FR2524628A1 - Procede et dispositif pour recuperer de la chaleur de particules solides - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF ET UN PROCEDE DE RECUPERATION DE LA CHALEUR DE PARTICULES SOLIDES. ON FAIT PASSER LES PARTICULES SOLIDES A TRAVERS UNE PREMIERE ZONE 101 DANS LAQUELLE ELLES SONT PARTIELLEMENT REFROIDIES ET UN GAZ DE FLUIDISATION EST CHAUFFE, PUIS DANS UNE SECONDE ZONE 102 RENFERMANT DES SERPENTINS 111, 112, 113 PARCOURUS PAR UN FLUIDE CALOPORTEUR ET S'OPPOSANT A TOUT MELANGE EN RETOUR DES PARTICULES SOLIDES DESCENDANTES. UN GAZ EST MIS EN CIRCULATION VERS LE HAUT, A CONTRE-COURANT DES PARTICULES SOLIDES. DOMAINE D'APPLICATION: RECUPERATION DE LA CHALEUR DES RESIDUS DE SCHISTES BITUMINEUX PYROGENES.

Description

Dans des procédés destinés à donner des produits

hydrocarbonés synthétiques par pyrolyse de matières conte-

nant des hydrocarbures, telles que des schistes bitumineux ou des sables asphaltiques, il faut rejeter une quantité importante de résidus minéraux chauds Il est généralement souhaitable d'abaisser sensiblement la température de ces résidus avant leur mise au rebut afin de faciliter leur manutention et d'en récupérer la chaleur qui pourrait autrement être perdue La récupération de la chaleur de telles matières pose des problèmes particuliers en raison

de la nature des résidus et du volume important de maté-

riaux à traiter Par exemple, les résidus minéraux restant après la pyrolyse de schistes bitumineux contiennent une large gamme de dimensions de particules variant d'une poudre fine (peut-être 150 Nom) à des granulés relativement gros ( 6,5 mm) De plus, étant donné qu'il faut traiter une tonne de schistes bitumineux pour obtenir environ à 145 litres d'huile de schiste, un volume important de résidus minéraux doit être traité L'application, à des procédés de ce type, d'échangeurs de chaleur classiques, tels que des lits fluidisés de faible épaisseur, est

entravée par de sévères limitations.

Un échangeur de chaleur pouvant être utilisé efficacement dans un processus de pyrogénation de ce type doit pouvoir traiter un volume important de matières composé d'une diversité de dimensions de particules, et doit pouvoir transmettre efficacement la chaleur du résidu solide à un fluide caloporteur souhaité Les temps de séjour relativement longs demandés pour une transmission de chaleur efficace sont en contradiction avec la nécessité de déplacer d'énormes quantités de résidus chauds Par exemple, dans une installation industrielle produisant 16 000 m 3 d'huile par jour, il faut traiter quotidiennement environ 270 000 tonnes de schiste brut (en supposant 80 dm 3 par tonne de schiste) Etant donné que la partie minérale du schiste constitue environ 80 % du poids du schiste brut, l'importance de ce problème apparaît de façon évidente W L'invention concerne un procédé pour récupérer de la chaleur de particules solides chaudes de dimensions diverses, lequel procédé consiste: (a) à fluidiser les particules solides chaudes dans une première zone avec uni gaz ayant une température initiale inférieure à celle des particules solides, afin que ces dernières soient partiellement refroidies et que le gaz de fluidisation soit chauffé;

(b) à introduire les particules solides partielle-

ment refroidies de la première zone dans le haut d'une seconde zone allongée verticalement, contenant des moyens intérieurs destinés à limiter tout mélange en retour vertical substantiel et à accroître le temps de séjour moyen des particules solides descendant à travers cette zone;

(c) à faire circuler vers le haut un gaz relati-

vement froid à travers la seconde zone, sensiblement à contre-courant des particules solides descendantes, à une vitesse suffisante pour fluidiser partiellement les particules solides et pour permettre une transmission importante de chaleur entre les particules solides et le gaz; (d) à récupérer le gaz chauffé des première et seconde zones; et (e) à retirer les particules solides refroidies

du fond de la seconde zone.

