Brevet FR2537592A1 — publié le 19840615

J ? 53759-2 Procédé pour gazéifier des agglomérats charbonneux en Lit fixe. L'invention concerne un procédé pour gazéifier des agglomérats charbonneux dans un réacteur sous une surpression de préférentiellement 5 à 150 bars, o les agglomérats sont chargés par le haut à partir d'une zone de réserve et forment dans le réacteur un lit fixe dans lequel ils se déplacent lentement vers le bas et par lequel on dirige du bas vers le haut au moins deux des agents de gazéification, oxygène, air, vapeur d'eau et gaz carbonique, en enlevant la cendre solide ou les scories liquides sous le lit fixe et en évacuant le gaz du produit riche en vapeur d'eau se trouvant dans la partie supérieure du réacteur au-dessus du lit fixe. La gazéification de charbon granuleux en lit fixe est connue, et exposée par exemple dans l'Encyclo- pédie de la Chimie technique d'Ullmann, 4 e édition ( 1977), volume 14, pages 383-386 Les particularités du procédé de gazéification avec la cendre restant à l'état solide, figurent dans les brevets US 3 540 867 et 3 854 895 La variante du procédé avec évacuation de scories liquides est exposée dans les brevets britanniques 1 507 905, 1 508 671 et 1 512 677 La bibliographie sus-nommée décrit la gazéification de la façon dont elle est appli- quée, à l'aide du procédé cité en premier, également pour la gazéification d'agglomérats charbonneux. Des études ont montré que des difficultés surgissent lorsque les agglomérats charbonneux qui se trouvent dans la zone de réserve, entrent étroitement en contact avec le gaz du produit riche en vapeur d'eau et que la vapeur d'eau se condense sur les agglomérats qui sont relativement froids La température des agglo- mérats dans la zone de réserve se situe en effet, en général, largement en-dessous de la température du gaz du produit, lequel indique des températures comprises environ entre 300 et 8000 C/ La vapeur d'eau, qui se condense sur les agglomérats, diminue les forces de cohésion maintenant les agglomérats, de telle sorte que les agglo- mérats se ramollissent ou même se désagrègent Ceci entraîne, d'une part, une augmentation non souhaitée de grains fins dans la matière combustible chargée sur le lit fixe, d'autre part, l'écoulement des agglomérats à partir de la zone de réserve (sas et/ou distributeur de charbon) peut être entravé, voire même bloqué. Afin d'éviter ces difficultés, le procédé cité en premier a pour objectif d'empêcher totalementou dans une large mesure,la condensation de vapeur d'eau sur les agglomérats de la zone de réserve Cet objectif est réalisé selon l'invention par le fait que l'on introduit dans la zone de réserve un gaz de protection exempt dans une large mesure d'oxygène et de vapeur d'eau et que l'on maintient une pression de ce gaz'de protection correspon- dant à peu près à la pression du gaz du produit Par ce moyen, le contact du gaz du produit avec les agglomérats de la zone de réserve est exclu dans une mesure telle que la condensation gênante de vapeur d'eau n'a pas lieu. Dans les réacteurs de gazéification habituels, la zone de réserve est représentée par le sas qui est placé sur le réacteur de gazéification et dans lequel les agglomérats à gazéifier sont portés, éventuellement en même temps que le charbon granuleux, de la pression atmosphérique à la pression régnant dans le réacteur. Dans les réacteurs de gazéification destinés à la gazéification en lit fixe, un distributeur de charbon se trouve fréquemment dans la partie supérieure du réac- teur au-dessous du sas, lequel effectue lentement une rotation autour d'un axe vertical et distribue le char- bon sur le lit fixe par un ou plusieurs orifices de décharge Au-dessus de ce répartiteur de charbon, il est prévu un déversement de la matière combustible gaille- teuse à gazéifier, représentée dans le cas présent prin- cipalement par des agglomérats charbonneux Dés distri- buteurs de charbon tournants de ce type sont connus par les brevets US 3 902 872 et 4 040 800 Afin d'empêcher que le gaz du produit, riche en vapeur d'eau, entraîne la condensation de vapeur d'eau sur les agglomérats du distributeur de charbon, le gaz de protection est introduit continûment dans la zone du distributeur de charbon Cette mesure peut suffire pour empêcher que le gaz du produit puisse pénétrer au moment de l'ouver- ture du sas, de façon gênante, dans la zone du distri- buteur de charbon, voire même jusqu'au sas Mais il est bien entendu possible, en même temps que l'introduction de gaz de protection dans la zone du distributeur de charbon, d'envoyer de façon supplémentaire également du gaz de protection dans le -sas. Quand le sas doit être rempli de l'extérieur et doit par conséquent être soumis à une détente, le gaz qui se dégage peut être recomprimé et réutilisé. Les agglomérats charbonneux pris en considéra- tion pour le procédé peuvent être formés de différentes façons, par exemple par agglomération en briquettes, en boulettes ou par extrusion Ces agglomérats peuvent contenir, comme composants principaux, outre du charbon, également de la lignite ou de la tourbe Grâce à des substances de liant diverses, par exemple du brai ou du goudron, on peut améliorer la résistance mécanique de même que la résistance aux intempéries des agglomé- rats La fabrication d'agglomérats de natures diverses, se prêtant au procédé, est connue par les DE-OS 28 47 -416, 28 51 370 et 28 53 389 ainsi que par le brevet US 4 111 665 et les brevets britanniques 1 435 089 et 1 439 317 Les agglomérats ont des dimensions de grain ou un diamètre compris dans une