<Desc/Clms Page number 1>
" Procédé de fabrication , à partir de combustibles riches en cendres, de gaz utilisables industriellement ".
Il est connu de produire , en partant de combustibles de grande valeur énergétique tels que la houille, le lignite ou le coke, du gaz synthétique destiné à la fabrication d'es- sence (benzine).
On procède en général comme suit : on produit d'abord du gaz l'eau, et fabrique ensuite , par transformation de ce gaz à l'eau, moyennant addition de vapeur d'eau, un gaz convenant pour la synthèse de la benzine, et dans lequel les teneurs en oxyde de carbone et en hydrogène sont dans un rapportr de 1 :2 à 1:3.
Les inconvénients économiques et techniques de ce procédé sont que l'on est tenu d'employer des combustibles de grande valeur, et qu'on doit réaliser deux processus différents pour obtenir de gaz de départ propres à la
<Desc/Clms Page number 2>
synthèse de la benzine
I1 est de plus connu dj'obtenir un gaz de départ pour la synthèse de l'ammoniaque de la facon a@ivante: On ob- tient à partir de gaz de four à coke, en éliminant les constituants gênants, un mélange d'hydrogène et d'azote qui possède, cependant, une teneur trop faible en azote.
Pour cette raison, on ajoute , habituellement, de l'azote de l'air.
Pour la fabrication du gaz de départ pour la synthèse de l'ammoniaque, on doit donc également traiter du gaz pro- duit à partir de matiéres ajouter, duit à partir de matières ,or emières chères, et au mélange d'hydrogène et d'azote obtenu, de l'azote qui doit à nouveau être .isole en un procédé spécial .
Il est donc nécessaire d'employer des matières premières coûteuses, de décomposer de grandes quantité de gaz en des procédés techniques onéreux, et de produire ensuite la propor- tion de mélange désirée d'hydrogène, d'une part, et.d'azote, d'autre part.
Il est encore connu, en partant de combustibles bitu- mineux ou de coke, de fabriquer un mélange gazeux en soumet- tant ces combustibles à une gazéification avec addition simul- tanée d'air et de vapeur d'eau.
Or, la dernand eresse s'est posé le prooléme de fabriquer un gaz utilisable industriellement, en partant de combusti- bles riches en cendres, par exemple de stériles provenant du lavage de la houille dans les charoomages. Suivant l'in- vention, la gazéification de combustibles riches en cendres @ conduite est réalisée suivant un procède discontinu et réalisée en employant d'abord de l'air comme agent de gazéification. Il se forme ainsi un mélange gazeux constitué ess entiellemtn d'oxyde de carbone et d'azote, qui peut être utilisée comme. gaz de chauffage. Ce processus est exothermique et chauffe la masse ou matière réactionnelle aux températures néces-
<Desc/Clms Page number 3>
saires pour que le processus qui doit suivre puisse 'être exécuté avec succès .
Pour chauffer la matière réactionnelle, il est nécessaire de gazéifier avec de l'air pendant très longtemps, par exemple 20 heures. La gazéification est ensuite poursuivie avec addition d'un agent de gazéification constitué d'air et de vapeur d'eau . Le rapport dé mélange entre l'air.et la vapeur d'eau peut varier dans de grandes limites.
On obtient un gaz qui est constitué essentiellement d'oxyde de carbone , d'hydrogène et d'azote. L'opération peut,relativement à la composition du gaz quant aux constituants les plus intéressants, à savoir l'oxyde de carbone et l'hydrogène , être réglée de telle façon que l'on obtienne un mélange gazeux dans lequel le rapport entre l'oxyde de carbone et l'hydrogène soit d'environ 1:2 à, 1:3. Un tél gaz peut'être évacué séparément et utilisé (mis en valeur) de même..
On poursuivra généralement la gazéification avec de l'air jusqu'à ce que la matière réactionnelle ait été portée à des températures telles qu'une nouvelle gazéification avec de l'air ou principalement avec de l'air ne soit plus nécessaire pour le maintien de la réaction avant que la masseréactionnelle ait complètement réagi.
On peut aussi conduire la réaction de la façon suivante: On gazéifie d'abord la matière réactionnelle avec 1$air, puis on produit le gaz utilisable industriellement , à l'aide d'un mélange xx d'air et de vapeur d'eau, jusqu'à ce qu'un certain refroidissement de la matière réactionnelle se soit produit, puis on gazéifie à nouveau avec de l'air, et ensuite on continue à gazéifier avec de l'air et de la vapeur d'eau.
