Brevet FR2472012A1 — publié le 19810626

La présente invention concerne un dispositif pour nettoyer un gaz de synthèse obtenu par gazéification du charbon, ce dispositif comportant une chambre de guidage vertical de gaz, soumis à une pression intérieure, chambre dans laquelle on refroidit le gaz de synthèse sortant du réacteur, ainsi qu'une conduite d'évacuation de gaz débouchant par un coude dans la chambre de guidage de gaz, pour arriver à une cuve de refroi- dissement, la partie inférieure de la chambre de guidage de gaz contenant un bain d'agent de refroidissement. Le document DE-OS 26 56 370 décrit un dispositif pour nettoyer du gaz de synthèse obtenu par gazéification chi- mique de charbon, de façon à enlever les scories, un dispositif dans lequel on refroidit le gaz de synthèse sortant du réacteur, à une température à laquelle les gouttelettes de scories, liquides, susceptibles de flotter dans le gaz de synthèse deviennent des grains solides de scories. Selon une demande de brevet plus ancienne P 29 33 58406 - 43 de la demanderesse, et qui ne fait pas partie de l'état de la technique, il est prévu un bain de liquide de refroidissement dans la partie inférieure de la chambre de guidage du gaz; les particules solides sépa- rées de la veine de gaz au niveau de la chambre de guidage de gaz tombent dans ce bain. Des surfaces de refroidissement, soumises à l'action de l'agent de refroidissement du bain, et qui constituent des organes de refroidissement, sont exposées dans la veine de gaz de la chambre de guidage du gaz. - La présente invention a pour but de créer un dispositif du type cidessus permettant de modifier dans des limites très étendues la température de la veine de gaz envoyée à la cuve de refroidissement qui se trouve en aval. En outre, l'invention doit permettre d'effectuer une commande quantitative de la veine de gaz passant de la chambre de guidage dans la cuve de refroidissement en aval, en laissant la veine de gaz à une pression de 40-80 bars, et qu'au passage dans la cuve de refroidissement, aval, le gaz soit encore à une température de 650 - 800SC. A cet effet, l'invention concerne un dispositif du type ci-dessus caractérisé en ce que la partie inférieure de la chambre de guidage de gaz qui reçoit le bain d'agent de refroidissement comporte un échangeur de chaleur formé par des serpentins tubulaires, cet échangeur de chaleur étant prévu au niveau de la paroi de la partie inférieure. D'autres caractéristiques de l'invention sont énoncées dans la suite du texte. Grâce au montage de l'échangeur de chaleur dans la partie inférieure de la chambre de guidage de gaz dans laquelle se trouve le bain d'agent réfrigérant, on peut régler sa température dans des limites très étendues; cela se fait en agissant sur l'organe de régulation prévu dans la conduite d'alimentation de l'échangeur de chaleur. Dans chaque mode de réalisation de l'invention qui prévoit une évacuation auxiliaire latérale de gaz, et pour laquelle une partie réglable de la veine de gaz peut traverser le bain d'agent réfrigérant, on évite l'évaporation de ce bain en réglant sa température à l'aide de l'échangeur de chaleur plongé dans le bain. Comme l'échangeur de chaleur forme une surface de chauffage pour le préchauffage de l'eau d'alimentation dans la partie inférieure de la chambre de guidage de gaz, on récupère une partie non négligeable de la chaleur. Enfin en guidant une partie ou la totalité de la veine de gaz à travers le bain d'agent réfrigé- rant et en réglant sa température, on peut charger la veine de gaz d'une quantité appropriée d'eau, suivant que cela est néces- saire pour les différents procédés chimiques tels que par exemple pour la fabrication de l'ammoniac. Le montage de l'échangeur de chaleur au niveau des parois du segment inférieur de la chambre de guidage de gaz qui reçoit l'agent réfrigérant n'évite pas l'extraction de parti- cules de suie et de scories hors du bain d'agent réfrigérant, c'est-àdire que l'échangeur de chaleur n'évite pas que les particules solides descendent dans le bain d'agent réfrigérant. