Brevet FR2494711A1 — publié le 19820528

Procédé pour le traitement ultérieur du gaz de four a' coke et du gaz de haut fourneau La présente invention concerne un procédé pour le traitement ultérieur commun du gaz de four à coke et du gaz de gueulard de haut fourneau. Dans la revue "Chemie-Ingenieur-Technik" 1958, pages 382 à 384, est décrit un procédé de ce genre. Dans cet article il est question du traitement ultérieur du gaz de four à coke et du gaz de haut fourneau pour obtenir un gaz de synthèse servant à fabriquer ltammoniac. Dans ce procédé, le gaz de haut fourneau est généralement ajouté au gaz de dissociation obtenu à partir du gaz de four à coke. Le gaz de haut fourneau doit dans ce cas fournir en même temps à un générateur d'hydrogène, l'oxyde de carbone, en plus de l:azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac. En outre, un procédé est proposé pour la fabrication de gaz naturel synthétique (GNS) 8 partir des gaz riches en carbone. Dans ce procédé, une conversion et une méthanisation com- binées en une seule opération s'effectuent dans un lit fluidité Les gaz de synthèse tels que produits dans la gazéification de la houille ou du pétrole sont utilisés comme gaz de départ. Par "gaz naturel synthétique" on désigne un gaz eorrespondant aux conditions de la distribution publique du gaz. Dans la bibliographie "Sonderdruck aus Chemie-Anlagen + Verfahren1, cahiers 6, 7, 9, 10, 1978, est décrit un procédé pour fabriquer de l'hydrogène à partir du gaz de four à coke, où l'hydrogène est séparé de ce gaz par un dispositif de purification sur tamis moléculaire (PSÂ). Dans ce procédé, le gaz de gueulard de haut fourneau est utilisé purement et simplement pour le foyer inférieur des batteries de fours à coke. L'objet de la présente invention est la fourniture d'un procédé dans lequel au moins du gaz naturel synthétique est fabriqué par un traitement ultérieur commun du gaz de four à coke et du gaz de haut fourneau. Selon la présente invention, l'objet ci-dessus est réalisé par le fait que l'oxyde de carbone est séparé du gaz de haut fourneau et mélangé au gaz de four à coke, et que le gaz mélangé est transformé en gaz naturel synthétique par méthanisationO Pour la méthanisation, le procédé mentionné au début peut être utilisé. Gracie au procédé proposé, on obtient que le gaz de four à coke pauvreen oxyde de carbone soit enrichi par la fraction d'oxyde de carbone d'un gaz de haut fourneau dont on dispose. Ainsi, une utilisation économique des gaz de départ mentionnés est assurée. La fraction azote du gaz de haut fourneau est dans ce eas le gaz résiduaire. Dans la réalisation de la présente invention, l'hydrogène est retiré du gaz de four à coke avant l'addition de l'oxyde de carbone du gaz de haut fournira et l'azote est enlevé du gaz de haut fourneau, et l'azote et l'hydrogène sont réunis pour avoir un gaz de synthèse pour l'ammoniac. ainsi, on obtient alors 'a partir du gaz de four à coke et du gaz de haut fourneau, d'une part du gaz naturel synthétique et d'autre part du gaz de synthèse pour l'ammoniac. La présente invention est illustrée par les exemples descriptifs et non limitatifs ci-après en référence aux dessins ci-annexés, sur lesquels t la figure 1 représente un schéma d'une installation servant à fabriquer du gaz naturel synthétique la figure 2 représente un schéma dwune installation servant à fabriquer du gaz naturel synthétique et du gaz de synthèse pour l'ammoniac. Du gaz de four à coke sortant d'une installation à sous-produits d'une cokerie est amené a un compresseur 1. À un compresseur 2 est amené du gaz de gueulard d'un haut fourneaue Après la compression, le gaz de four à coke est désulfuré dans une installation 3. L'installation de désulfuration 3 est constituée par un poste dthydrogénation qui transforme le soufre organique du gaz de four à coke en hydrogène sulfuré. En outre, l'installation de désulfuration 3 comporte un poste d'adsorption et/ou un poste d'absorption pour recueillir