Brevet FR2457319A1 — publié le 19801219

La présente invention concerne un procédé de gazéification complète de matières carbonées, pouvant fonctionner en continu ou an discontinu, conduisant à un gaz complètement épuré. Les gazogènes utilisés actuellement présentent de nombreux inconvénients. Certains de ces inconvénients sont liés au fait que la transformation du combustible en gaz sous l'action de ltoxygène et éventuellement de la vapeur d'eau a lieu le plus souvent simultanément à la pyrolyse alors que, pour produire un gaz parfaitement épuré, elle ne devrait intervenir qu'après la pyrolyse et le craquage des produits de pyrolyse. De ce fait, des produits nuisibles incomplètement transformés souillent le gaz produit et le rendent impropre à une utilisation directe sans un traitement spécial qui est coûteux et polluant.Même l'action catalytique à 9DE C du charbon de bois, pourtant réputé pour favoriser le craquage des produits lourds de la pyrolyse du bois, s'set avérée insuffisante puisqu'elle laisse subsister une partie importante, pouvant dépasser 50 %, desdits produits lourds dans le gaz ayant traversé le charbon de bois. En outre, avec des combustibles pauvres, le fonctionnement en continu des gazogènes actuels est très difficile du fait notamment des dépôts parasites de goudrons et des cokéfactions locales. En pratique les gazogènes actuels ne peuvent pas fonctionner plus de 24 heures d'affilée. La présente invention pallie les inconvénients cidessus et fournit un procédé de gazéification complète de matières carbonées, pouvant fonctionner en continu ou en discontinu, produisant à partir de tout combustible d'un pouvoir calorifique suffisant, un gaz complètement épuré, apte à une utilisation directe, par exemple dans un moteur thermique. Selon le procédé de l'invention on effectue d'abord une pyrolyse poussée de la matière à gazéifier, de préférence en milieu réducteur.-Par pyrolyse poussée" on entend une pyrolyse suffisamment poussée pour ne pas fournir un produit contenant des goudrons, c'est-à-dire une pyrolyse conduisant à un produit a haute teneur en carbone. Cette pyrolyse poussée fournit des vapeurs pyroligneuses et un produit à haute teneur en carbone. On peut utiliser une partie de ces vapeurs pyroligneuses pour fournir, par combustion, l'énergie nécessaire à la transformation de la matière carbonise en produit à haute teneur en carbone. Le procédé de Invention est caractérisé par le fait que l'on effectue une dégradation poussée de tout ou partie des vapeurs pyroligneuses qui conduit à un gaz dont la partie anhydre ne contient plus que des produits incondensables dans les conditions normales de température et de pression, et par le fait que l'on ramène ce gaz sur le produit à haute teneur en carbone se trouvant en cours de gazéification. Cette transformation s'effectue avec production d'énergie qui est récupérée par la suite dans le procédé. Le gaz épuré produit est extrait du gazogène. Ladite dégradation doit être suffisamment poussée pour donner des produits gazéifiables. Elle peut entre une combustion, par exemple une combustion catalytique, ou bien un craquage catalytique ou non. Les matières carbonées pouvant être gazéifiées selon l'invention sont les produits carbonés, par exemple d'origine végétale ou fossile tels les bois, la lignite, la tourbe, les résidus végétaux divers et les schistes bitumineux. Le procédé de l'invention conduit à un gaz ne contenant plus de produits lourds de pyrolyse et il peut être utilisé sans épuration, même dans des moteurs thermiques du genre Diesel-Ges et ne nécessite qu'un simple refroidissement avec purge de l'eau en cas de condensation, pour obtenir un taux de remplissage suffisant des cylindres, et éventuellement une filtration pour éliminer les particules solides si nécessaire. Le pouvoir calorifique des gaz obtenus varie entre environ 1 000 et 2 000 Kcal/m3, en fonctionnement à 11 air, dans les conditions normales de température et pression, selon la qualité de l'alimentation et le refroidissement du gaz produit. Des modes de réalisation de la présente invention sont illustrés de façon non limitative par les Figures 1 et 2 annexées où les sens de circulation des divers fluides est indiqué par des flèches. Le gazogène de la Figure 1 est composé de plusieurs zones principales - Une zone d'alimentation A, où est introduite la matière à gazéifier au moyen d'un dispositif approprié. La matière peut être introduite en continu