PROCESS AND PLANT FOR COAL GASIFICATION

Abstract: 1. Process for the gasification of carbonaceous substance, especially coal, according to which the carbonaceous substance is injected, at the same time as oxygen and substances for forming a purifying slag, with the aid of lances into a gasification vessel containing a metal bath capable of dissolving carbon, in particular a bath of molten iron, which process is characterized in that : - the said lances (6, 7) are kept in an unimmersed position ; - water is also injected into the vessel and a heat energy input is performed conjointly in order to compensate for the cooling effect of the water injection ; - the slag (14) floating on top of the metal bath (13) is collected continuously as it is being formed, by overflowing a sill (15) ; - the slag collected (14') is allowed to decant to permit the separation by gravity of the metal droplets which are present in suspension therein and which collect on the bottom ; - and the slag thus purified is removed continuously and the liquid metal (16) obtained by decanting the slag is recycled, also continuously, into the metal bath.

Description: PROCèDE ET INSTALLATION POUR LA GAZEIFIChTION DU CHARBON La présente invention concerne la gazéification des matières carbonées solides et plus particulièrement la technique selon laquelle du charbon en poudre est injecté, en même temps que de l'oxygène et des matières de formation d'un laitier d'épuration, dans un réacteur de gazéification constitué par un récipient métallurgique. Ce réacteur contient un bain métallique capable de dissoudre le carbone, en particulier un bain de fer en fusion, jouant un rôle assimilable à un catalyseur, pour donner lieu à la formation d'un gaz combustible contenant principalement de l'oxyde de carbone. On sait que, en principe, ce procédé est réalisé dans un récipient contenant un certain volume de fer en fusion et dans lequel l'ensemble des agents et matières destinés à intervenir dans le processus de gazéification sont injectés par une lance à flux multiples, ou séparément par des lances différentes, ou même par des lances et des tuyères débouchant sous la surface du bain. Globalement, les réactions de base diffèrent peu de celles mises en jeu dans l'affinage pneumatique de la fonte par l'oxygène soufflé par le haut, même si ces deux techniques sont par ailleurs totalement étrangères tant par leurs buts que leurs mises en oeuvre respectives. Dès lors, il n'est pas surprenant que la gazéification du charbon sur métal liquide soit habituellement effectuée dans un réacteur tout à fait similaire à un convertisseur d'aciérie à l'oxygène soufflé par le haut, voire dans un tel convertisseur lui-meme (demande de brevet français n" 2 495 178 - de Sumitomo Metal ou 2 488 903 - de Klockner Werke). Aussi, la gazéification est - elle réalisée de façon séquentielle : le laitier du type "laitier d'affinage de la fonte", assure I'élimination des impuretés introduites par le charbon, notamment le soufre, et se trouve soumis à des décrassages périodiques, alors que le bain de fer en fusion sert à nouveau après réchauffage. Or, ce laitier a tendance à entraîner avec lui des gouttelettes (ou micro-particules) de fer liquide en suspension, de sorte que le simple décrassage provoque à chaque fois un certain appauvrissement du bain en fer, qui peut devenir appréciable au bout d'un certain nombre de cycles. Dans le but principal de parvenir à un fonctionnement "er. continu" de l'opération de gazéification sans pertes en fer conséquentes, la présente invention consiste à recueillir de façon continue le laitier surnageant sur le bain à mesure de sa formation dans le réacteur par débordement au-dessus d'un seuil, à laisser décanter le laitier recueilli pour permettre la séparation par gravité des gouttelettes de fer présentes en suspension et qui se rassemblent dans le fond, puis à évacuer le laitier qui surnage et à recycler dans le réacteur le fer liquide obtenu par décantation du laitier. Le procédé peut alors être mis en oeuvre de façon continue pendant de longues périodes, la proportion de fer éliminée du circuit étant pratiquement négligeable. L'invention a également pour objet une installation de mise en oeuvre composée d'un ensemble intégré à deux étages - un réacteur de gazéification destiné à contenir un bair. métallique en fusion capable de dissoudre du carbone et po-¯r-iu de moyens pour l'introduction de matières carbonées (notammer. d charbon pulvérisé) d'oxygène gazeux ainsi