Dans sa forme la plus souhaitable, le procédé de récupération de chaleur selon l'invention est également utilisé pour chauffer un fluide caloporteur autre que les gaz passant en contact direct avec les solides dans les première et seconde zones Ce fluide caloporteur est de préférence mis en circulation dans des serpentins de chauffage disposés à l'intérieur de la seconde zone Ainsi, les moyens intérieurs utilisés pour commander le passage des solides et des gaz à travers la seconde zone servent également de surface de transmission de chaleur entre les solides et les gaz se trouvant à l'extérieur, et un

fluide caloporteur circulant à l'intérieur.

L'invention concerne également un système de transmission de chaleur destiné à transmettre la chaleur de particules solides chaudes à un gaz relativement froid

et à un fluide d'échange de chaleur, ce système de récu-

pération de chaleur comprenant:

(a) une enceinte extérieure allongée verticale-

ment divisée en une zone supérieure et une zone inférieure (b) la zone supérieure comportant une entrée et une sortie permettant le passage de particules solides, la sortie servant également de passage établissant une communication entre la zone supérieure et le haut de la zone inférieure; (c) la zone supérieure comportant en outre une sortie de gaz et un premier distributeur de gaz convenant à la fluidisation des particules solides;

(d) la zone inférieure comportant un second dis-

tributeur de gaz et étant conçue de façon à pouvoir être traversée par un courant de gaz s'élevant à une vitesse préalablement choisie; (e) plusieurs distributeurs d'6 coulement de matières disposés à l'intérieur de la zone inférieure afin de limiter sensiblement tout mélange en retour vertical important et à accroître le temps de séjour moyen des particules solides descendant à travers cette zone; (f) des moyens destinés à faire circuler un fluide caloporteur à travers le distributeur d'écoulement de matières; (g) une sortie de gaz située au sommet de la zone inférieure; et (h) une sortie de solides située au fond de la

zone inférieure.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est un schéma simplifié illustrant

un procédé de pyrogénation d'une matière solide hydro-

carbonée, telle qu'un schiste bitumineux, à laquelle le procédé de l'invention peut être appliqué; la figure 2 est une coupe verticale d'un

échangeur de chaleur utilisé dans le procédé selon l'in-

vention;

la figure 3 est une coupe horizontale de l'échan-

geur de chaleur de la figure 2, cette coupe passant par

le lit fluidisé de la première zone et illustrant la dis-

position du déflecteur central et des divers conduits; et

la figure 4 est une coupe transversale horizon-

tale de l'échangeur de chaleur de la figure 2, montrant un plateau utilisé comme élément interne dans la zone

partiellement fluidisée.

La figure 1 représente schématiquement un procédé typique de pyrogénation de schiste bitumineux dans lequel est utilisé le procédé de récupération de chaleur selon l'invention Dans ce procédé, du schiste bitumineux brut est concassé et broyé en particules solides ayant une dimension maximale d'environ 6,5 mm Le schiste brut concassé est amené à un réservoir 1 dans lequel il est

retenu momentanément avant d'être dirigé vers un préchauf-

feur 2 à entraînement ascendant gazeux qui élève la température des particules de schiste à environ 4250 C. Les particules préchauffées sont introduites dans la partie supérieure d'une enceinte 3 de pyrogénation dans laquelle la pyrolyse des hydrocarbures du schiste brut a lieu Dans le processus de pyrogénation utilisé pour illustrer la présente invention, le schiste brut est soumis à un nouveau chauffage à l'intérieur de l'enceinte 3 afin d'atteindre environ 480 'C, ce chauffage étant réalisé par des particules de schiste brûlées,recyclées et chaudes arrivant dans l'enceinte de pyrogénation par un conduit 4 Un gaz d'entraînement entre dans l'enceinte de pyrogénation à proximité du fond et fluidise partiellement les particules de schiste descendantes Un tel procédé de pyrogénation est décrit plus en détail dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N' 4 199 432 D'autres procédés de pyrogénation du schiste peuvent également être utilisés en association