l'hydrogène sulfuré. Après le compresseur 2 est monté un dispositif 4 de lavage pour extraire le CO qui opère par exemple selon le procédé CosorbO Le CO obtenu dans ce dispositif de lavage 4 est mélangé au gaz de four à coke désulfuré. Dans une installation 5 montée en aval s'effectue une synthèse du méthane. L'installation 5 peut opérer selon le procédé connu sous la marque "CONFLUE" dans lequel une conversion et une méthanisation combinées en une seule opération s'effectuent en lit fluidisé. A la sortie de l'installation 5, on obtient du gaz naturel synthétique. Dans l'installation selon la figure 2, les appareils correspondant à l'installation de la figure 1 sont désignés par les repères correspondants. Dans le procédé selon la figure 2, une installation 6 pour la PSb est montée en aval de l'installation 3 de désulfuration. Dans l'installation 6, l'hydro- gène du gaz de four à coke est séparé des autres constituants (gaz riche) de ce gaz. Une installation de ce genre est décrite par exemple dans le tiré à part mentionné au début. Le gaz riche est comprimé dans un compresseur 7 et est amené à un poste 8 de méthanisation. Au poste 8 de méthanisation est amené en outre l'oxyde de carbone comprimé dans un autre compresseur 9 sortant du dispositif 4 d'extraction de CO par lavage. Pour le poste 8 de méthanisation, un procédé catalyti que en lit fluidisé peut être utilisé comme on le mentionne pour l'installation 5 de méthanisation de la figure 1. A la sortie du poste 8 de méthanisation, on dispose de gaz naturel synthétique pour une utilisation ultérieure. Afin d'établir une qualité souhaitée de gaz naturel synthétique, un dispositif 10 d'extraction du C02 par lavage peut être monté en aval du poste 8 de méthanisationo Les gaz résiduaires du dispositif 4 d'extraction du CO par lavage sont constitués essentiellement de C02, 112 et N20 Ils sont amenés à un dispositif 11 d'extraction du C02 par lavage. Dans ce dispositif, le gaz carbonique est séparé du processus.Le gaz constitué surtout par de l'azote à la sortie du dispositif 11 d'extraction de CO2 par lavage est mélangé avec l'hydrogène obtenu dans l'installation 6, et sous forme de gaz de synthèse pour l'ammoniac est dirigé vers la fabrication de l'ammoniac. Etant donné qu'après le dispositif Il d'extraction du C 2 par lavage, l'azote est encore accompagné de faibles quantités de C02 et de CO, et que cas-ci representent des poisons pour les catalyseurs pour la synthèse de l'ammoniac ultérieure, un poste 12 de méthanisation poussée est prévu dans lequel le C02 et le CO sont transformés en méthane. Dans le poste 8 de méthanisation, la vapeur d'veau qui se forme peut être éliminée et/ou dirigée vers les dispositifs 10 et 11 d'extraction de C02 par lavage. Dans les installations décrites, on obtient du gaz naturel synthétique ou bien du gaz naturel synthétique et du gaz de synthèse pour l'ammoniac avec une faible dépense et d'une façon simple. Les valeurs accessibles des exemples sont obtenues à partir de la réalisation suivante où les différentes données se présentent sur les postes de l'installation représentée d'une façon appropriée sur les figures. Les exemples suivants redonnent les valeurs qui ont été établies en prévision d'une production maximale de GNS (exemple 1) ou d'une production maximale de gaz de synthèse pour NE3. Les paramètres de fonctionnement peuvent être choisis entierement dans une gamme qui s'écarte des données des exemples. Exemple 1 : production maximale de GNS a) Gaz de four à coke purifié Quantité : 4500 m3 i.N Analyse CO2 2 % en vol. CO 7 0% en vol. H2 58 % en vol. CH4 24 % en vol. CnHm 4 % en vol. N2 5 % en vol. b) Gaz de haut fourneau Quantité : 1800 m3 i.N Analyse CO2 15 15 % en vol. t = 300 C CO 25 % en vol. p = 20 bars H2 4 % en vol. N2 56 % en vol. f) Oxyde de carbone après dispositif d'extraction par lavage de CO Quantité : 450 m3 i.N Pureté : Co 99,0 % en vol. p 25 bars t 500 C m) Gaz naturel synthétique procédé COMFLUX Quantité : 