Brevet FR2330759A1 — publié le 19770603

L'invention concerne un procédé de fabrication d'un gaz riche en thane à partir de déchets, en particulier d'ordures ménagères, par lequel les déchets recueillis sont triés et le produit restant,broyé de préférence est introduit comme matière à gazéifier dans un générateur,~ dans lequel est amené de l'oxygène mélangé à de la vapeur d'eau en tant qu'agent de gazéifi- cation et dont le gaz obtenu, le cas échéant après élimination et recyclage des goudrons et huiles qu'il contient, est traité selon les composants qu'il contient. Dans la mesure où le procédé selon l'invention utilise des ordures m6- nagères, on peut traiter par ce procédé des ordures industrielles, si elles peuvent etre considérées comme ordures ménagères en ce qui concerne leur composition. Le triage des ordures peut s'effectuer de manière à éliminer separément, outre les métaux non ferreux et le fer, le papier, les matières plastiques légères, les textiles et meme le verre séparé suivant les couleurs. Ces matières sont recyclées dans le circuit des matières. La matière à gazéifier restant après le triage est constituée de matières organiques et de matières plastiques. Ces matières sont broyées de préférence pour homogé- néiser le mélange avant sa gazéification. n est déjà connu d'utiliser les déchets en les introduisant comme matière à gazéifier dans un générateur, dans lequel on amène de l'oxygène mélangé à de la vapeur d'eau en tant qu'agent de gazéification et dont le gaz obtenu, le cas échéant après éllmination et recyclage des goudrons qu'il contient, est traité selon les composants qu'il contient (voir notamment la demande de brevet allemand publiée sous le N" 2. 323. 654). Ce procédé présente une série d'avantages par rapport aux autres procédés de suppression des ordures ménagères. En effet, il transforme les déchets en produits réutilisables, il supprime le problème des décharges manquantes et des débouchés pour le compost résul- tant du compostage des ordures ménagère s, lequel n'est pratiquement utilisable que dans les régions de culture de la vigne et des légumes, et ce seulement si les déchets de plomb contenus dans les ordures ménagères ne dépassent pas une valeur limite déterminée. De plus, un tel procédé présente l'avantage que, contrairement à l'incinération des ordures tr.énagères, il ne gêne pas l'envi- ronnement, puisqu'il peut se dérouler en circuit pratiquement fermé. Les procédés de gazéification connus jusqu'à prisent ne sont, d'autre part, pas économiques. n faut l'attribuer, entre autres, au fait qutils conduisent à une formation élevée de CO2, parce qu1on utilise un générateur à fonctionnement cyclique. Un générateur à fonctionnement cyclique sous la pression at mosphérique souffle et gaze à de courts intervalles. En outre, les gaz sont divisés en gaz ascendants et en gaz descendants. Le gaz n'est soumis à aucune pression ou seulement à une faible pression.Faute de compresseurs appropriés et meme en utilisant des compresseurs à plusieurs étages, on ne peut pas le porter aux pressions nécessaires pour obtenir des fractions propres au cours du fractionnement du gaz faisant suite à la gazéification. De plus, une augmentation aussi considérable de la pression à l'arrière du générateur serait aussi problématique. Elle exige des machines frigorifiques supplémen tares et pourrait, par exemple, conduire à des perturbations par polymérisation des traces d'impuretés. L2invention a pour objet de supprimer les défauts du procédé connu antérieurement et de fabriquer un gaz plus pur pouvant être fractionné en fractions propres sans compression ultérieure et sans que la dépense mette en cause l'économie du processus. Ledit objet est réalisé, conformément à l'invention, en ce que les déchets sont gazéifiés sous surpression et que le gaz de la gazéification se trouvant au-deseous de la surpression est dépoussiéré en tant que gaz chaud pour produire de la vapeur de récupération, et refroidi, les condensats produits étant éliminés, et en ce que le gaz brut ainsi obtenus et qui continue d'être sous surpression est épuré des composants acides du gaz et traité. Ce procédé est caractérisé en ce que les ordures ménagères, briquetées le cas échéant auparavant, par exemple par addition de liants tels que poussières de charbon, résidus d'huiles minérales ou autres, et devenues ainsi inodores ou peu odorantes et pouvant, par conséquent, être transportées à grandes distances, sont introduites en tant que matières à gazéifier à