TITRE : GAZEIFIEUR OPTIMISE POUR LA PRODUCTION DE DIHYDROGENE AVEC CAPTURE DE CO2

Domaine technique de llnventlon

La production de dihydrogène (H2) revêt un enjeu majeur dans la lutte contre le réchauffement climatique. Dans ce cadre, une solution permettant de réaliser la réaction du gaz avec l’eau ou du gaz à l'eau, avec séquestration de tout ou partie du CO2 produit, représente une alternative compétitive pour la production de dihydrogène. Cette alternative met en œuvre un réacteur tubulaire 1 , éventuellement garni d’obstacles 2 dans sa lumière et utilisant l’énergie d'une gazéification pour initier la réaction du gaz à l'eau.

Arrière-plan technique

Les préoccupations liées au réchauffement de la planète et au changement climatique ont déclenché des efforts mondiaux pour réduire la concentration de dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique, et pour cela limiter la consommation d’énergie d'origine fossile. L’hydrogène ou le dihydrogène est une source énergie alternative offrant une flexibilité d’utilisation comparable à celle des énergies fossiles. La principale piste mise en avant pour la production du dihydrogène est l’éiecirolyse de l’eau.

L’utilisation d’eau douce pour réaliser cette éiectrolyse pose le problème de la ressource en eau douce, qui risque de se raréfier dans de nombreuses régions avec le réchauffement climatique. Aussi de nombreuses alternatives se développent à l’utilisation de l’eau douce pour l’électrolyse, notamment l’utilisation d’urine ou encore d’eau salée comme source de solution d’hydrolyse.

Ces solutions d’éiectroiyse alternatives posent le problème d’une usure précoce des électrodes et donc l’utilisation de métaux nobles tel que l’or ou les platinoïdes qui augmentent le coût du matériel.

De plus l'éiectrolyse de solutions contenant des sels et autres solutés peut générer la production d’autres produits comme la soude, le dichiore, etc.., qui posent des problèmes environnementaux divers.

Mais au-delà de la solution d’hydrolyse utilisée, électrolyte, se pose le problème de la source d’énergie.

Car l’hydrolyse de l’eau est très énergivore avec une enthalpie positive. La réaction de décomposition de l’eau H2O → H.? + 1 /2 O2 nécessite l’apport d’une énergie de 180 kJ/mole.

Produire à grande échelle du dlhydrogène par l’utilisation d’énergie photovoltaïque implique de disposer de surfaces importantes pour produire l’énergie électrique nécessaire en raison du rendement faible de conversion de l’énergie lumineuse en électricité. En effet, malgré les rendements maximum, de 24%, annoncés pour les nouvelles générations de cellules photovoltaïques, les rendements actuels peine à atteindre 18%. De plus la fabrication des cellules photovoltaïques est très polluante, en particulier en termes d’émission de C02. Ainsi pour la plupart des panneaux photovoltaïque il faut plusieurs années de fonctionnement pour compenser les émissions de gaz à effet de serre initiales à la fabrication. D'autre part cette compensation interviendra uniquement sous la forme d’un évitement d’émission de gaz et non une capture d’émission de C02 ou par une séquestration de gaz à effet de serre. L’hydrogène produit par électroiyse à partir de l’électricité nucléaire est de plus en plus mis en avant. Nonobstant le coût de fabrication d’une centrale nucléaire et surtout le coût en émission de CO2 de la construction de la centrale (béton, acier, terrassement), qui sont omis dans le calcul des émissions de CO2 pour la production d’électricité d’origine nucléaire, la fabrication du combustible nucléaire de même que le recyclage des déchets et de leur stockage représentent un coût non négligeable en ferme d’émissions de CO2. En effet l’extraction de l’uranium émarge aux activités minières, ces dernières représentant 53% des émissions des gaz à effet de serre de la planète. En considérant l’ensemble de la filière nucléaire, il apparaîtrait que cette filière n’a pas une signature carbone aussi neutre que celle mise en avant par les professionnels du secteur.

De plus l’énergie nucléaire produit essentiellement de l’électricité de manière continue et de manière adaptable à la demande, contrairement aux énergies renouvelables alternatives, qui elles, nécessitent un stockage pour pouvoir répondre à la demande.

De ce fait, la pertinence de passer de l’électricité nucléaire à l’hydrogène pour reproduire à nouveau de l’électricité avec une perte comprise entre 66% et 30% selon la technologie mise en œuvre, n’est pas immédiatement évidente.