2780 m3 i.N Analyse : CO2 4,30 % en vol. CO 0,10 % en vol. t = 3750 C H2 2,80 % en vol. p = 32 bars CH4 84,70 % en vol. N2 8,10 % en vol. Exemple 2 : pour la production maximale de NH3 a) Gaz de four à coke (purifié) Quantité s 4500 m3 i.N Analyse : C02 2 % en vol. CO 7 % en vol. H2 58 % en vol. CH4 24 % en vol. CnHm 4 % en vol. N2 5 % en vol. b) Gaz de haut fourneau Quantité : 1260 m3 i.N Analyse : CO2 15 % en vol. CO 25 % en vol. H2 4 % en vol. N2 56 % en vol. c) Hydrogène pour le gaz de synthèse pour l'ammoniac après l'installation PSA Quantité : 2100 m3 i.N t = 300 C Pureté : 99,5 % en vol p = 32 bars d) Gaz riche après installation PSA Quantité t 2400 m3 i.N Analyse : CO2 3,7 % en vol. t = 300 C CO 13,3 G en vol. p = 1,5 bar CH4 45,1 % en vol. H2 20,8 % en vol. CnHm 7,5 % en vol. N2 9,6 % en vol. e) Comme d, mais p = 25 bars f) Oxyde de carbone après dispositif d'extraction par lavage de CO Quantité : 310 m3 t.N t = 500 C Pureté p = 1,5 bar CO 99,0 % en vol. g) Comme f h) Gaz naturel synthétique après dispositif d'extraction par lavage de C02 Quantité : 2070 m3 i.N Analyse C02 0,6 % en vol. t = 3750 C CO 0,2 % en vol. p = 23 bars H2 0,7 % en vol. CH4 87,0 % en vol. N2 11,5 % en vol. i) Gaz résiduaires après dispositif de lavage par extraction deCO Quantité : 950 m3 i.N Analyse t C 2 20 % en vol. t = 350 C H2 5 % en vol. p = 33 bars N2 70 % en vol. k) Gaz après dispositif de lavage par extraction de C02 Quantité t 760 m3 i.N Analyse : N2 94 % en vol. t = 800 C H2 6 % en vol. p = 32 bars 1) Gaz de synthèse Quantité î 2860 m3 i.N Analyse H2 75 o' en vol. t = 300 C N2 24,5 % en vol0 p = 30 bars Reste 0,5 % en vol. Le gaz carbonique obtenu à partir du dispositif d'extraction de CO par lavage peut être transformé en urée avec l'ammoniac fabriqué dans l'installation de synthèse de l'ammoniac. REVENDICATIONS 1. Procédé pour le traitement ultérieur commun du gaz de four à coke et du gaz de gueulard de haut fourneau, caractérisé par le fait que l'oxyde de carbone est séparé du gaz de haut fourneau et mélangé au gaz de four à coke et que le gaz mélangé est tranformé par méthanisation en gaz naturel synthétique. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz de four à coke est comprimé avant d'être mélangé avec l'oxyde de carbone et que le gaz de haut fourneau est comprimé avant la séparation de l'oxyde de carbone. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le gaz de four à coke est désulfuré après la compression. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'oxyde de carbone est extrait du gaz de haut fourneau au moyen d'un dispositif d'extraction de CO par lavage. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'hydrogène est enlevé du gaz de four à coke avant le mélange avec l'oxyde de carbone du gaz de haut fourneau et l'azote est enlevé du gaz de haut fourneau et que l'azote et l'hydrogène sont réunis en un gaz de synthèse pour fabriquer l'ammoniac. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le gaz de four à coke est comprimé sous forme de gaz riche après séparation de l'hydrogène. 7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé par le fait que l'oxyde de carbone est comprimé avant la méthanisation sensiblement à la meme pression que le gaz riche. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé par le fait que le gaz riche est transformé en gaz naturel synthétique avecsltoxyde de carbone dans un dispositif de méthanisation à lit fluidité, 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé par le fait que le gaz résiduaire du gaz de haut fourneau est retiré d'un dispositif d'extraction par lavage p9ur C02 après le dispositif d'extraction par lavage pour CO. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que le gaz contenant de l'azote en abondance séparé du gaz résiduaire du gaz de haut fourneau est soumis à une méthanisation poussée. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le gaz carbonique extrait du procédé est transformé en urgée par l'ammoniac.