et la zone n'est pas obligatoirement munie d'un dispositif de fermeture. - Une zone de pyrolyse P, où la matière à gazéifier est transformée sous l'action de la chaleur, d'une part en matière à haute teneur en carbone, d'autre part en vapeurs pyroligneuses. Les vapeurs pyroligneuses circulent à travers la masse an cours de pyrolyse et sont dirigées au moyen du ventilateur V1 vers le foyer FI. Une quantité d'air est mélangée à cette circulation de vapeurs pyroligneuses de façon à assurer, par combustion d'une partie des vapeurs pyroligneuses, les besoins calorifiques de la pyrolyse.Les vapeurs pyroligneuses imbrûlées dans le foyer Fi ainsi que les produits de combustion relatifs à la partie brû- lée sont extraits dans la tubulure T1 par le ventilateur V2. Le mélange est incinéré dans le foyer annexe F2 qui transforme en particulier les produits lourds issus de la pyrolyse en produits de combustion tels que dioxyde de carbone, monoxyde de carbone, eau, etc.., - Une zone de gazéification G où la matière à haute teneur en carbone est transformée en gaz sous 11 action d'un gaz oxydant tel que l'air ou l'oxygène, accompagné ou non de vapeur d'eau. Les gaz issus du foyer F2 y sont injectés sur la matière en cours de gazéification en mélange avec ledit gaz oxydant. De cette façon, l'énergie calorifique éventuellement obtenue dans le foyer F1 est intégralement récupérée dans le gazogène, aux pertes calorifiques près. En outre, la vapeur d'eau présente dans les gaz issus de T2 contribue à augmenter la production d'hydrcgè- ne par réduction de la vapeur d'eau. Le gaz produit, exempt de goudrons, est scutiré à la tubulure T3. On peut récupérer dans l'économiseur E une partie de la chaleur sensible du gaz produit en préchauffant l'air consommé par le gazogène, amené par le ventilateur V3. - Une zone d'extraction des cendres S, constituée d'un sas étanche permettant d'extraire la quantité vculue de cendres. La configuration représentée par la Figure 2 illustre un mode de réalisation de l'invention dans lequel on utilise le gaz produit a' la sortie de l'échangeur E pour assurer les besoins calorifiques du séchage et de la pyrolyse. L'injection de gaz chauds destinés au séchage et à la pyrolyse se fait par le moyen d'une couronne CI, alors que la reprise du gaz produit chaud se fait par le moyen d'une couronne C2. Les couronnes jouent respectivement le mEme relue que les tubulures Tf et T3 représentées sur la Figure 1. La totalité des vapeurs pyroligneuses est extraite par le ventilateur V1 pour entre incinérée dans le foyer F2 avant réinjaction dans la tubulure T2. Le foyer Fl assure les besoins calorifiques de la pyrolyse aux dépens d'une consommation du gaz produit, amenée par le ventilateur V1. Les besoins en air sont assurés par le ventilateur V3. L'exemple suivant illustre 11 invention sans la limiter. EXEMPLE On a utilisé un gazogène ayant la configuration de la Figure 1. Avec les températures suivantes : - en F1 6000C - en F2 95001: - en G 1 000 C on extrait en T3, pour 1 kg de bois très humide, 1,8 Ni3 de gaz dont la composition est, pour 100 vclumes : - CO2 15 volumes - O2 0,2 volumes 2 0,2 volumes - CO 1D volumes 2 H2 17 volumes CH4 1,8 volumes - N2 )56 volumes et indcsés ) REVENDICATIONS 1 - Procédé de gazéification complète de matières carbonées dans lequel on effectue d'abord une pyrolyse poussée de la matière à gazéifier, de préférence en milieu réducteur, qui fournit d'une part des vapeurs pyroligneuses, d'autre part un produit à haute teneur en carbone caractérisé par le fait que l'on effectue une dégradation poussée de tout ou partie desdites vapeurs pyroligneuses conduisant à un gaz dont la partie anhydre ne contient plus que des produits incondensables dans les conditions ordinaires de température et pression, et que l'on ramène ledit gaz sur ledit produit à haute teneur en carbone se trouvant en cours de gazéification et que l'on extrait le gaz épuré produit. 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel on utilise une partie desdites vapeurs pyroligneuses pour assurer ladite pyrolyse. 3 - Procédé selon ltune des revendications 1 et 2 dans lequel ladite dégradation est une combustion. 4 - Procédé selon la revendication 3 dans lequel ladite combustion est une combustion catalytique. 5 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel ladite dégradation est un craquage. 6 - Procédé selon la revendication 5 dans lequel ledit craquage est un craquage catalytique.