La gazéification alternativement avec.de l'air' et avec de l'air et de la vapeur d'eau peut 'être poursuivie jusqu'à complète gazéification .de la charge ou fournée . La gazéification alternée avec des agents de gazéification différents nécessite naturellement un travail donnant lieu à plus d'em- barras, mais a l'avantage que le rapport désiré entre l'oxyde de carbone et l'hydrogène restera peu près constant dans les
<Desc/Clms Page number 4>
phases de gazéification dans lesquelles on emploie de l'air et de la vapeur d'eau comme agent do gazéification.
On obtient alors, de la même façon, avec de l'air seul comme agent de gazéification, un gaz dont la composition reste à peu près constante au coursdes phases de gazéification.
Le gaz obtenu dans les phases de gazéification dans lesquelles on n'a employé que de l'air peut étre utilisé,de façon connue, pour le chauffage ou pour une autre production d'énergie . Le gaz qui se présente dans les phases de gazéifi- cation dans lesquelles on a utilisé des mélanges d'air et de vapeur d'eau peut, avec un avantage tout particuirer, être utilisé, par exemple, pour la synthèse de la benzine, pour la synthèse de l'ammoniaque, pour l'obtention de l'hydrogène pur.
Pour la synthèse de la benzine, on désire, comme déjà mentionné, des gaz dans lesquels le rapport entre l'oxyde de carbone et l'hydrogène est d'environ.de 1 :2 à 1:3. Le gaz fabriqué par le procédé suivant l'invention présente directe- ment la proportion nécessaire d'oxyde de carbone et d'hydro- gène, et peut êtrte utilisé de façon connue , après sépara- tion des constituants indésirables, pour la synthèse de la benzine.
On obtient ainsi plusieurs avantages : d'abord on part d'une Matière première qui .jusqu'ici,restait inutilisée,, et ne coûte donc pratiquement rien; ensuite, on obtient di- rectement le rapport désirs entre l'oxyda de carbone et l'azote .
Ceci diminue également le coût de fabrication du gaz de synthèse, car il est inutile de convertir le gaz à l'eau obtenu à partir de houille, de lignite, de coke ou de combustibles analogues, et de plus on n'est plus obligé de combustibles analogues, et da plut on n'est plus 'obligé ramener en circuit, dans les chambres de eynthèse, comme c'est souvent le cas, une partie du gaz résiduel de synthèse, qui est constitué essentiellement de méthane et d'azote pour éliminer la chaleur qui se dégage pendant la synthèse.
Au contraire , l'azote présent dans les gaz de synthèse fabri-
<Desc/Clms Page number 5>
qué par le procédé suivant l'invention peut absorber direc- tement la chaleur de réaction.
Pour la. synthèse de l'ammoniaque également,le gaz fabriqué d'après le procédé de l'invention présente des avantages.
Il contient les gaz nécessaires à la synthèse de l'ammoniaque , c'es't-à-dire l'azote et l'hydrogène . L'oxyde de carbone est, dans ce cas,éliminé par conversion, la teneur en hydrogène étant accrue. La teneur en hydrogène ne suffit cependant pas encore pour réaliser le rapport nécessaire de 3:1 d'hydrogène et d'azote , Clest pourquoi il est nécessaire d'ajouter de l'hydrogène ou un gaz riche en hydrogène .Le gaz additionnel peut par exemple être un mélange d'azote et d'hydrogène avec teneur prédominante d'hydrogène, obtenu partir de gaz de four à coke. Toutefois, on décomposera de préférence une partie du gaz produit suivant l'invention et l'on ajoutera à la quantité principale l'hydrogène obtenu de la sorte, ou un mélange riche en hydrogène.
L'avantage de cette façon de procéder est que :
1) on peut obtenir de l'hydrogènè à partir d'une matière première bon marche,
2) de l'azote est présent en quantité suffisante dans le mélange gazeux produit lors de la gazéification avec de l'air et de la vapeur d'eau .,
3) on peut obtenir 1'hydrogène ,destiné à être ajouté au} mélange afin d'atteindre le rapport stoechiométrique, par décomposition du gaz hydrogéné obtenu suivant l'invention. L'avantage principal qui se présente lors de la fabrication des gaz de départ pour la synthèse de l'ammoniaque est qu'une seule sorte de gaz doit être décomposée, et que ce n'est pas la totalité de la quantité de gaz qui doit être dissociée, mais seulement une partie .
Il partie qu'il est également possible de produire de l'hydrogène pur, à pertir du gaz obteu suivant l'in-
<Desc/Clms Page number 6>
ventiori, après conversion, par dissociation.