avec le procédé de récupération de chaleur selon l'inven-

tion, mais le procédé de pyrogénation décrit dans le brevet N' 4 199 432 offre certains avantages par rapport à d'autres procédés pouvant être utilisés Des produits à l'état de vapeur, c'est-à-dire des gaz hydrocarbonés

dégagés lors de la pyrolyse et mélangés avec le gaz d'en-

trainement sortent de l'enceinte de pyrogénation par un conduit 5 de gaz Ces gaz sont transportés jusqu'à une

zone 6 de séparation o le produit condensable, c'est-à-

dire l'huile de schiste, est séparé des gaz non conden-

sables. Le schiste pyrogéné sortant du fond de l'enceinte

3 de pyrogénation contient des matières carbonées rési-

duelles qui peuvent être brûlées pour donner de la chaleur utilisée pour la pyrolyse Par conséquent, le schiste pyrogéné est dirigé par un conduit 7 vers une unité 8 de combustion à courant ascendant, dans laquelle les résidus carbonés sont brûlés en présence d'oxygène Les particules brûlées et chaudes de schiste sont recueillies dans un silo 9 et recyclées par le conduit 4 vers l'enceinte 3 de pyrogénation ou bien, en variante, elles sont dirigées vers l'unité 10 de récupération de chaleur au moyen d'un conduit 11 Dans l'unité 10 de récupération de chaleur, la chaleur contenue dans le schiste brûlé est transmise à de l'air et à un fluide caloporteur, par un processus qui sera décrit plus en détail ci-après L'air chauffé par le schiste brûlé et chaud dans l'unité de récupération de chaleur est utilisé comme gaz d'entraînement ascendant

pour l'unité 8 de combustion et il est transporté de l'uni-

té de récupération de la chaleur vers l'unité de combus-

tions par un conduit 12 Le schiste résiduel refroidi est retiré du fond de l'unité de récupération de chaleur et

est mis au rebut d'une manière acceptable pour l'environne-

ment. La figure 2 illustre en détail le fonctionnement de l'unité 10 de récupération de chaleur Cette unité

est divisée en une zone supérieure 101 et une zone infé-

rieure 102 séparées par une plaque 103 Le schiste brûlé et chaud sortant de l'unité de combustion entre dans la zone supérieure 101 par l'intermédiaire d'un conduit 104

d'entrée du schiste proprement dit La zone supérieure 101 -

est divisée en deux moitiés verticales par un déflecteur vertical 105 Un conduit 106 d'écoulement de trop-plein du schiste est disposé dans la moitié verticale de la zone supérieure opposée à celle comportant le tuyau 104 d'entrée du schiste Le tuyau de soutirage du trop-plein

de schiste établit une communication entre la zone supé-

rieure 101 et la zone inférieure 102 Deux tuyaux 107

et 108 d'écoulement de gaz entre étages établissent égale-

ment une communication entre les zones supérieure et infé-

rieure Les positions relatives des tuyaux par rapport au déf lecteur vertical dans la zone supérieure apparaissent mieux sur la figure 3 qui est une coupe horizontale de la zone supérieure, suivant la ligne A-A de la figure 2 Comme montré sur la figure 2, immédiatement au-dessus de la

plaque 103 divisant l'unité en zones supérieure et infé-

rieure, se trouve un distributeur supérieur 109 de gaz

destiné à fluidiser les solides dans la zone supérieure.

Une sortie 110 de gaz, située au sommet de la zone, est

utilisée pour retirer le gaz chauffé de l'unité.

La zone inférieure 102 contient des serpentins 111, 112 et 113 de transmission de chaleur qui servent également de déflecteurs pour déterminer la distribution

des solides et des gaz traversant la zone inférieure.

