Brevet FR2557885A1 — publié le 19850712

La présente invention concerne un procédé pour la gazéification des schlamms de charbon dans les ins- tallations de gazéification en lit fluidisé à aggloméra- tion de cendres. Des installations de ce genre sont, par exemple, celles qui sont décrites dans les brevets US N 2 906 608, N 3 867 110, N 3 884 649, N 3 935 825, N 4 023 280, N 4 057 402, N 4 229 289, et les demandes de brevets européens N 0027280 et N 0031856.Ces installations com- portent un réacteur dans lequel le charbon est maintenu en lit fluidisé à une température d'environ 900 à 1100 C par injection de vapeur d'eau et d'oxygène à la base du réacteur. Dans ces conditions, le charbon se gazéifie, tandis que les particules de cendres formées subissent un début de ramollissement et se collent entre elles en formant des agglomérats. Les cendres sont séparées par un soutirage sélectif rendu possible par la différence de taille et de densité entre ces agglomérats, d'une part, et les particules contenant encore du carbone, d'autre part, qui ne sont pas agglomérées. Dans les installations faisant l'objet des brevets cités, la séparation s'opère dans un ou plusieurs venturis situés à la base du réacteur. Selon la demande de brevet européen N 27 280, il est avantageux que le gaz de fluidisation soit de la vapeur d'eau et que l'oxygène soit injecté à grande vitesse, mélangé à de la vapeur d'eau, par un tube situé au centre du venturi, tandis qu'un gaz constitué princi- palement de vapeur d'eau est introduit par le venturi. Le jet ainsi formé dans le lit constitue une zone chaude qui joue un rôle déterminant dans le processus d'agglo- mération des particules de cendres. A la partie supérieure du lit fluidisé, les gaz entraînent une quantité importante de fines consti- tuées, d'une part, par des particules de charbon non gazéifiées ou incomplètement gazéifiées, d'autre part, par des cendres. Ces fines sont séparées, de préférence dans des cyclones, et recyclées à la base du réacteur de gazéification. Le débit de fines qui est ainsi continuel- lement recyclé est élevé, par exemple de l'ordre de 5 fois le débit du charbon à gazéifier. Le charbon à gazéifier est de préférence intro- duit dans la zone supérieure du lit fluidisé, par trans- port pneumatique, après avoir été broyé à une granulométrie inférieure ou égale à 6 mm et éventuellement séché de manière que sa teneur en humidité ne dépasse pas 6 %. Il peut même subir, comme il est décrit dans le brevet US N 4 057 402, un prétraitement à environ 400 C de manière à diminuer ses propriétés agglutinantes. Les installations décrites ci-dessus ne sont pas adaptées à la gazéification des schlamms de lavoirs à charbon. Ces schlamms sont en effet des produits de granulométrie très fine (inférieure à 1 mm) très humide (environ 25 % d'eau après essorage) et dont la teneur en cendres peut atteindre 40 %. Les dispositifs classiques d'introduction du charbon dans le réacteur ne permettent pas l'introduction de schlamms, en raison même de cette forte teneur en humidité. Par ailleurs, si on introduit des schlamms dans la zone supérieure du lit fluidisé, les particules très fines qui les constituent seront entraînées hors du lit avant d'avoir pu être gazéifiées. La demande de brevet européen N 31 856 a certes prévu une installation per- mettant d'introduire le charbon à gazéifier à la partie inférieure du lit fluidisé. Toutefois, le procédé décrit dans cette demande de brevet est délicat à mettre en oeuvre, car il faut éviter une agglutination du charbon dans les canalisations d'injection et, par ailleurs, l'introduction massive de produits froids à la base du lit fluidisé n'est pas favorable au bon fonctionnement du réacteur de gazéification. En outre, un tel dispositif n'est pas adapté à l'injection d'un produit très humide tel que les schlamms de charbon. Le but de la présente invention est de fournir un procédé permettant de gazéifier des schlamms de charbon dans une installation connue de gazéification de charbon en lit fluidisé et à agglomération de cendres, sans que l'introduction de ces schlamms perturbe le bon fonctionne- ment du réacteur de gazéification. Le procédé selon l'invention est essentiellement caractérisé par le fait qu'il consiste, dans une telle installation connue de gazéification de charbon en lit fluidisé et à agglomération de cendres à introduire les schlamms dans le circuit des gaz sortant du réacteur et/ou de recyclage des fines ou des poussières qui sont renvoyées dans ce réacteur. Suivant un mode de réalisation avantageux les schlamms sont introduits dans le flux de gaz chauds sor- tant du réacteur et avant l'introduction de ce flux dans le cycle de séparation et de recyclage des.fines. Suivant un autre mode de réalisation possible les schlamms sont introduits dans le ou les circuits de recyclage des fines entre la sortie du ou des postes de séparation de ces fines et le réacteur. D'autres caractéristiques et les avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre faite en regard du dessin annexé représen- tant à titre illustratif et schématiquement le réacteur d'une installation de type connu de gazéification de charbon en lit fluidisé et à agglomération de cendres réacteur auquel est appliqué le procédé de l'invention. En se référant à ce schéma on a désigné par la référence générale 1 le réacteur de gazéification réalisé de façon connue en soi qu'il n'est pas nécessaire de décrire ici fonctionnant en lit fluidisé à une tempéra- ture d'environ 900 à 1100 C, le charbon étant admis en 2 et la vapeur et l'air ou l'oxygène entretenant la flui- disation étant, respectivement, introduits en 3 et 4 à la base du réacteur. Comme on le sait, dans ces condi- tions, les particules