que des matières de formation d'un laitier d'épuration, - et un décanteur, adjacent au réacteur, destiné à re cue-llir le laitier formé dans ledit réacteur et communiquant ave ce dernier, d'une part, par un seuil de débordement du lainier formé dans le réacteur, et, d'autre part, par un chenal de recyclage dans le réacteur du métal liquide déposé dans le for. du décanteur, ledit chenal étant ménagé au travers de la paroi commune séparant le réacteur du décanteur et dont l'extrémit haute libre constitue le seuil de débordement. Conformément à une réalisation préférée, le chenal de recyclage débouche dans le réacteur en dessous du niveau du bain métallique de manière à permettre l'écoulement du métal du fond du décanteur vers le réacteur, selon le principe des vases communicants. Avantageusement, il est prévu d'assister cet écoulement par des moyens d'apport d'énergie motrice, par exemple une pompe électromagnétique constituée par un inducteur linéaire à champ magnétique glissant logé dans le réfractaire le long du chenal de recyclage. Un autre moyen peut consister en un soufflage gazeux au travers d'un élément réfractaire perméable logé dans le fond du réacteur, au voisinage de l'orifice de sortie du chenal, de manière à provoquer un brassage ascendant du métal au droit du chenal favorisant l'écoulement recherché dans celui-ci. Un tel élément perméable peut parfaitement être du type décrit dans la demande de brevet européen publiée nO 0021861. Conformément à une mise en oeuvre préférée du procédé selon l'invention, destinée à procurer un gaz riche en hydrogène, on injecte également dans le réacteur de l'eau, à l'état de vapeur de préférence, associée à un apport calorifique extérieur pour compenser l'effet refroidissant de l'eau, notamment eu égard au caractère très endothermique de la réaction avec le carbone pour la production équimolaire d'hydrogène et d'oxyde de carbone. Plus précisément, l'apport calorifique extérieur peut être limité aux besoins thermiques de la fraction d'eau injectée au-delà de celle dont l'effet refroidissant est naturellement compensé par les ressources thermiques internes du réacteur, sous réserve, bien entendu, de conserver le bain métallique à l'état liquide, c.à.d.de ne pas descendre sous une température de l'ordre de 1400-1500 OC dans le cas d'un bain de fer. A cet égard, les déterminations des bilans thermiques et matières permettent dans chaque cas d'ajuster l'apport calorifique extérieur aux quantités d'eau injectée en fonction des introductions de carbone et d'oxygène, compte tenu éventuellement de la recherche d'une productivité maximale de l'installation. Parmi les moyens envisageables d'apport calorifique, on retiendra de préférence ceux non-susceptibles d'intervenir chimiquement dans les réactions mises en jeu par la gazéification du charbon. Ainsi, on optera de préférence pour l'énergie d'origine électrique, notamment sous forme d'un arc électrique que l'on entretient entre une électrode et le bain métallique lui-meme, comte cela se passe dans un four à arcs d'aciérie éiectricue. D'autres moyens de cette nature peuvent bien entendu etre utilisés, tels qu'une torche à plasma ou un inducteur élec troragnétique Il est remarquable de noter qu'au vu des expériences qu'ils ont menées, les inventeurs ont été conduits à retenir que, pour un volume de bain métallique donné, la quantité de charbon introduite dans le bain est liée au "volume utile" du bain par une relation de la forme Qc = k . Vu Qc = quantité du charbon injectée Vu = volume utile pour une charge donnée k = constante de proportionalité dépendant des conditions de mise en oeuvre du procédé (granulométrie, qualité du charbon, etc.) Il est donc avantageux, selon une variante de l'invention, d'associer au décanteur un réacteur assurant le "volume utile" n maximum du bain. A cet effet, selon l'invention, le décanteur est associé à ur réacteur ayant une forme allongée, tandis qu'est préx-le une pluralité de lances à oxygène à jets étalés réparties le long du réacteur de manière que l'ensemble de ces jets intéresse la majeure partie de la surface du bain métallique. On va maintenant décrire l'invention plus en bétail en se référant aux planches de dessins annexées qui illustrent à titre d'exemples non limitatifs et de façon schématique, l'in vention et ses deux variantes principales. Sur ces planches - la figure 1 illustre une installation de base selon l'inver,.ion, - et la figure 2 illustre une variante de la ficaire 1 éq-¯ipée de moyens