Les serpentins de transmission de chaleur sont agencés de façon à former des plateaux horizontaux ouverts dont l'un est représenté sur la figure 4 qui est une coupe

de la zone inférieure suivant la ligne B-B de la figure 2.

Les serpentins peuvent donc servir à la fois de distribu-

teurs internes d'écoulement des matières se déplaçant verticalement à travers la zone inférieure et de serpentins de transmission de chaleur avec un fluide caloporteur

circulant à l'intérieur de ces serpentins.

Comme représenté sur la figure 2, un distributeur inférieur de gaz 114 est disposé à proximité du fond de la

zone inférieure L'enceinte 115 délimitant la zone infé-

rieure est évasée afin de maintenir une vitesse d'écoule-

ment du gaz relativement constante dans la zone inférieure.

Un conduit 116 d'écoulement de résidus, situé au fond de la zone inférieure, sert de sortie pour le schiste refroidi

quittant l'unité de récupération de chaleur.

En cours de fonctionnement, du schiste brûlé et chaud provenant de l'unité de combustion entre dans l'unité de récupération de chaleur par l'intermédiaire du tube 104 d'entrée du schiste proprement dit A ce stade, le schiste brûlé est à une température d'environ 7300 C Les particules de schiste forment un lit solide

dans le fond de la zone supérieure 101 La hauteur maxi-

male du lit de particules de schiste dans la zone supé-

rieure est indiquée par une ligne 117 De l'air relative-

ment froid, par exemple à environ 1750 C, entrant par l'intermédiaire du distributeur supérieur 109 de gaz, est utilisé pour fluidiser le lit de schiste L'air est porté à environ 480 'C par le schiste chaud en passant à travers le lit et, dans le même temps, les particules de schiste sont refroidies à environ 480 'C Le conduit 106 de soutirage du trop-plein de schiste est utilisé pour transporter les particules de schiste partiellement refroidies de la zone supérieure vers la zone inférieure de l'unité de récupération de chaleur Le déflecteur vertical 105 de la zone supérieure assure un temps de séjour suffisant dans la zone supérieure pour refroidir les particules de schiste jusqu'à la température souhaitée

avant leur transfert vers la zone inférieure 102.

Après être entrées dans la zone inférieure,

les particules de schiste partiellement refroidies descen-

dent sensiblement à contre-courant d'un écoulement d'air relativement froid (par exemple 1750 C) entrant dans le

fond de la zone inférieure par l'intermédiaire du distri-

buteur inférieur 114 de gaz La vitesse de cet écoulement de gaz dans la zone inférieure est suffisante pour ne fluidiser que partiellement les particules de schiste

descendantes Ainsi, dans la zone inférieure, les parti-

cules de schiste sont classées en au moins deux catégories, c'est-à-dire les particules ayant une vitesse limite inférieure à la vitesse superficielle de l'écoulement du gaz et les particules ayant une vitesse limite supérieure

à la vitesse superficielle de l'écoulement du gaz L'ex-

pression "vitesse limite" utilisée ici désigne la vitesse maximale atteinte par une particule de dimension donnée tombant dans une longue colonne d'air stagnant Ainsi, lorsque la vitesse limite d'une particule donnée est égale ou supérieure à la vitesse superficielle du gaz

s'écoulant à contre-courant, cette particule devient flui-

disée De même, les particules ayant une vitesse limite supérieure à la vitesse superficielle du gaz ne sont pas fluidisées En l'absence d'éléments internes, ces dernières particules tombent rapidement jusqu'au fond de la zone inférieure, ce qui a pour résultat un temps de séjour

insuffisant pour un échange de chaleur efficace.

Pour résoudre ce problème, la zone inférieure

contient une série de plateaux verticaux formés des ser-

pentins 111, 112 et 113 de transmission de chaleur Ces plateaux commandent le passage des solides et des gaz à travers la zone inférieure Ils servent à accroître le

temps de séjour des particules de schiste non fluidisées.

