Brevet FR2223449A1 — publié le 19741025

La presente invention concerne un procédé pour produire à Tartir d'un gaz de recirculation contenant principalement co, C02, H2 et H20 et en outre, du carbone et/ou un hydrocarbure, un gaz réducteur qui est destinez de préférences aux procédés métallur g.ques er à l'utilisation comme gaz protecteur ou gaz de recarburation et contient principalement CO et H2, avec, éventuellement, C02 et H20 dans une proportion de O à 5, de préférence O à 2%. Dans la majorité des procédés de réduction métallurgiques actuels, la production du gaz réducteur est un problème.Les difficultés viennent du fait que le procédé de carburation appliqué pour obtenir le gaz réducteur est andothermique, et, en outre, que dans beaucoup de cas la température du gaz doit être augmentée, notamment pour la bonne exécution de la réduction. Dans les carburateurs classiques, la chaleur nécessaire est produite électriquement ou par combustion et est transportée par une ou plusieurs phases solides par exemple un lit de cokes à électrode dans le procédé Wiberg-Söderfors ou par une masse de catalyseurs tubulaires résistants à la chaleur du brûleur dans le procédé Midland-Rosse tant que la demande de chaleur a lieu dans la phase gazeuse. C'est dans la phase galeuse que se produit la réaction endothermique, et c'est la température du gaz qui doit etre augmentée. La présente invention, dont les caractéris- tiques apparaissent dans les revendications ci-jointes, rend possible la production d'un gaz réducteur d"une façon simple et économique, I'énergie étant produite au sein du gaz Iui-mme. L'invention sera décrite plus particulièrement ci-après en référence au dessin annexé, sur lequel: la fig. 1 montre les moyens généraux d'un mode de réalisation d'un dispositif pour introduire de l'énergie dans le gaz; la fig. 2 montre la conception de base d'un four Wiberg Söderfors de modèle classique, et la fig. 3 montre un four Wiberg-50derfors modifié, dans lequel le gaz réducteur est produit selon la présente invention. La fig. I montre les moyens généraux d'un dispositif dans lequel le gaz réducteur est produit au moyen d'un brûleur à plasma 1. Un plasma est un gaz dont les atomes pour une grande part sont ionisés. I1 peut être formé en exposant un gaz à un champ électrique d'une force telle que le gaz soit ionisé. Le gaz devient de ce fait conducteur de l'électricité, et l'énergie pour maintenir l'état de plasma peut etre fournie sous forme d'un courant électrique. Le brûleur plama 1 comprend une anode et une cathode, entre lesquelles au moins une partie du gaz réducteur s'écoule par une canalisation 2.Entre l'anode et la cathode existe un champ électrique grâce auquel le gaz passant dans ce champ s'ionise et devient conducteur de I'électricité en maintenant, de ce fait, un courant électrique entre l'anode et la cathode. La création d'énergie qui en résulte a lieu directement dans ledit courant du gaz, et l'énergie électrique nécessaire fournie au bradeur est amenée par la canalisation 3. Le gaz traversant le brûleur à plasma consiste en partie en hydrocarbures fournis par la canalisation 4 et en partie en gaz réducteur de recirculation fourni par la canalisation 5. Le gaz de recirculation contient CO, C02, H2 et H2O tandis que le gaz réducteur résultant du procédé contient C0 et H2 et éventuellement de très faibles teneurs résiduelles en CO2 et H20 seulement. Les réactions désirées sont celles de l'oxygène de H20 et de C02 avec le carbone de l'hydrocar- bure pour former CO et H2.Les réactions peuvent avoir lieu entièrement ou partiellement dans le brûleur de plasma et/ou dans une chambre de mélange et de réaction 6. Il peut être opportun de faire passer seulement une partie de la quantité de gaz par le brdleur de plasma et de diriger une partie du gaz directement dans la chambre de mélange et de réaction, par exemple par l'intermédiaire de la canalisation 7. Dans ce cas, la température de la partie du gaz passant par le brûleur doit être élevée å un niveau tel que le mélange se trouve, après complète réaction, b la température désirée. Une température trop élevée du gaz réducteur peut, dans certains cas, entre un inconvénient. Le degré de réalisation totale des réactions désirées dépend de la température, c'est-à-dire que l'augmentation de la température diminue les teneurs résiduelles en C02 et H20. Le gaz de réaction résultant est entratné vers l'endroit désiré par la canalisation 8. Quand on veut produire un gaz réducteur à basse température, on peut etre assuré que les réactions désirées sont plus complètes en faisant passer le gaz, après le brûleur de plasma et éventuellement la chambre de mélange et de réaction, dans une grande quantité de catalyseur. Quand on veut réaliser entièrement ou partiellement la régénération au moyen de carbone solide au lieu d'hydrocarbures, ceci peut être réalisé soit en injectant du charbon pulvérisé en même temps que le gaz de reeirculation soit en faisant passer le gaz après sa sortie du bradeur de plasma et éventuellement la chambre de