d'introduction d'eau, - la figure 3 illùstre une deuxième variante de l'installation selon l'invention équipée d'une pluralité de lances d'oxygène a ignées dans un réacteur de forme allongée. Sur toutes les figures, les mêmes éléments sont désignés sous des références identiques. Sur la figure 1, on a représenté une installation de gazéification à double étage comprenant un réacteur 1 et un décanteur associé 2 séparés par une cloison à mi-hauteur 3, l'en- semble étant fermé par un couvercle 4 pourvu d'une ouverture 5 pour la sortie des gaz produits. Comme on le voit, le réacteur 1 est équipé en deux lances émergées 6 et 7 respectivement pour le soufflage d'oxygène gazeux additionné de chaux et pour l'introduction de carbone pulvérulent à l'aide d'un gaz de transport quelconque. Ces lances, refroidies par circulation interne d'eau, de type connu en affinage pneumatique, traversent verticalement le couvercle 4 par des passages notés 8, 8'. L'ensemble des ouvertures 8, 8' et 5 du couvercle est coiffé par un capot collecteur de gaz 9 relié à une conduite de récupération 10. Le décanteur 2 présente une ouverture latérale 71 à un niveau en hauteur approximativement égal à celui de l'extrémité haute de la cloison séparatrice 3 et ménagée à un endroit de la paroi du décanteur éloigné de cette cloison. En outre, le fond du décanteur est sensiblement relevé par rapport à celui du réacteur, et un chenal 12, reliant le fond du décanteur au réacteur, est ménagé dans la cloison réfractaire 3 en pente inclinée vers le bas dans le sens décanteur --vréacteur. Les éléments qui viennent d'être décrits constituent l'aménagement de base d'une installation selon l'invention. Son fonctionnement est schématiquement le suivant On remplit le réacteur par du fer en fusion 13 jusqu'à un niveau compris entre la sortie du chenal 12 et l'extrémité supérieure de la cloison 3. Lors de la mise en service des lances 6 et 7, le charbon injecté se dissout dans le bain 13 et le reste de l'opération est tout à fait comparable à ce qui se passe en affinage classique de la fonte par l'oxygène soufflé par le haut. Cet oxygène assure ainsi la décarburation du bain par formation d'oxyde de carbone gazeux. La formation d'un laitier basique fluide 14 à base de chaux constitue un agent d'épuration en soufre qui élimine cet élément du bain 13 au fur et à mesure de son introduction par le charbon à gazéifier. Le caractère continu de ltopération à ce stade est assuré par un départ continu du laitier 14, à mesure de sa formation, par passa au-dessus de la cloison dont l'extrémité supérieure constitue ainsi un "seuil de débordement" 15 du laitier. Cette expression "seuil de débordement du laitier" a été consacrée par le passé dans le domaine de l'affinage continu de la fonte en acier qui, précisément, met en oeuvre une installation à double étage réacteur-décanteur, de principe et de technologie tout à fait analogues à l'installation de gazéification exe-lifiée ici. Le lecteur pourra d'ailleurs s'en rendre compte par lui-même en se rapportant aux nombreux brevets déposés à ce sujet par le demandeur, et notamment les brevets français n" 7 407 oye2, 1 427 201 et 1 418 924. On rappelle à cet égard que la technique d'évacuation "en continu" du laitier surnageant sur un bain métallique par débordement d'un seuil semble être bien maîtrisée lorsque le laitier présente une consistance plutôt mousseuse. On sait que ce résultat peut être facilement obtenu par un contrôle adéquat des caracteristiques du jet d'oxygène, contrôle qui peut être facilement assuré, par exemple, par un réglage de la position en hauteur de la lance de soufflage. On sait aussi qu'un laitier moussant continent en suspension une quantité relativement importante de fer sous forme de gouttelettes ou de micro-particules liquides. Arsi, le laitier volontairement moussant 14 que l'on forme ici à la surface du bain 13 passe, par débordement continu et régulier au-dessus du seuil 15, du réacteur 1 au décanteur 2. Pe-.dant son séjour dans le décanteur, le laitier est au repos de sorte que les gouttelettes de fer liquide en suspension ont la prssibilité de se séparer par gravité de la phase non métallique et de se rassembler dans le fond en donnant naissance puis en alimentant régulièrement un pied de bain 16. Le laitier 14', qui au cours de sa progression dans le décanteur, passe d'un état moussant initial à une consistance proche du liquide, atteint l'orifice de sortie 11 par lequel il est évacué en continu. Par ailleurs, au