Ce temps de séjour accru des particules relativement grosses rend possible un échange de chaleur plus efficace entre les particules de schiste chaudes et, à la fois, le gaz s'écoulant à contre-courant et le fluide d'échange de chaleur circulant à l'intérieur des serpentins De

plus, les plateaux empêchent tout mélange en retour ver-

tical important de tous les solides descendant à travers

la zone inférieure Ceci favorise l'écoulement avec effet-

bouchon des solides et établit en fait, dans la zone

inférieure, un profil vertical stratifié de températures.

Autrement dit, on trouve les particules les plus chaudes au sommet de la zone inférieure, les particules devenant progressivement plus froides vers les parties inférieures de la zone Les éléments internes empêchent tout mélange en retour des particules plus froides avec les particules plus chaudes situées au-dessus d'elles Ceci est évidemment différent d'un lit totalement fluidisé dans lequel a lieu un mélange en retour vertical (du sommet vers le fond) important. Les plateaux verticaux commandent également le

passage du gaz s'élevant à travers la zone inférieure.

En l'absence d'éléments internes, le gaz tendrait à former par coalescence des bulles de plus en plus grosses en s'élevant à travers le lit de matières solides Ces

grosses bulles empêcheraient le lit de travailler en dou-

ceur et toute transmission efficace de chaleur à partir des solides chauds Ainsi, les plateaux sont également

conçus pour limiter la dimension maximale des bulles.

L'effet global des éléments internes est de favoriser une transmission de chaleur efficace à partir des solides tout en donnant des débits de solides supérieurs à ceux

qui seraient possibles en leur absence.

Les particules de schiste refroidies (environ 2050 C) sont collectées dans le fond de la zone inférieure et en sont retirées pour être rejetées par l'intermédiaire du conduit 116 de retrait de résidus Les gaz chauffés sortant du haut du lit de solides dans la zone inférieure pénètrent dans la zone supérieure au moyen des deux conduits 107 et 108 de gaz établissant une communication entre les étages L'ensemble du gaz chauffé provenant à la fois de la zone inférieure et de la zone supérieure sort de l'unité de récupération de chaleur par la sortie

110 de gaz ménagée dans le sommet de la zone supérieure.

Le fluide caloporteur mis en circulation dans les serpen-

tins de transmission de chaleur peut être utilisé à diverses fins telles que l'entraînement des compresseurs qui sont mis en oeuvre pour faire circuler le gaz nécessaire

aux diverses parties de l'ensemble du procédé.

En général, la zone fluidisée supérieure de l'unité de récupération de chaleur est analogue à un lit fluidisé classique de solides La vitesse du gaz de fluidisation doit être suffisante pour fluidiser toutes les particules présentes dans le lit Cette vitesse dépend de la dimension maximale des particules des matières solides L'épaisseur du lit de la zone supérieure doit être relativement faible, habituellement environ 1,2 m ou moins, pour que le travail s'effectue efficacement lorque la vitesse du gaz de fluidisation est de l'ordre

de 1,2 m/s.

Par contre, le lit de solides de la zone infé-

rieure peut être relativement épais, par exemple environ 4,2 m, et la vitesse du gaz peut être plus faible, par exemple environ 0,6 à 1,2 m/s L'espacement et la conception

des plateaux sont importants pour l'obtention de caracté-

ristiques de fonctionnement optimal des lits et pour une

transmission de chaleur optimale Dans la forme de réali-

sation décrite ci-dessus, les plateaux doivent avoir une surface ouverte d'au moins 50 %, et de préférence environ %, et doivent être espacés à des intervalles d'environ 12,5 ou 15 cm La matière, la dimension et l'épaisseur des tubes utilisés pour former les serpentins des plateaux

sont importantes pour la transmission de chaleur se pro-

duisant à travers les surfaces de serpentins vers le

fluide caloporteur circulant à l'intérieur de ces derniers.

