qu'elle contient. 16. Appareillage pour traiter une matière première par un gaz 20 de traitement selon la revendication 13, caractérisé en ce que ladite chambre ae combustion comporte de plus des moyens techniques pour régler l'éjection du gaz di«oosés à proximité dudit orifice d'éjection. 17. Appareil perfectionné pour traiter une matière première par un gaz de traitement selon la revendication 16, caractérisé en ce que 25 l'extrémité où s'effectue l'éjection du gaz de ladite chambre de mélange comporte un espace conique intérieur se rétrécissant graduellement en direction dudit orifice d'éjection des gaz et ledit dispositif de réglage de l'éjection du gaz comprend une pièce de réglage conique placée, à l'extrémité d'éjection desdits gaz de ladite chambre de mélange, de telle manière qu'une 30 surface conique dudit organe de réglage est parallèle à une surface conique intérieure de ladite extrémité par où les gâz sont éjectés et peut se déplacer dans des directions parallèles à l'axe dudit espace intérieur conique de ladite extrémité d'éjection des gaz.