De nombreux projets présentent comme une alternative viable l’utilisation des énergies éoliennes pour produire de l’hydrogène par électroiyse. Toutefois pour répondre à la demande il serait nécessaire de faire des projets massifs, qui poseront un certain nombre de problèmes environnementaux. En particulier, en raison de la dispersion de la ressource énergétique éolienne, pour produire en proportion 1kWh par l'éolien, il est nécessaire de mettre en œuvre des installations utilisant 100 fois plus d'acier et de métaux que pour produire 1kWh par l’énergie nucléaire.

Il apparaît que l’éiectrolyse pour produire de l’hydrogène sans émettre du C02 d’origine fossile est fortement limitée pour la technologie, et ressource en eau et en énergie.

Les technologies de production de dihydrogène, à partir des hydrocarbures ou de houille, au travers de diverses technologies de thermolyse telles que le craquage, la gazéification etc.., mettant en jeu des hautes températures des hautes pressions et/ou des oxydant tel que l’eau pose le problème des émissions importantes de gaz à effet de serre tel que le méthane et le CO.? d’origine fossile.

De même la production de dihydrogène, à partir de biomasse, ou de carbone provenant de la biomasse, par les mêmes technologies de thermolyse ou des technologies similaires, émettent du CO? et d’autres gaz à effet de serre, certes renouvelable, mais qui font passer un carbone stocké d’un matrice solide, à un carbone atmosphérique sous forme de CQ2, CH4 qui participe fortement à court terme au réchauffement climatique. En effet il faudra plusieurs mois, voire plusieurs années pour stocker durablement la même masse de carbone au travers de la croissance des diverses biomasses, à la condition que ladite biomasse soit replantée et que sa croissance arrive à terme.

De plus, les technologies de thermolyse pour la production de dihydrogène posent le problème de la séparation des gaz. En effet le dihydrogène produit est mélangé avec d’autres gaz tels que le GO2, le CO.

Enfin ces technologies de thermolyse nécessitent de grandes quantités d’énergie qui pose le problème de la viabilité économique, puisque les températures élevées entraînent d’utiliser une partie non négiigeable de l'hydrogène produit pour produire l’énergie nécessaire Sur la base d’améliorations d’un réacteur cyclonique dont le principe a déjà été décrit ügolin 2007), nous proposons dans les présentes un nouveau cycle de gazéification, permettant de capturer sous forme solide tout ou partie du carbone provenant du substrat carboné traité (charbon de biomasse, pétrole, ouille ...) tout en isolant le dlhydrogène produit.

Le principe du gazéifieur déjà présenté repose initialement sur un réacteur composé d’un système de cyclones connectés entre eux selon le modèle. Chaque cyclone confine un type de réaction de gazéification dans un espace réactionnel dédié. Le substrat, sous forme de particules de carbone, est introduit longitudinalement dans les différents cyclones, alors que les oxydants sont introduits latéralement et tangentlellement au cylindre du cyclone. Les oxydants pouvant être introduits par l’intermédiaire d’une buse de torche à plasma de manière à former un plasma dans le cyclone. Le site réactionnel de Structure cyclonique permet :

° De mettre en contact des particules avec l’agent oxydant particulier à haute température pendant un temps suffisamment long pour favoriser les transferts de masse et de chaleur afin que les réactions thermochimiques choisies aient majoritairement lieu. ° De séparer le substrat solide partiellement ou totalement gazéifié pour le transférer à un étage inférieur au travers d’ailettes ° De récupérer le gaz ayant réagi dans une colonne remontante. Dans certains modes de réalisation du dispositif les gaz étant recueillis à chaque étape au travers d'un dispositif de collecte situé en position haute dans le cyclone. Dans d’autres modes de réalisation les tubes de collecte de l’ensemble des cyclones sont alignés les uns aux autres de manière à ce que les colonnes de gaz remontant dans un cyclone remontent dans le cyclone supérieur et fusionne avec la propre colonne de gaz remontant du cyclone supérieur, de manière à ce la colonne de gaz remontant de tous les cyclones du réacteur puisse être capté par le cylindre de captation de gaz remontant du premier cyclone.

Dans ces modes de réalisation, les risques de fuite de gaz d’un étage à l’autre étaient importants au travers des jeux d’aubes disposées entre les réacteurs. D’autre part, le positionnement des canaux de captation en position haute posait des problèmes particuliers d’aérodynamique perturbant le fonctionnement du cyclone.

Enfin le réacteur tel que décrit ne dispose pas de moyen de séparer et de purifier les gaz produits tel que le réacteur produit un mélange d’au moins deux molécules choisies parmi CO, H2, CO2, H2O.