Bien que d'autres moyens puissent être conçus pour faire circuler un fluide caloporteur à l'intérieur des éléments internes, le moyen le plus commode consiste à

utiliser des plateaux formés par des serpentins se recou-

vrant, comme montré sur la figure 4.

Un dispositif d'échange de chaleur réalisé comme décrit dans le présent mémoire présente habituellement

une capacité d'écoulement de solides comprise entre envi-

ron 5000 kg/h/m 2 et environ 40 000 kg/h/m 2, et plus couramment entre environ 10 000 kg/h/m 2 et environ 000 kg/h/m 2 Ainsi qu'il apparaît à l'homme de l'art, le débit réel varie de façon notable lorsque l'on modifie la conception des plateaux, leur écartement, la vitesse

des aaz, etc Le fonctionnement optimal dépend d'un équi-

libre entre le débit maximal de solides et une transmission

efficace de la chaleur.

En général, les plateaux formés par les serpentins de chauffage dans la zone inférieure doivent avoir une surface ouverte comprise entre environ 30 % et environ 70 % et de préférence égale au moins à 50 % L'expression "surface ouverte" appliquée aux plateaux signifie le pourcentage de l'aire, en section horizontale, qui est ouverte La surface ouverte est de préférence constituée d'ouvertures ayant une dimension maximale comprise entre environ 3,8 et environ 10 cm. Lors de la mise en oeuvre de l'invention telle que décrite dans le présent mémoire, des particules non

fluidisées passant à travers la zone partiellement flui-

disée, atteignent un temps moyen de séjour d'au moins 70 %, mais de préférence d'au moins 90 %, du temps moyen

de séjour de toutes les particules traversant l'enceinte.

Ainsi, les éléments internes ont un plus grand effet sur le temps de séjour des particules plus grosses, non

fluidisées, que sur la fraction fluidisée plus petite.

Comme indiqué précédemment, qu'une dimension donnée de particules soit fluidisée ou non dans la zone inférieure (zone partiellement fluidisée) dépend de la

vitesse limite des particules et de la vitesse superfi-

cielle de l'écoulement du gaz De la même manière, le temps moyen de séjour d'une dimension donnée de particules dépend de facteurs tels que le nombre de plateaux présents, la vitesse du gaz, la vitesse limite des particules, l'écartement vertical des plateaux, le pourcentage de surface ouverte des plateaux et la dimension des ouvertures

des plateaux.

En général, il est apparu que les particules plus grosses tendent à avoir un temps de séjour plus court

que le temps de séjour moyen de toutes les particules.

Ceci signifie que la masse de solides contenus dans la zone inférieure atteint une répartition granulométrique d'équilibre plus fine que celle de la charge Il est apparu que des plateaux à faible surface ouverte limitent cette tendance et donnent, dans la zone inférieure, une masse de solides ayant une répartition granulométrique similaire à celle de la charge Par ailleurs, des structures à plateaux ouverts donnent des lits fortement

enrichis en fines.

Il est donc impossible d'indiquer une dimension

limite précise à laquelle les particules deviennent flui-

disées dans la zone inférieure en l'absence d'une défini-

tion de tous les paramètres concernés En général, une dimension limite d'environ 1,4 mm est apparue utilisable lorsque les particules solides sont constituées de schiste bitumineux pyrogéné Cependant, en mettant en oeuvre le

procédé de l'invention, la dimension limite précise utili-

sée est moins importante que la d Jtermination du ccmpromis optimal entre le débit de solides et un temps de séjour

suffisant pour réaliser la récupération de chaleur souhaitée.

Ainsi, la dimension limite entre les particules fluidisées et les particules non fluidisdes Est habituellement déterminée d'après les objectifs du procédé et la conception structurelle du dispositif de transmission de chaleur

plutôt que d'une autre manière.