de cendres du charbon ainsi traité subissent un début de ramollissement et se collent entre elles pour former des agglomérats. Le soutirage sélectif des cendres reposé sur la différence de taille et de densité entre ces agglomérats, d'une part, et les parti- cules contenant encore du carbone qui ne sont pas agglomérées d'autre part. La séparation s'opère en 5 à la base du réacteur et les produits sont soutirés en 6. Les gaz résul- tant de ce traitement et qui sont chargés d'une proportion importante de vapeur d'eau et de fines d'une granulométrie inférieure à 1 mm sont évacués en 7, en tête du réacteur à une température de l'ordre de 1000 C pour être admis, en vue de la séparation de ces fines, dans un ou plusieurs cyclones tels que 8-9. Ces fines sont en général recyclées dans le réacteur 1, respectivement, par les conduits 8a- 9a. La fraction qui ne serait pas recyclée pourrait être soutirée en 10. Conformément à l'invention, les schlamms qui représentent une fraction granulométrique comprise entre 0 et 1 mm sont introduits dans ce circuit d'effluent gazeux. En raison même de cette granulométrie, ils sont compatibles avec le reste des fines de même granulométrie qui sont entraînées par cet effluent ou qui en sont séparées. C'est ainsi que, suivant un premier mode de mise en oeuvre de l'invention, les schlamms sont admis en 11 dans le conduit 7 reliant la partie supérieure du réacteur 1 au premier cyclone 8. Quels que soient la température ou le débit d'admission de ces schlamms dans ce conduit, il y a tout d'abord lieu de remarquer qu'ils n'interfèrent en rien dans la marche du réacteur. Par ailleurs, comme indiqué précédemment, leur granulométrie permet de les assimiler aux fines normalement évacuées du réacteur 1. En outre, cette admission n'entrave en rien la marche des cyclones 8 et 9 destinés à la séparation de cette fraction de granulométrie. En ce qui concerne le débit d'admission des schlamms, il peut être élevé du fait même que ces cyclones sont prévus pour permettre la séparation d'une quantité 5. de fines importante de l'ordre de cinq fois (ou plus) la quantité de charbon admise dans le réacteur. Lors de leur cheminement dans le conduit 7, les schlamms sont amenés à la température du flux gazeux et des fines qui y circulent (de l'ordre de 1000 C) pour être séparés, comme ces fines, dans le cyclone 8 et être recyclés également comme ces dernières, à la même température (de l'ordre de 850 C-900 C) et au degré d'humididité régnant normalement dans le conduit de recyclage 8a. Les schlamms s'identifiant ainsi aux fines aussi bien pour ce qui est de leur granulométrie que des conditions de température et de taux d'humidité, on comprendra qu'ils se comportent comme les fines aussi bien lors de leur admission au bas du réacteur 1 qu'au cours de leur séjour au sein de ce réacteur conduisant à leur gazéification sans modification des conditions de marche de l'installation par rapport au cas o les schlamms n'auraient pas été introduits dans le circuit des fines. Dans cette variante, on profite pleinement de la chaleur sensible des gaz sortant du réacteur. Suivant une variante, ces schlamms peuvent être introduits dans le conduit de recyclage d'un des cyclones (8-9) dans lequel les conditions de températurede débit et de degré d'humidité seraient les plus favorables. Dans le cas, pris comme exemple ici, on choisira de préférence le conduit 8a relié au premier cyclone 8 dans lequel la température est la plus élevée (850 -900 C). Bien entendu, on pourra également admettre les schlamms dans le conduit 9a de retour des fines provenant du cyclone 9 dans lequel la température est encore de l'ordre de 750 -800 C (infé- rieure à celle du conduit 8a) et le débit inférieur évidem- ment à celui dans le conduit 8a. Le point d'admission dépend ainsi comme on le voit du nombre de cyclones et des conditions de température et de débit. Dans cette variante, étant donné qu'on ne profite pas pleinement de la chaleur sensible sortant du réacteur, il peut être avantageux de sécher au moins partiellement les schlamms avant leur introduction dans le conduit. En tout état de cause, il y a intérêt à profiter 6. des points de l'installation o ces paramètres ont des valeurs optimales notamment la température. Pour ce qui est du débit, les schlamms constituant un appoint par rapport au débit de charbon initial à gazéifier, la proportion de schlamms admise sera éminemment fonction de la proportion de fines recyclées, (proportion qui est importante comme indiqué ci-dessus). Cette proportion pourra être suivant les cas de l'ordre de 20 % (ou plus) de la quantité de charbon gazéifié. Il va de soi que la présente invention n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra y être apportée sans sortir de son cadre. ? REVENDICATIONS 1. Procédé pour la gazéification de schlamms, caractérisé par le fait que, dans une installation connue de gazéification de charbon en lit fluidisé et à agglomé- ration de cendres, comprenant, d'une part, le soutirage des cendres et, d'autre part, le traitement des gaz effluents et la séparation des fines entraînées, ce procédé consiste, essentiellement, à introduire les schlamms dans le circuit de traitement des gaz sortant du réacteur de f luidisation en vue de leur admission dans ledit réacteur. 2. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les schlamms sont introduits dans le flux de gaz chauds sortant du réacteur et avant l'in- troduction de ce flux dans le cycle de séparation et de recyclage des fines. 3. Procédé selon la revendication 1, carac- térisé par le fait que les schlamms sont introduits dans le ou les circuits de recyclage des fines entre la sortie du ou des postes de séparation de ces fines et le réac- teur.