EMI6.1
.,s. s:t ir ,
Dans un récipient cylindrique de 2,2 fil de diamètre, avec tamis (faux fond perforé) d'appui, tubulures d'aspira- tion de gaz et avec un tuyau de 300 mm de diamètre intérieur et de 2 m de long, rempli d'eau et placé au centre , on verse 12 tonnes de stériles de lavage ayant une teneur en charbon de 25 %, sur une hauteur de 2,60 m. Le tuyau rempli d'eau arrive au niveau de la surface supérieure du combustible.
Ensuite, on provoque l'allumage à l'aide d'une couche, de 5 cm de haut, de coke brûlant, et la réaction de gazéifica- tion avec de l'air est amorcée dans un sens de tirage allant de haut en bas. L'aspiration a été réglée de telle façon qu'on obtient 300 m3 de gaz à l'heure . L'installation a fonctionné de cette façon pendant 20 heures; le gaz à trouvé emploi pour le chauffage . ensuite, on a gazéifié pendant 10 heures encore avec un mélange air-vapeur d'eau, et l'on a obtenu un gaz de la composition suivante : hydrogène ; 36,8 % azote 30 ,0 % oxyde de carbone 16,0 %
Restant acide carbonique, méthane, hydrocarbures lourds et oxygène.
Le gaz obtenu a été converti . Après élimination de lnacide carbonique par lavage, la composition suivante a été constatée : hydrogène : 60 % azote 30 %
Restant méthane, oxygène, hydrocarbures lourds.
EMI6.2
REV:lI \ TI01IS.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
<Desc / Clms Page number 1>
"Manufacturing process, from fuels rich in ash, gases which can be used industrially".
It is known to produce, starting from fuels of high energy value such as coal, lignite or coke, synthetic gas intended for the manufacture of gasoline (benzine).
In general, the procedure is as follows: gas is first produced, water, and then produced, by converting this gas to water, by adding water vapor, a gas suitable for the synthesis of benzine, and wherein the contents of carbon monoxide and hydrogen are in a ratio of 1: 2 to 1: 3.
The economic and technical disadvantages of this process are that one is required to use high-value fuels, and that two different processes must be carried out to obtain gas-clean starting gases.
<Desc / Clms Page number 2>
synthesis of benzine
It is also known to obtain a starting gas for the synthesis of ammonia in the following manner: From coke oven gas, by eliminating the troublesome constituents, a mixture of hydrogen is obtained. and nitrogen which has, however, too low a nitrogen content.
For this reason, nitrogen is usually added to the air.
For the manufacture of the starting gas for the synthesis of ammonia, it is therefore also necessary to treat gas produced from additive materials, produced from expensive materials, and to the mixture of hydrogen and hydrogen. nitrogen obtained, nitrogen which must again be isolated in a special process.
It is therefore necessary to employ expensive raw materials, to decompose large quantities of gas in expensive technical processes, and then to produce the desired mixing proportion of hydrogen on the one hand and nitrogen. , on the other hand.
It is also known, on the basis of bituminous fuels or coke, to produce a gas mixture by subjecting these fuels to gasification with the simultaneous addition of air and water vapor.
However, the latest project has been to manufacture a gas that can be used industrially, starting from fuels rich in ash, for example waste rock from washing coal in charoomages. According to the invention, the gasification of ash-rich fuels is carried out in a batch process and carried out by first employing air as the gasifying agent. There is thus formed a gas mixture consisting ess entiellemtn of carbon monoxide and nitrogen, which can be used as. heating gas. This process is exothermic and heats the reaction mass or material to the temperatures required.
<Desc / Clms Page number 3>
necessary so that the process which is to follow can be carried out successfully.
To heat the reaction material, it is necessary to gasify with air for a very long time, for example 20 hours. The gasification is then continued with the addition of a gasification agent consisting of air and water vapor. The mixing ratio between air and water vapor can vary within wide limits.
A gas is obtained which consists essentially of carbon monoxide, hydrogen and nitrogen. The operation can, with respect to the composition of the gas as to the most interesting constituents, namely carbon monoxide and hydrogen, be regulated in such a way that a gas mixture is obtained in which the ratio between the carbon monoxide and hydrogen is about 1: 2 to, 1: 3. A gas tel can be evacuated separately and used (enhanced) in the same way.
Gasification with air will generally be continued until the reaction material has been brought to temperatures such that further gasification with air or primarily with air is no longer necessary to maintain gasification. reaction before the reaction massager has fully reacted.
The reaction can also be carried out as follows: The reaction material is first gasified with 1 $ air, then the industrially usable gas is produced using a xx mixture of air and water vapor , until some cooling of the reaction material has taken place, then it is gasified again with air, and then gasification is continued with air and water vapor.