Comme indiqué précédemment, les plateaux comman-

dent également l'écoulement du gaz circulant à contre-

courant des solides descendants en limitant la dimension des bulles Le bouillonnage du lit n'est pas favorable pour plusieurs raisons, mais les inconvénients principaux sont, en premier lieu, une mauvaise transmission de chaleur entre les solides et les bulles à grand volume/

faible surface spécifique et, en second-lieu, des vibra-

tions destructrices dans l'échangeur de chaleur Le nombre

de plateaux se trouvant dans la zone partiellement flui-

disée dépend de l'épaisseur du lit mais, pour atteindre

les objectifs de l'invention, il faut au moins deux pla-

teaux Des éléments internes acceptables ne doivent pas permettre des variations de la chute de pression à travers le lit supérieures à 5 % de la chute de pression moyenne

totale à travers le lit, et les variations sont de préfé-

rence maintenues dans la plage de 1 à 3 % Dans le système optimal, la chute de pression à travers la masse de solides est approximativement égale à celle observée dans

un lit totalement fluidisé.

Divers fluides caloporteurs peuvent être mis

en circulation dans les serpentins de la zone partielle-

ment fluidisée De l'eau, en particulier de la vapeur d'eau, constitue habituellement le fluide caloporteur choisi Cependant, on peut également utiliser, si cela est souhaité, d'autres fluides de transmission de chaleur connus de l'homme de l'art De tels milieux de transmission de chaleur comprennent des saumures, des kérosènes, des fluides-synthétiques, des gaz, etc. Comme indiqué précédemment, le lit de solides dans la zone inférieure se stratifie suivant un profil vertical de températures, la matière la plus chaude étant située à la partie supérieure du lit Par conséquent,

le fluide caloporteur circulant dans les serpentins supé-

rieurs de transmission de chaleur est chauffé à une tempé-

rature plus élevée que celle à laquelle est porté le fluide passant dans les serpentins inférieurs C'est la raison pour laquelle il peut être souhaitable d'utiliser les fluides chauffés, provenant de différents niveaux de la zone inférieure, pour différentes fonctions suivant

les températures demandées lors des utilisations finales.

Cette souplesse peut être un avantage dans certains cas.

Lors de la réalisation d'un dispositif d'échange de chaleur destiné à la mise en oeuvre de l'invention telle que décrite dans le présent mémoire, il n'est pas

nécessaire de placer la zone fluidisée et la zone partielle-

ment fluidisée dans des positions respectivement haute et basse, comme montré sur la figure 2 Les deux zones peuvent être séparées et placées au même niveau De plus, la zone partiellement fluidisée peut être utilisée seule,

sans être précédée d'un étage totalement fluidisé Cepen-

dant, pour obtenir la plus grande efficacité de fonctionne-

ment, une zone totalement fluidisée doit avantageusement

être utilisée en amont de la zone partiellement fluidisée.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 Procédé de récupération de chaleur de

particules solides chaudes de diverses dimensions, caracté-

risé en ce qu'il consiste: (a) à fluidiser les particules solides chaudes dans une première zone ( 101), au moyen d'un gaz ayant une température initiale inférieure à celle des particules solides afin que ces dernières soient partiellement refroidies et que le gaz de fluidisation soit chauffé;

(b) à introduire les particules solides partielle-

ment refroidies de la première zone dans le haut d'une seconde zone ( 102) allongée verticalement, contenant des moyens internes ( 111, 112, 113) destinés à limiter tout mélange en retour vertical substantiel et à accroître le temps de séjour moyen des particules solides descendant à travers eux;

(c) à faire circuler vers le haut un gaz relati-

vement froid à travers la seconde zone, sensiblement à contre-courant des particules solides descendantes, à une vitesse suffisante pour fluidiser partiellement les particules solides et pour permettre une transmission de chaleur importante entre les particules solides et le gaz; (d) à récupérer le gaz chauffé des première et seconde zones, et (e) à retirer les particules solides refroidies

du fond de la seconde zone.