fond du réacteur, le chenal de communication 12 assure le recyclage du fer déposé 16 vers le bain principal 13. Ce recyclage s'effectue automatiquement selon le principe des vases communicants puisqu'en régime établi, le niveau du pied de bain 16 dans le décanteur s'ajuste naturellement à chaque instant sur celui du bain principal 13 dans le réacteur. Ici, une observation doit être faite à propos de la phase de démarrage de l'installation. Deux possibilités existent - où l'on procède initialement au remplissage du réacteur seul, auel cas il est nécessaire d'obturer temporairement le chenal 12 par tout moyer. approprié (obturateur à tiroir coulissant, etc.) et, de prétérence, obturer son extrémité de sortie dans le réacteur. Dans ce cas, la mise en service de l'installation est suivie d'une phase transitoire de mise en régime au cours de laquelle le décanteur voit se former le pied de bain 16 à partir du laitier débordé jusqu'à ce que, le niveau de la surface du bain 16 s'égalisant aec celui du bain principal 13, on ouvre le chenal de communication 12; - où l'on procède initialement au remplissage simultané du réacteur et du décanteur, soit séparément si l'on obture le chenal 12, soit en alimentant en métal liquide l'un des deux dans le cas contraire. Dans ce mode, la phase de démarrage peut être légèrement plus longue, mais la phase transitoire est pratiquement réduite au temps nécessaire au premier laitier qui déborde du seuil 15 pour atteindre l'orifice de sortie 11. Quel que soit le mode choisi, on prendra bien entendu le soin de préchauffer convenablement l'installation à vide, en particulier le chenal de communication 12, pour éviter des phénomènes i tempestifs de solidification localisé e de bain métallique. conformément à une mise en oeuvre préférée de l'inven tion, le flux de métal recyclé dans le chenal 12 est assisté. Ces moyens d'assistance peuvent être par exemple une pompe élec troragnétique, telle qe schématisée en 17 sur la figure 1, et constituée par un inducteur à champ magnétique glissant le long du chenal. Cet inducteur est composé d'une succession de conducteurs annulaires 18 (trois dans l'exemple représenté) logés dans la matière réfractaire autour du chenal 12 et alimentés par une source électrique triphasée 19. Selon une autre variante, ces moyens d'assistance peuvent être constitués par un brassage du bain 13 de préférence au voisinage de la sortie du chenal 12. Ce brassage peut être obtenu avantageusement à l'aide d'une insufflation d'un gaz, tel que ou oxyde de carbone (cl2: au travers d'un élément réfractaire aéroperméable 20 monté dans le fond du réacteur et relié à une source de gaz sous pression symbolisée en 21. Bien entendu, ces deux types de moyens peuvent être utilisés séparément ou conjointement, comme c'est le cas sur l'installation de la figure 1. Comme déjà indiqué, ces moyens sont connus en eux-mêmes, ainsi que dans leur application au domaine de l'élaboration des métaux. Au besoin, on pourra se rapporter par exemple aux demandes de brevets français PV nO 170198 ou PV nO 908871 pour ce qui concerne le pompage électromagnétique et à la demande de brevet européen publiée nO 0081861 pour ce qui concerne l'élément réfractaire aéroperméable, tel que 20. L'installation de gazéification illustrée sur la fiou- re 1 permet la production de gaz du type CO, H2, CO2, riche en CO, de manière continue : l'évacuation régulière du laitier et le recyclage continu du fer liquide entraîné par le laitier évitent l'accumulation d'impuretés dans le milieu réactionnel (notamment le soufre du charbon), ainsi que la consommation du bain métallique, aux légères pertes près par oxydation dans le laitier et par poussières, mais que l'on peut aisément compenser au besoin par des appoints espacés de métal. Conformément à une variante particulièrement avantageuse de l'invention, illustrée sur le figure 2, on produit par gazéi fication du charbon un gaz riche en hydrogène à partir d'une décomposition d'eau injectée. Mais avant de décrire plus en détail cette variante, il n'est pas inutile de faire quelques rappels. A partir du charbon de l'oxygène et de la vapeur d'eau injectée, on recueille dans le réacteur de gazéification un mélange gazeux produit selon la réaction globale suivante 2 C + O2 + H2O = - CO + H2 + CO2 Afin de mieux faire apparaître les phénomènes élémentaires et les chaleurs mises en jeu, cette réaction peut se décomposer en EMI9.1 H = + 59 kcal/mole H = - 27 kcal/mole H = - 94 kcal/mole La combinaison