gamme allant de 10 à 80 mm environ. On utilisera avantageusement, comme gaz de protection, du gaz sec de produit, de l'azote, de l'oxyde de carbone, du méthane ou un mélange de plusieurs de ces gaz Si l'on utilise de l'oxyde de carbone, de l'azote ou du méthane, ce gaz de protection peut s'évacuer sans problème dans l'atmosphère au moment de la détente du sas du fait qu'il ne contient aucune substance nocive dans une concentration dangereuse. Les particularités du procédé seront expli- quées de façon plus précise à l'aide du dessin annexé qui montre seulement la partie supérieure du réacteur de gazéification Après que le cycle de travail du sas ait été déclenché à l'aide d'un signal de commande, par exemple à partir d'une mesure de niveau, des agglomérats charbonneux destinés à être gazéifiés sont chargés, au moyen de l'entonnoir de remplissage 1, dans le réservoir du sas 3, la soupape 2 étant ouverte Pendant cette opération, la soupape de'déversement 4 est fermée Après le remplissage du réservoir 3 à la pression atmosphéri- que, la soupape 2 est fermée et, la soupape de détente 5 étant fermée, du gaz de protection est envoyé du compres- seur 6 par la conduite 7 Quand, dans le réservoir du sas 3, la même pression à peu près est atteinte que celle régnant dans le réacteur de gazéification 8, la soupape 4 peut être ouverte et la matière combusti- ble s'écoule alors, dans un premier temps, du sas 3 dans la zone du distributeur de charbon 9 Le distributeur 9 est constitué essentiellement d'un support en forme de plateau qui est monté d'une façon qui n'est pas préci- sée, et qui peut tourner autour d'un arbre vertical. Le distributeur 9 présente un ou plusieurs orifices de décharge par lesquels les agglomérats charbonneux, éventuellement en même temps que du charbon granuleux, sont distribués de façon continue sur le lit fixe de gazéification 12. Le-gaz du produit issu de la gazéification arrive du lit fixe par le bas et se dégage par le conduit d'évacuation des produits 13 Afin d'empêcher que le gaz du produit arrive en concentration gênante dans la zone de déversement des matières combustibles 14 qui se trouve sur le distributeur 9, du gaz de protection c, 5 est envoyé de façon continue du compresseur 6 par la conduite 7 a, à travers cette zone de déversement 14. Ce gaz de protection circule également jusqu'au conduit d'évacuation 13. Quand le réservoir du sas doit être soumis à une détente avant le nouveau remplissage, la soupape 4 étant fermée, le gaz de protection est évacué par la soupape ouverte 5 Ce gaz de protection peut en cas de besoin être de nouveau aspiré par le compresseur 6. Il est évident qu'avec l'apport continu préfé- rentiel de gaz de protection par la conduite 7 a, l'on peut renoncer à un apport supplémentaire de gaz de protection jusqu'au réservoir du sas 3 par la conduite 7, si l'on s'accommode du fait que, au moment de l'ouver- ture de la soupape 4, du gaz du produit pénètre par le bas, en quantité relativement faible, dans la zone de déversement 14 Quand la quantité du gaz de protection venant de la conduite 7 a est suffisamment élevée, ce gaz du produit est rapidement refoulé hors de la zone du distributeur de charbon de telle sorte que des effets négatifs sur la résistance mécanique des agglomérats n'apparaissent pas de façon gênante. Du fait de l'échappement continu du gaz de protection à travers la zone de déversement 14 ou mnême, quand la soupape 4 est ouverte, à travers également le réservoir 3 rempli d'agglomérats, une légère chute de pression s'ensuit dans le lit fixe, à partir du réservoir 3 et par la zone de déversement 14, de telle sorte qu'un reflux de gaz de produit contenant de la vapeur d'eau est entravé, également en raison de la poussée ascendante thermique par suite de convection libre. REVENDICATIONS 1 Procédé pour gazéifier des agglomérats charbonneux dans un réacteur sous une surpression, o les agglomérats sont chargés par le haut à partir d'une zone de réserve et forment dans le réacteur un lit fixe dans lequel ils se déplacent lentement vers le bas et par lequel on dirige du bas vers le haut au moins deux des agents de gazéification parmi le groupe constitué par de l'oxygène, de l'air, de la vapeur d'eau et du gaz carbonique, en enlevant la cendre solide ou les scories liquides sous le lit fixe et en évacuant le gaz du produit riche en vapeur d'eau de la partie supérieure du réacteur au-dessus du lit fixe, caractérisé par le fait qu'on introduit dans la zone de réserve un gaz de protection exempt dans une large mesure d'oxygène et de vapeur d'eau et qu'on maintient une pression du gaz de protection correspon- dant à peu près à la pression du gaz du produit. 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise comme zone de réserve la zone d'un distributeur de charbon et/ou une zone de sas. 3 Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel on utilise comme gaz de protection du gaz sec de produit, de l'azote, de l'oxyde de carbone, du -25 méthane ou un mélange de plusieurs de ces gaz. 4 Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on envoie le gaz de protection chauffé à des températures supérieures au point de rosée du gaz brut (environ 1800 C). 5 Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on utilise comme agglomérats des corps mis en forme par agglomération en briquettes, en bou- lettes ou par extrusion. 6 Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on effectue une mesure du niveau de remplissage dans la zone de réserve et on déclenche le procédé en fonction du signal de mesure du niveau de remplissage -