2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que les particules solides partiellement refroidies traversant la seconde zone sont également utilisées pour chauffer un fluide caloporteur circulant dans les moyens internes utilisés pour limiter tout mélange en retour

et pour accroître les temps de séjour des solides descen-

dants.

3 Procédé de récupération de chaleur de parti-

cules solides chaudes de diverses dimensions, caractérisé en ce qu'il consiste; (a) à introduire les particules solides chaudes dans le sommet d'une zone ( 102) de tranmission de chaleur, allongée verticalement, contenant des moyens internes ( 111, 112, 113) destinés à limiter tout mélange en retour vertical substantiel et à accroître le temps de séjour moyen des particules solides descendant à travers eux (b) à faire monter un gaz relativement froid à travers la zone de transmission de chaleur, sensiblement à contre-courant des particules solides descendantes, à une vitesse suffisante pour fluidiser partiellement les particules solides et pour permettre une transmission de chaleur importante entre les solides et le gaz (c) à faire circuler un fluide caloporteur dans les moyens internes utilisés pour limiter le mélange en retour et pour accroître les temps de séjour des solides descendants; (d) à récupérer le gaz chauffé de la zone de transmission de chaleur; et (e) à retirer les particules solides refroidies

du fond de la zone de transmission de chaleur.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que les particules non fluidisées présentes dans les solides ont un temps de séjour moyen égal à au moins % du temps de séjour moyen de toutes les particules

traversant la zone de transmission de chaleur.

5 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le fluide caloporteur mis en circulation à

travers les moyens internes est de la vapeur d'eau.

6 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que la vitesse du gaz circulant à contre-courant des solides descendants est comprise entre environ 0,6 et

environ 1,2 m/s.

7 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ceque les particules solides sont constituées des

résidus de schistes bitumineux pyrogénés.

8 Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le débit de solides est compris entre environ

5000 et environ 40 000 kg/m 2/h.

9 Dispositif de récupération de chaleur destiné à la transmission de chaleur de particules solides chaudes vers un gaz relativement froid et un fluide d'échange de chaleur, caractérisé en ce qu'il comporte une enceinte extérieure, allongée verticalement, divisée en une zone supérieure ( 101) et une zone inférieure ( 102), la zone supérieure comportant une entrée ( 104) et une sortie ( 106) permettant le passage de particules solides, la sortie servant également à établir une communication entre la zone supérieure et le haut de la zone inférieure, la zone supérieure comportant en outre une sortie ( 110) de gaz et un premier distributeur ( 109) de gaz convenant à la fluidisation des particules solides, la zone inférieure comportant un second distributeur ( 114) de gaz et étant

conçue pour être Darcourue par un gaz la traversant verti-

calement vers le haut à une vitesse prédéterminée, plu-

sieurs distributeurs ( 111, 112, 113) d'écoulement de

matières étant disposés intérieurement, dans la zone infé-

rieure, afin de limiter substantiellement tout mélange en retour vertical important et à accroître le temps de séjour moyen des particules solides descendant à travers

eux, des moyens destinés à faire circuler un fluide calo-

porteur dans les distributeurs d'écoulement de matières, une sortie ( 107, 108) de gaz étant située au sommet de la zone inférieure et une sortie ( 116) de solides étant

située au fond de cette zone inférieure.

Dispositif selon la revendication 9, caracté-

risé en ce que les distributeurs d'écoulement de matières comprennent au moins deux plateaux disposés horizontalement, espacés verticalement, formés d'une grille de serpentins superposés de transmission de chaleur, chacun de ces distributeurs présentant une surface ouverte comprise entre environ 30 % et environ 70 % de la surface de la section totale, cette surface ouverte étant constituée d'ouvertures formées entre les serpentins adjacents et ayant une dimension maximale comprise entre environ

3,8 et environ 10 cm.

11 Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la sortie de gaz située au sommet

de la zone inférieure communique avec la zone supérieure.