des réactions (1) et (2) permet de retrouver la réaction bien connue de formation du gaz à l'eau (4) C + H20 EMI9.2 CO + 2 EMI9.3 H = + 3Z kcal/mole En raison du caractère très endothermique de la dissociation de la vapeur d'eau (réaction 1) - dont l'effet, comme on le voit sur la réaction de gazéification (4), est loin d'être compensé par la combustion de carbone à partir de l'oxygène ainsi libéré (réaction 2) - les possibilités d'injection d'eau pour la production d'un gaz riche en hydrogène sont relativement limitées, et les techniques courantes de gazéification du charbon sur métal liquide ne permettent guère de dépasser une teneur de 20 - 30 % environ en volume d'hydrogène dans les gaz récupérés. On pourrait penser pallier l'effet refroidissant d'une injection accrue d'eau par une augmentation corrélative du soufflage d'oxygène. Une telle mesure cependant, non seulement n'est guère aisée à maitriser en raison du fait que les différents équilibres réactionnels ne s'établissent pas de la même façon selon les niveaux de température atteints dans le réacteur, mais, de plus, la combustion recherchée du carbone conduit alors à une production d'oxydes de carbone (CO, CO2) qui abaissent la teneur en hydrogène du gaz récupéré pour la ramener aux alentours des valeurs prémentionnées. Il demeure qu'une telle façon d'opérer permet d'accroitre la quantité de gaz produite, donc également celle du charbon à gazéifier, encore que des li'rites apparaissent également à ce niveau du fait cette fois des cinétiques différentes entre les diverses réactions chimiques mises en jeu. Certains artifices ont toutefois été envisagés pour tenter de surmonter les limitations de la teneur en hydrogène des gaz produits. Ainsi Sumitomo Metal Industries Ltd. a proposé, dans ses brevets FR.A 2.445.364 et 2.495.178, de faire converger les jets d'oxygène et de vapeur d'eau sur la surface du bain métallique pour y créer et maintenir un "point chaud" à haute température non susceptible de nuire à la tenue thermique du réfractaire du récipient. Il serait possible dans ce cas de porter à plus de 3C E la teneur en hydrogène du gaz produit. Cependant, les moyens mis en oeuvre nécessitent des réglages très précis, de sorte que les teneurs en H2 supérieures à 30 M indiquées dans les exemples de ce brevet ne s'appliquent vraiselr- blablement qu'à des cas d'espèces et ne sauraient être considérées comme un résultat constant et reproductible à partir de caractéristiques réelle;nent bien définies et d'application large. Ces difficultés sont résolues par une mise en oeuvre de l'invention conformément à sa variante de réalisation illustrée sur la figure 2. Comme on le voit, la lance 7 d'injection du charbon sert également pour l'introduction d'eau ui, utilisée de préfé- rence à l'état de vapeur, peut alors servir en outre de fluide pour le transport pneumatique des particules de charbon. De plus, le réacteur est pourvu à'une électrode de graphite 22 traversant un passage 8" prévu à cet effet dans le couvercle 4, de préférence au centre du réacteur pour limiter les effets nocifs sur la tenue des parois réfractaires du rayonnement de l'arc électrique 23 entretenu entre le bain 13 et la pointe de l'électrode. Celle-ci est reliée à une borne d'une alimenta- tion électrique symbolisée en 24, l'autre borne étant mise au contact du bain 13 par l'intermédiaire d'un plot conducteur 25, implanté dans le fond du réacteur. On a déjà dit que l'arc électrique 23 est mis en oeuvre en tant que moyen d'apport calorifique non susceptible d'intervenir chimiquement sur la gazéification. Cet apport calorifique extérieur, qui ajoute aux disponibilités propres du milieu réac tisonne; permet d'augmenter jusqu'à des valeurs de 40 t et au-delà la teneur volumique en hydrogène du gaz produit, en rendant possible l'injection d'une quantité d'eau bien plus importante que celle qui serait permise autrement. La mise en oeuvre d'une telle variante permet ainsi une amélioration qualitative très appréciable des gaz obtenus, dont le domaine d'utilisation se trouve ainsi élargi vers la chimie de synthèse ou vers des processus industriels demandeurs d'agents gazeux hautement réducteurs, par exemple. En plus de cette variante destinée à améliorer qualitativement les gaz obtenus, comme on vient de le voir, l'invention a également pour but une amélioration quantitative, c.