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide de deux exemples de réalisation représentés schémati- quement dans les dessins dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif comportant une conduite latérale de sortie de gaz allant vers une cuve de refroidissement, située en aval. - la figure 2 est une vue en coupe de la partie inférieure du dispositif de la figure 1, qui comporte néanmoins une seconde conduite d'extraction de gaz. Le dispositif selon l'invention comporte une enveloppe extérieure 1, cylindrique dont le segment supérieur rétréci 2 porte la partie 3 du réacteur; la partie rétrécie 2 et le segment correspondant du réacteur forment une conduite de transition entre le réacteur dans la chambre de guidage de gaz 4 du dispositif. Le revêtement intérieur 5 du réacteur peut former un ajutage 6 qui vient en saillie dans la chambre de guidage 4. La veine de gaz arrive dans la chambre de guidage 4 suivant la flèche 7 et de là, selon le mode de réalisation de la figure 1, le gaz chemine dans la direction de la flèche 8 pour passer dans la conduite de sortie de gaz 9 et arriver dans la cuve de refroidissement 10-qui se trouve en aval. La veine de gaz de la chambre de guidage de gaz 4 peut être refroidie par des dispositifs de pulvérisation connus en soi, non repré- sentés, et qui sont prévus au niveau de la zone transitoire 2 ou endessous de celle-ci. Les particules solides contenues dans le gaz durcissent et tombent. Au voisinage de la face intérieure de l'enveloppe 1 se trouvent des tubes 11 formant un échangeur de chaleur enveloppant; l'extrémité inférieure des tubes 11 débouche dans une même conduite annulaire 12 qui est alimenté par la conduite 13 en un agent d'échange de chaleur. La vapeur générée dans les tubes 11 est extraite à la partie supérieure du dispositif. L'enveloppe formée par les tubes 11 de l'échangeur de chaleur est interrompue au niveau de la con- duite de sortie de gaz 9. Le segment inférieur 14 de l'enveloppe extérieure 1, cylindrique, a la forme d'un pot ou d'un récipient en cloche, dans lequel se trouve un bain de liquide 15 arrivant juste au-dessus de la conduite annulaire 12. Le segment inférieur 14 est relié à un collecteur 16, pour permettre l'extraction des particules liquides provenant du bain 15. Dans le segment inférieur 14 du dispositif, au voisinage de la paroi 17 se trouve un échangeur de chaleur 18 qui reçoit un agent caloporteur par la conduite 19; l'agent caloporteur, réchauffé, est évacué par la conduite 20. Dans la conduite 19 de la partie froide se trouve un organe de régula- tion 21 qui peut être réalisé sous la forme d'une pompe ou d'une vanne. Lorsque la température de la veine de gaz augmente dans la chambre 4 et si pour une même quantité de gaz on veut fournir un gaz de température moins élevée à la cuve de refroi- dissement, on réduit le débit à travers l'échangeur de chaleur 2472012 l 18 pour que le liquide du bain 15 vaporise dans la partie inférieure 14 du dispositif; en vaporisant le liquide prend sa chaleur de vaporisation au gaz. De façon préférentielle, les conduites 19, 20 sont reliées à un réservoir d'alimentation en eau. Dans le mode de réalisation de la figure 2, il est prévu également une chambre de guidage de gaz 14 qui est entourée par une enveloppe formée par les tubes 11 constituant un échangeur de chaleur; cet échangeur de chaleur est lui-même entouré par une enveloppe extérieure 1. En regard de la conduite d'évacuation de gaz 9, latérale, il est prévu une conduite de sortie de gaz 30 qui débouche dans l'enveloppe cylindrique 1 du dispositif; cette conduite 30 est prévue de façon que le niveau 31 du bain de liquide 15 qui est au-dessus de la conduite annu- laire 12, vienne dans cette conduite de sortie de gaz. On peut également prévoir toute autre disposition des organes qui per- mette de faire passer la veine de gaz, en totalité ou en partie, de la chambre 4 à travers le bain de liquide 15 et de là dans la conduite de sortie 30. La partie inférieure 14 de l'enveloppe 1 du dispositif comporte également un échangeur de chaleur 18 formé par des serpentins tubulaires; cet échangeur est prévu au voisinage de sa paroi, les autres éléments de la partie infé- rieure de l'échangeur de chaleur de la figure 2 correspondant à celle de la figure 1. Il est prévu un organe de régulation 33 dans la conduite de sortie 32 de la cuve de refroidissement 10. A l'aide de cet organe de régulation, on peut assurer que la veine de gaz sorte en totalité ou en partie de la chambre 4 dans la conduite 9 ou dans la conduite 30, après le passage de la veine de gaz ou d'une partie de celle-ci dans le bain 15. Pour éviter une évaporation-du liquide du bain 15, lorsque la veine de gaz traverse le bain,. et risquerait d'entraîner une quantité plus ou moins importante de vapeurs -de liquide, on refroidit le liquide du bain à l'aide de l'échangeur 18. Le niveau du liquide dans la partie 14 peut se régler par alimentation de liquide. Comme