mélange et de réaction dans une couche de coke, dans inelle se produisent les réactions suivantes: après ce qui précède, les réactions désirées ne se proue sent pas nécessairement dans le bradeur de plasma lui-même, mais elles peuvent aussi bien se réaliser dans la chambre de mélange et de réaction, éventuellement dans une couche de eoke ou une chambre catalytique.Le principal role du brdleur à plasma est donc de communiquer au gaz la quantité d'énergie voulue pour que les réactions endothermiques aient lieu et éventuellement pour augmenter la température du gaz jusqu a une valeur voulue pour la réalisation des procédés de réduction. En vue d'illustrer par un exemple comment les procédés métallurgiques existant peuvent entre améliorés en appliquant la présente invention, on a représenté sur la fig. 2 les moyens généraux dtun modèle classique de four Wiberg Sbderfors, et sur la fig. 3 le four Wiberg-Sbderfors modifié en utilisant la présente invention.Le four de la fig. 2 comprend un carburateur 9, un filtre 10 en dolomite et une cuve de réduc tion 11. L'oxyde de fer à réduire est fourni à la cuve de rédu^- tion en 12. De préférence, la cuve est munie d'une ouverture pour un purgeur 13 et dtun brdleur de préchauffage 14. Le trajet du gaz envoyé au four et celui du gaz qui y est formé est indiqué par les flèches 15. Le gaz sortant de la cuve de réduction est additionné d'hydrocarbures, par exemple du propylène, en 16 et du coke en 17. La circulation du gaz est assurée par la soufflante 18. Dans le carburateur 9 se produisent les réactions suivantes s Dans le filtre 10 en dolomite le gaz est désulfurisé, et dans la cuve de réduction il, l'oxyde de fer est réduit par réac tion avec le gaz de réduction. Sur la fig. 3, on a montré les moyens généraux d2un four modifié Wiberg-Sbderfors qui est équipé pour produire le gaz réducteur selon la présente invention. La cuve de réduction 19, comme dans la réalisation décrite dans la fig. 2, est équipée dtun brûleur de préchauffage 20, d'une ouverture pour un purgeur 21 et d'une ouverture pour l'alimenta-- tion en oxyde de fer 22. La circulation du gaz dans ltappareil est assurée par la soufflante 23 et est indiquée par les flèches 24. Les hydrocarbures, par exemple le propylène, sont introduits dans le courant gazeux par la canalisation 25. Le brûleur à plasma décrit ci-dessus à propos de la fig.l est référencé 26 et une cham bre de mélange et de réaction est désignée par 27. La chambre peut éventuellement être pourvue d'un catalyseur. Une canalisation de déviation 28 pour le gaz est représentée après le bradeur å plasma et est semblable à la canalisation 7 de la fig.l. Le gaz réducteur produit dans le dispositif pénètretdans la cuve de réduction par l'ouverture 29. Dans le brtleur de plasma 26 et la chambre de mélange 27, les réactions suivantes se produisent quand le propylène est utilisé dans le procédé: Dans la cuve de réduction 19, les oxydes de fer du gaz réducteur sont réduits et il se forme du dioxyde de carbone et de l'eau. Dans cette conception, le filtre en dolomite peut être omis en raison de la faible teneur en soufre de lhydrocarbure gazeux. I1 est bien entendu que la présente invention ne se limite pas à la réalisation décrite ci-dessus mais quelle peut être appliquée à d'autres procédés de réduction basés sur l'introduction d'un gaz réducteur et à la production de gaz protecteur ou de gaz de recarburation dans des processus de traitement ther mique. REVENDICATIONS 1. Procédé pour produire à partir d'un gaz de recirula- tion contenant principalement CO, C02, H2 et H20 et, en outre3 du arrnc e+!ou un hydrocarbure, un gaz réducteur qui est destine, de préférence, à des procédés métallurgiques et à être utilisé comme gaz protecteur ou gaz de recarburation, ce gaz réducteur contenant principalement CO et H2, avec éventuellement C02 et H20 dans une proportion de O à 5%, de préférence 0 à 2%, caractérisé par le fait que l'on fait passer entièrement ou partiellement à travers un plasma, formé par le gaz lui-m & e, le gaz de recireulationt le carbone et/ou l'hydrocarbure en proportions convenables, cela afin de fournir l'énergie suffisante, pour dissocier CG2, H20 et l'hydro- carbure et pour communiquer au gaz une température convenable pour les procédés ultérieurs. 2. Procédé pour produire un gaz réducteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz, après son passage à travers le plasma, traverse un catalyseur pour diminuer en outre les teneurs résiduelles en C02 et H20. 3. Procédé pour produire un gaz réducteur selon la revendication 1, dans lequel le gaz de réduction est produit en tièrement ou partiellement à partir de carbone solide et caractérisé par le fait que le gaz, après son passage à travers le plasma, traverse une couche de carbone. 4. Procédé pour produire un gaz réducteur selon les revendications 1 ou 2, dans lequel le gaz de réduction est produit entièrement ou partiellement à partir de carbone solide et caractérisé par le fait que le carbone est introduit dans le gaz sous forme de charbon en poudre.