The gasification alternately with air and with air and water vapor can be continued until complete gasification of the feed or batch. Alternating gasification with different gasifying agents naturally requires more labor, but has the advantage that the desired ratio of carbon monoxide to hydrogen will remain nearly constant in the
<Desc / Clms Page number 4>
gasification phases in which air and water vapor are used as the gasification agent.
In the same way, with air alone as gasification agent, a gas is then obtained, the composition of which remains more or less constant during the gasification phases.
The gas obtained in the gasification phases in which only air has been used can be used, in a known manner, for heating or for other energy production. The gas which occurs in the gasification phases in which mixtures of air and water vapor have been used can, with particular advantage, be used, for example, for the synthesis of benzine, for the synthesis of ammonia, to obtain pure hydrogen.
For the synthesis of benzine, as already mentioned, gases are desired in which the ratio of carbon monoxide to hydrogen is approximately from 1: 2 to 1: 3. The gas produced by the process according to the invention has directly the necessary proportion of carbon monoxide and hydrogen, and can be used in a known manner, after separation of the undesirable constituents, for the synthesis of the gas. benzine.
Several advantages are thus obtained: first of all, we start with a raw material which, until now, remained unused, and therefore costs practically nothing; then, the desired ratio of carbon oxides to nitrogen is obtained directly.
This also lowers the cost of manufacturing synthesis gas, since there is no need to convert the gas to water obtained from hard coal, lignite, coke or similar fuels, and furthermore there is no longer any need to analogous fuels, and rather one is no longer obliged to bring back into circuit, in the synthesis chambers, as is often the case, part of the residual synthesis gas, which consists essentially of methane and nitrogen for eliminate the heat which is given off during the synthesis.
On the contrary, the nitrogen present in syngas manufactures
<Desc / Clms Page number 5>
that by the process according to the invention can directly absorb the heat of reaction.
For the. synthesis of ammonia also, the gas produced according to the process of the invention has advantages.
It contains the gases necessary for the synthesis of ammonia, that is to say nitrogen and hydrogen. The carbon monoxide is, in this case, removed by conversion, the hydrogen content being increased. However, the hydrogen content is not yet sufficient to achieve the necessary 3: 1 ratio of hydrogen and nitrogen, which is why it is necessary to add hydrogen or a gas rich in hydrogen. The additional gas may for example example being a mixture of nitrogen and hydrogen with predominant content of hydrogen, obtained from coke oven gas. However, part of the gas produced according to the invention will preferably be decomposed and the main quantity of hydrogen obtained in this way, or a mixture rich in hydrogen, will be added to the main quantity.
The advantage of this way of proceeding is that:
1) hydrogen can be obtained from a cheap raw material,
2) sufficient nitrogen is present in the gas mixture produced during gasification with air and water vapor.,
3) hydrogen can be obtained, intended to be added to the mixture in order to reach the stoichiometric ratio, by decomposition of the hydrogenated gas obtained according to the invention. The main advantage that arises when making the starting gases for ammonia synthesis is that only one kind of gas has to be decomposed, and that not the entire amount of gas has to be broken down. be dissociated, but only a part.
It is part that it is also possible to produce pure hydrogen, apart from the obteu gas according to the in-
<Desc / Clms Page number 6>
ventiori, after conversion, by dissociation.
EMI6.1
., s. s: t ir,
In a cylindrical container 2.2 wire in diameter, with a supporting sieve (perforated false bottom), gas suction pipes and with a pipe 300 mm internal diameter and 2 m long, filled with Water and placed in the center, poured 12 tons of washing waste rock with a carbon content of 25%, over a height of 2.60 m. The water-filled pipe is level with the upper surface of the fuel.
Then ignition is caused with a 5 cm high layer of hot coke, and the gasification reaction with air is initiated in a top-to-bottom draft direction. . The suction has been regulated in such a way that we obtain 300 m3 of gas per hour. The installation worked this way for 20 hours; gas found use for heating. then, it was gasified for a further 10 hours with an air-water vapor mixture, and a gas of the following composition was obtained: hydrogen; 36.8% nitrogen 30.0% carbon monoxide 16.0%
Remaining carbonic acid, methane, heavy hydrocarbons and oxygen.
The gas obtained was converted. After removal of carbonic acid by washing, the following composition was observed: hydrogen: 60% nitrogen 30%
Remaining methane, oxygen, heavy hydrocarbons.
EMI6.2
REV: lI \ TI01IS.
** ATTENTION ** end of DESC field can contain start of CLMS **.