travers un sas dans le générateur placé sous une pression élevée (environ 20 bars). On ajoute continuellement dans le générateur de l'oxygène, de la vapeur et, le cas échéant, aussi des combustibles supplémentaires dans la zone de réaction qui présente une température de 1000"K à 1500"K. Les cendres produites sont retirées périodiquement à travers un sas. Après leur passage dans un dépoussiéreur de gaz chaud ou dans de l'eau chaude, les produits gazeux du réacteur sont introduits dans la chaudière de récupération. La vapeur ainsi produite a de préférence une pression de 6-8 bars et est surchauffée. Cette vapeur est en partie recyclée dans le réacteur comme gaz de gazéification par une thermopompe (20 bars). La réfrigération du gaz s'effectue à l'arrière de la chaudière de récupération, de préférence indirectement à 290-300 K. Les condensats qui en résultent sont constitués d'une part d'eau ammoniacale et d'autre part des goudrons et huiles mentionnés dont la quantité dépend de la composition des ordures ménagères. Les hydrocarbures sont séparés mécaniquement de l'eau ammoniacale et introduits de préférence dans la zone de distillation leSte du gdnérateur où ils sont craqués. En maintenant le gaz produit sous une pression élevée et donc plus riche en méthane à la pression élevée, à laquelle il se trouve dans le générateur, jusqu'à son fractionnement, on obtient des composants purs, soit de valeur supérieure lors du fractionnement du gaz et il n'est pas nécessaire de produire la pression indispensable à cet effet. Le fait que le générateur lui-même se trouve placé sous une pression supérieure et qu'il faut donc insuffler l'oxygène à une pression correspondante ne constitue pas un inconvénient, parce que l'oxygène se trouve déjà à la pression nécessaire par sa production. Les détails d'autres caractéristiques et avantages de l'invention résultant de la description ci-après d'un schéma du procédé établi à titre d'exemple. Les ordures ménagères préparées sont introduites périodiquement en 1 par un sas non représenté. dans un générateur désigné par 2. L'air parvient par une conduite 3 dans un décompo seur d'air 4 qui dégage en 5 son oxygène qui parvient en 6 dans la zone de réaction du générateur 2. Les cendres sont retirées en 7 du générateur et évacuées séparément hors du processus. Le gaz du générateur parvient par une conduite 8 à travers un dépoussiéreur de gaz chaud non représenté ou de l'eau chaude en 9 dans une chaudière de récupération, sur laquelle la vapeur peut être prélevée en 10. Le gaz est ensuite conduit dans un réfrigérateur II qui opère en 12 l'élimination de l'eau ammoniacale, des goudrons et huiles. Le gaz brut ainsi obtenu et soutiré en 13 a une température d'environ 290 à 300 0K et parvient dans un épurateur de gaz où il est tout d'abord débarrassé des composants acides, de l'hydrocarbure en ébullition jusqu'à 190 0K et des autres impuretés. Cet épurateur est monté en soi en plusieurs étages dans un circuit de réfrigération, de sorte que l'eau et les hydrocarbures entrant en ébullition à une température supérieure ainsi que les chlorures, l'acide prussique et l'ammoniaque sont tout d'abord éliminés par condensation dans la zone de température de 278 K. On peut ainsi parler d'une pré réfrigération représentée en 14. La phase aqueuse est séparée des hydrocarbures dans un séparateur mécanique. L'eau résiduaire passe conjointement avec l'eau ammoniacale évacuée en 12 vers le traitement de celle-ci. Les hydrocarbures - essentiellement le benzol brut - peuvent etre raffinés par hydrogénation et sont immédiatement disponibles pour la vente. La préréfrigération s'effectue dans des réfrigérants à contrecourant réversible avec les constituants séparés de l'épurateur de gaz 15 décrit ci-dessous. Les réfrigérants à contre-courant sont dégelés à l'aide de gaz bruit, ce qui n'est toutefois pas représenté séparément au schéma du procédé. Les constituants vaporisés passent dans le gaz résiduaire ou gaz vanne de l'installation de gazéification sous pression. Le gaz brut séché est tout d'abord lavé en 15 au méthanol à 223"K et ensuite en 16 à l'acétone à 190 0K pour séparer l'acide sulfhydrique et ensuite le gaz carbonique. Le méthanol absorbe la vapeur d'eau encore contenue dans le gaz ainsi qu'environ 99 % de l'acide sulfhydrique et tous les composés or ganiques du soufre. Le méthanol chargé est régénéré thermiquement de manière connue en soi dans une colonne de stripping. Les gaz de détente passent dans le gaz vanne déjà mentionné, l'acide