il règne dans la conduite de sortie de gaz 30 et dans la conduite 31 qui fait suite pour aller à-la cuve de préchauffage d'alimentation, une pression plus faible d'environ 0,3 à 0,5 bars par rapport à la 247201 2 pression qui règne dans la chambre 4, le liquide du bain 15 se trouve à une hauteur correspondante dans la conduite de sortie de gaz 30. Pour pouvoir régler la veine de gaz sortant de la chambre 4 et passant dans la conduite 30, il est prévu un organe de régulation 34. Cet organe permet d'envoyer une partie plus ou moins importante de la veine de gaz dans la direction de la flèche 30 à travers le bain de liquide 15. On évite une évaporation importante du liquide du bain 15 en réglant la température de ce bain à l'aide de l'organe de régulation 21 de l'échangeur de chaleur 18 qui est réalisé sous la forme de serpentins tubulaires et présente ainsi une grande surface d'échange sans éviter la chute des particules solides à l'inté- rieur du liquide du bain. Au-dessus de l'échangeur de chaleur 18, on peut prévoir un autre échangeur de chaleur 36 comportant une conduite d'alimentation 37 et une conduite de sortie 38; cet échangeur 36 se règle indépendamment de l'échangeur 18. Cet échangeur supplémentaire est entouré par le segment inférieur lla de l'enveloppe formée par les tubes 11 de l'échangeur de façon que la veine de gaz qui arrive dans le bain 15 puisse traverser le bain au moins sur la hauteur de l'échangeur de chaleur et ainsi sensiblement à la moitié de la hauteur du bain 15. 2472012 1 R E V E N D I C A T I 0 N S ) Dispositif pour nettoyer du gaz de synthèse obtenu par gazéification du charbon, dispositif comportant une chambre de guidage de gaz, verticale, soumise à une pression intérieure, pour refroidir le gaz de synthèse sortant du réacteur, ainsi qu'une conduite de sortie de gaz, coudée, débouchant dans la chambre de guidage de gaz, pour rejoindre une cuve de refroidissement en aval, un bain d'agent réfrigé- rants se trouvant dans la partie inférieure de la chambre de guidage de gaz, dispositif caractérisé en ce que la partie inférieure (14) de la chambre de guidage de gaz qui contient le bain d'agents réfrigérants, comporte un échangeur de chaleur (18) constitué par les serpentins tubulaires prévus au niveau de la paroi (17) de la partie inférieure (14). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caracté- risé par un organe de régulation (21) prévu dans la conduite d'alimentation (19) de l'échangeur de chaleur (18). ) Dispositif selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (18) est un échan- geur de préchauffage d'eau d'alimentation. 4 ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 3, caractérisé par une autre conduite de sortie de gaz (30) prévue dans la partie inférieure de l'enveloppe cylindrique (1) du dispositif. 5 ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 4, caractérisé en ce que la conduite de sortie de gaz (30) qui est en regard de la conduite de sortie de gaz (9) débouche principalement au-dessus d'une conduite annulaire (12) immergée dans le bain (15) du liquide réfrigérant, en débouchant dans l'enveloppe (1) du dispositif. 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 5, caractérisé par un organe de régulation (33) prévu dans la conduite de sortie de gaz (32) sortant de la cuve de refroidissement (10). 70) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 6, caractérisé en ce que les tubes (11) formant l'échangeur de chaleur et qui enveloppent la chambre de guidage de gaz (4) ou encore les segments de ces tubes formant une veine de gaz traversant le bain (15) d'agents réfrigérants ou en enveloppe ou un cylindre débouchant dans la première conduite de sortie de gaz (9). 8 ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé par un organe de régulation (34) prévu dans la seconde conduite de sortie de gaz (30) ou dans la conduite qui y fait suite. 9 ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 7, caractérisé en ce qu'un second échangeur de chaleur (33) est prévu dans le bain de l'agent réfrigérant, au-dessus de l'échangeur de chaleur (18), ce second échangeur étant indépendant du premier échangeur de chaleur (18). ) Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 1 à 9, caractérisé en ce que les premières spires de l'échangeur de chaleur (18) ou de l'échangeur de chaleur supé- rieur (35) et qui sont immergées en-dessous du niveau (31) du bain (15) d'agents réfrigérants, se trouvent à la hauteur ou sensiblement à la hauteur de la seconde sortie de gaz (30).