à.d. une amélioration de la productivité d'une installation de gazéification. Le principe de base repose sur la double idée que le bain métallique doit offrir, pour un vclume donné, la plus grande surface de contact possible à l'oxygène soufflé et que cet oxygène doit être soufflé de manière à intéresser la plus grande proportion possible de cette surface. Ainsi, les inventeurs ont été amenés à concevoir la variante illustrée sur la figure 3 dans laquelle le bain 13, de même volume que dans les variantes précédentes, occupe un réacteur 1 de forme linéaire allongée. Le bain 13 présente de ce fait une hauteur "H" plus faible qu'auparavant mais, inversement, une surface libre 26 beaucoup plus importante au-dessus de laquelle peuvent être réparties, non plus une seule lance de soufflage d'oxygène, mais plusieurs lances 6a, 6b, 6c (trois dans l'exemple considéré) disposées côte à côte le long du réacteur et libérant des jets dont les zones d'impact sur la surface -26 du barn sont sensiblement tan-gentes entre elles. Parallèlement, une seconde série de trois lances 7a, 7b, 7c, pour l'injection de charbon en poudre, sont placées obliquement au travers de la grande paroi latérale du réacteur et débouchent, de préférence, chacune dans un jet d'oxygène en direction de la surface d bain. r comprend que, pour un rayon "R" de la zone d'impact a-- jet, la taille optimale du réacteur représenté (ayant une se-le rangée de lances à oxygène) est de 2R en largeur et de 2Gs en longueur, où N est le nombre de lances utilisées. Par rapport à un réacteur de même capacité mais de forme carrée (ou circulaire) de 2R de côté (ou de diamètre), le réac tueur selon la présente variante permet de tripler pratiquement le surface de contact métal-oxygène, ce qui conduit à multiplier par trois la capacité du bain à dissoudre rapidement le carbone, donc à accroître en proportion le débit de charbon pouvant être injecté. Ceci peut s'exprimer, selon les inventeurs, en disant que le "volume utile" du bain a également triplé, sachant que ce volume utile "Vu" conditionne le débit "Qc" de charbon injectable selon la relation empirique Qc = k . Vu (vue précédemment). T'augmentation de productivité recherchée se manifeste aussi par le fait que pour une même masse de bain de fer, la quantité d'oxygène et de carbone pouvant être considérablement accrue la production instantanée de gaz recueillie sera d'autant plus volumineuse. Eien entendu, une installation de gazéification de ce t±pe peut également servir pour la production d'un gaz riche er. hydrogène, selon la technique décrite en référence à la variante c-e la figure 2 (injection de vapeur d'eau associée à un apport calorifique compensateur). 11 va de soi que l'invention ne saurait se limiter aux exemples décrits, mais s'étend à de multiples autres variantes oi éal;;alents dans la mesure où sont respectées les caractéris t es énoncées dans les revendications jointes. ainsi, la cloison 3 séparant le réacteur du décanteur pejt être remplacée par tout autre moyen de seuil, le rôle de ce seuil étant de favoriser une zone calme dès la sortie du re-soteur, ce qui permet de mettre en oeuvre un décanteur de taille relativement petite. De même, le chenal 12 de recyclage du métal peut fort bien déboucher. non plus sous la surface du bain 13, mais audessus. Dans ce cas, les niveaux respectifs du bain principal 13 et du pied de bain 16 dans le décanteur sont décalés en hauteur, et le recyclage s'opère, non plus par équilibrage des pressions. entre le réacteur et le décanteur selon -le principe des vases communicants, mais par simple déversement par gravité, depuis le décanteur vers le réacteur. De même encore, dans le cas de la variante à injection d'eau, l'électrode peut fort bien, si on l'estime nécessaire ou simplement utile, être placée dans le décanteur. En tout état de cause, il demeure préférable d'effectuer, d'une manière ou d'une autre, un apport calorifique chimiquement neutre au milieu réactionnel et en particulier au bain métallique, lequel, en plus de sa fonction de dissolution du carbone, joue également un rôle de réservoir thermique indispensable au procédé. Parmi les différentes possibilités d'apport calorifique, on portera un intéret particulier à une technique connue de longue date mais qui, grace aux progrès techniques, se développe aujourd'hui industriellement : le chauffage électrique par torche à plasma. Appliquée à l'invention, a torche peut fort bien être du type à plasma transféré avec par conséquent, formation d'un arc électrique entre le bain de métal et l'électrode, ou à gaz plasmagène, ce gaz pouvant être par exemple la vapeur d'eau elle-même.