sulfhydrique peut être transformé en soufre dans une installation Clauss ou en acide sulfurique dans une catalyse au mouillé. L'autre circuit de lavage à l'acétone en 16 sépare le reste de l'acide sulfhydrique et du gaz carbonique à 190 0K. L'acide carbonique est suspendu sous forme de neige dans l'acétone. Pour la régénération, on élimine tout d'abord la neige par filtrage et on la vaporise de manière connue par les préréfrigérants, puis intervient thermiquement le dégagement du reste de CO2 , H2S et des autres constituants de l'acétone dans une colonne de stripping. Le gaz carbonique vaporisé sec peut être désulfuré finement à l'aide de charbon actif et travaillé par exemple sous forme de neige carbonique. Pour obtenir la capacité frigorifique dans les circuits de lavage on a recours à un courant partiel d'azote liquide en 17 en provenance du décomposeur d'air 4. Le gaz pur provenant de l'épurateur de gaz entre à environ 1900K dans l'installation de fractionnement du gaz. Un réfrigérant à contre-courant 18 alimenté en azote liquide (77 0K) provenant de 17 réfrigère le gaz pur à environ 100ou, le méthane se liquéfiant. Ce mélange gaz-liquide est introduit dans une partie médiane 19 d'une colonne de fractionnement. Le produit du fond est du méthane liquide et se présente en 20. Le méthane liquéfié est transporté par une pompe 21 jusqu'à 40 bars dans un vaporiseur monté sur le circuit d'azote. Le méthane vaporisé peut être amené directement à 40 bars dans un réseau de gaz naturel. A la partie supérieure de la colonne de fractionnement de l'oxyde de carbone le mélange oxyde de carbone - hydrogène parvient dans une colonne de séparation 23 de l'hydrogène. A une partie supérieure 24 de la colonne est prévu un condenseur, dans lequel de l'azote liquide provenant de 17 est en ébullition en 25 (65"K) sous environ 90 % de vide. L'oxyde de carbone est liquéfié et évacué du fond de la partie supérieure. L'hydrogène part en 22 par le haut à une pureté d'environ 99 %. L'oxyde de carbone liquide est porté à 100 bars, dégage sa capacité frigorifique par exemple au circuit d'azote et est disponible pour alimenter une production de méthanol en gaz d'affinage, par exemple. L'hydrogène gazeux dégage son froid pour une partie dans le réfrigérant à contre--courant 18 en avant de la partie de fractionnement de l'hydrogène de la colonne de séparation et, en outre, pour une autre partie dans le circuit d'azote. Ces circuits ne sont pas représentés pour avoir une meilleure vue d'ensemble. L'hydrogène à 18 bars peut servir à la compression pour la production de méthanol à gaz d'affinage citée à titre d'exemple. Le procédé présente l'avantage de conduire à une part élevée de CH4, soit de méthane qui peut être-utilisé directement dans les roseaux de gaz naturel. Etant donné qu'il est mis en oeuvre dans un générateur de gaz sous pression, il fonctionne essentiellement en continu et le gaz apporte par conséquent la pression nécessaire. C'est pour cette raison, entre d'autres, que le procédé est particulièrement économique. Sa rentabilité peut être augmentée davantage en intégrant la décomposition de l'air nécessaire pour produire l'oxygène dans l'ensemble du procédé, ce qui n'a toutefois pas été représenté pour avoir une meilleure vue d'ensemble. L a rentabilité du procédé repose en outre sur la possibilité de fractionner le gaz de gazéification en constituants d'une grande pureté. REVENDICATIONS 1) Procédé de fabrication d'un gaz riche en méthane à partir de déchets, en particulier d'ordures ménagères, par lequel les déchets recueillis sont triés et le produit restant broyé de préférence, est introduit comme matière à gazéifier dans un générateur, dans lequel est amené de l'oxygène mélangé à de la vapeur d'eau en tant qu'agent de gazéification et dont le gaz obtenu, le cas échéant après élimination et recyclage des goudrons et huiles qu'il contient, est traité selon les composants qu 'il contient. 2) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la vapeur de récupération produite est surchauffée et présente une pression d'environ 6 à 8 bars. 3) Procédé suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la vapeur de récupération est amenée dans un générateur de gaz. 4) Procédé suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le gaz est réfrigéré à 290 à 300"il. 5) Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le gaz est traité à 223"K pour obtenir H2 S et CO2 et amené sous forme de gaz pur dans l'in stallation de fractionnement de gaz.