Claims: REYENDICATIONS 1) Procédé de gazéification de matière carbonée, notamment du charbon, selon lequel la matière carbonée est injectée, er. même temps que de l'oxygène et des matières de formation a'ur. laitier épurant, dans un réacteur de gazéification constitué par un récipient métallurgique contenant un bain métallique capable de dissoudre le carbone, en particulier un bain de fer en fusion, procédé caractérisé en ce que : : - on recueille de façon continue le laitier (14) surnageant sur le bain métallique (13), à mesure de sa formation dans le réacteur (1), par débordement d'un seuil (15), - on laisse décanter le laitier recueilli (14') pour permettre la séparation par gravité des gouttelettes de métal qui y sont présentes en suspension et qui se rassemblent dans le fond, - on évacue en continu le laitier ainsi obtenu et on recycle, également en continu, dans le bain métallique le métal liquide (16) obtenu par décantaticn du laitier. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, on injecte également de l'eau dans le récipient et conjointement on effectue un apport calorifique afin de compenser l'effet de refroidissement de l'injection d'eau. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on procède à l'apport calorifique sans intervenir chimi augment dans les réactions mises en jeu par la gazéification. 4) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on répartit l'oxygène soufflé sur la plus grande partie possible de la surface libre du bain et en ce que, pour un volume de bain donné, on augmente au maximum sa surface libre. 5) Installation de gazéification pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est constitué par un ensemble intégré à deux étages - un réacteur de gazéification proprement dit (1), destiné à contenir un bain métallique en fusion (13) capable de dissoudre du carbone, et pourvu de moyens (6, 7) pour l'introduction de matières carbonées, notamment du charbon, d'oxygène gazeux ainsi que des matières de formation d'un laitier épurant, - et un décanteur (2) adjacent au réacteur, destiné à recueillir le laitier (14) formé dans le réacteur et communicant avec celui-ci d'une part, par un seuil de débordement (15) constitué par l'extrémité supérieure d'une cloison (3) séparant le réacteur du décanteur et, d'autre part, par un chenal (12) de recyclage dans le réacteur du métal liquide déposé dans le fond du décanteur, et provenant de gouttelettes métalliques en suspension dans le laitier recueilli t14'), ledit chenal étant ménagé au travers de la cloison commune (3). 6) Installation selon la revendication 5, caractérisée en ce que des moyens sont prévus pour assister la circulation du métal liquide dans le chenal de recyclage. 7) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que lesdits moyens sont constitués par un inducteur électromagnétique (17) à champ glissant le long du chenal de recyclage. 8) Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que, le chenal de recyclage débouchant dans le réacteur sous la surface du bain métallique, lesdits moyens sont constitués par un élément réfractaire aéroperméable (20) monté dans le fond du réacteur et relié à une source (21) de gaz sous pression. 9) Installation selon les revendications 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle est également pourvue de moyens pour l'introduction d'eau et de moyens d'apport calorifique, ces derniers n'étant pas susceptibles d'intervenir chimiquement dans les réactions de gazéification. 10) Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que lesdits moyens d'apport calorifique sont constitués par un arc électrique (23) entretenu entre une électrode (22) et le bain métallique (13 ou 16). 11) Installation selon les revendications 5, 6 ou 9, caractérisée en ce que le réacteur (1) présente une forme linéaire allongée et en ce que les moyens d'injection de l'oxygène gazeux (6a, 6b,...) sont répartis le long du réacteur de manière que l'ensemble des jets d'oxygène intéresse la majeure partie de la surface libre (26) du bain métallique (13).

Inventors: DENIER, GUY, ROEDERER, CHARLES
Applicants: INSTITUT DE RECHERCHES DE LA SIDERURGIE FRANCAISE (IRSID)
Application year: 1984
Main classification: C10J3
IPC codes: C10J3