En particulier le dispositif ne dispose pas d’éléments pour réaliser automatiquement la réaction de gaz à l'eau tel que CO + H2O → CO2 + H2

Le dispositif ne possède pas non plus le dispositif pour séparer automatiquement le CO2 du dihydrogène H2

Résumé de l'inventiontion

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de production de dihydrogène à partir de CO et H2O, selon la réaction de gaz à l’eau :

(a) CO + H2O → CO2 + H ₂ , caractérisé en ce qu’un mélange gazeux comprenant CO et H2O circule dans un tube réactionnel (1) de diamètre compris en 5 mm et 500 mm, d'une longueur comprise entre 50 mm et 10m, disposé dans un réacteur de gazéification, et est soumis à au moins une radiation, choisie parmi une radiation électromagnétique allant des rayons gamma aux ondes radio supérieures à 500 kHz, en passant par les ondes visibles infrarouge et ultraviolet ou radio active gamma, micro-onde, radiation nucléaire telle que alpha, béta, thermique.

Le dispositif ou le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres : - le tube réactionnel comprend au moins une partie préférentiellement en quartz, verre borosilicate, métal réfractaire tel quel que inconel, nickel ou toute autre métal réfractaire, céramiques telles que carbure par exemple de silicium, iodure, zircone, et en ce que le tube réactionnel est en partie inclus dans un réacteur de gazéification ;

- l’intérieur du tube réactionnel, comporte sur sa surface interne des catalyseurs catalysant ladite réaction (a), tel que ces catalyseurs comprennent des métaux choisis parmi : le Fer sous forme d'oxyde, Fe+, Fe2+, Fe3+, le titane sous forme d'oxyde, le cobalt sous forme d'oxyde, le nickel sous forme d'oxyde, des platlnoïdes et oxyde de platinoïdes, et une combinaison de ces métaux ;

- le tube réactionnel comprend dans sa lumière un jeu d'obstacles (2), éventuellement recouvert de catalyseur, préférentiellement disposé perpendiculairement à l’axe principal du tube réactionnel, tel que en circulant dans la lumière du tube réactionnel, un mélange CO/H2O entre en contact avec ces obstacles, favorisant la réaction du gaz à l’eau ;

- le tube réactionnel traverse au moins un guide d'ondes où sont injectées des micro-ondes produites par un magnétron, tel que l’action des micro-ondes sur le tube réactionnel, par une action thermique et dans le tube réactionnel, par une action thermique et d’agitation moléculaire, favorise ladite réaction (a) de gaz à l’eau ;

- ladite réaction (a) est activée en augmentant la température du tube réactionnel en appliquant à sa surface ou directement à l'intérieur du tube réactionnel, une radiation électromagnétique comprise entre les ultraviolets et les infrarouges, ladite radiation étant appliquée par au moins une fibre optique comprenant préférentiellement une partie en quartz ou en borosilicate ;

- le tube réactionnel est soumis à un champ électrique et magnétique variable produit par un solénoïde de 3 à 7 tours, dans lequel circule un courant alternatif compris en entre 800 kHz et 20 MHz, et en ce que le champ magnétique variant inductif produise un plasma réactionnel dans un gaz CO/H2O traversant le tube réactionnel, favorisant ladite réaction (a) ;

- le tube réactionnel est disposé dans un dispositif combinant au moins deux des dispositifs décrits ci-dessus, permettant une combinaison quelconque d'application de micro-onde, d’onde lumineuse et de champ magnétique inductif au tube réactionnel ;

- le tube réactionnel (1) traverse au moins un réacteur cycionique de gazéification de manière à ce que la chaleur thermique radiative du réacteur cyclonique de gazéification, provenant d'au moins une des réactions de gazéification :

(b) C + H2O → CO + H2

(c) C + CO2 → 2CO

(d) C + 1 /2 O2 → CO échauffe ledit tube réactionnel, et tel que le réacteur cycionique de gazéification comprend au moins un cylindre, formant le corps du réacteur de gazéification, qui se rétrécit en cône dans le bas du réacteur de gazéification, tel que les gaz injectés dans le réacteur de gazéification, forment un vortex descendant le long de la paroi cylindrique du cyclone, ledit vortex par convection sous l'action de la forme conique du bas du cyclone, remonte au centre du cyclone, et en ce que le réacteur cyclonique de gazéification comprend un dispositif cyclonique à au moins deux entrées dont une longitudinale et une tangentielle et comprend au moins un dispositif d'extraction des matières dans la partie conique en bas du cyclone ; - au moins une entrée longitudinale du réacteur cycionique de gazéification, comprend un double jeu d'hélices, dont préférentiellement un jeu mobile fixé sur le tube réactionnel, jouant le rôle d'axe de rotation central pour le réacteur cycionique de gazéification, et un autre jeu d’héiice fixe, le double jeu d'hélice permettant aux matières d’entrer dans le réacteur cyclonique de gazéification en confinant les gaz circulant dans ie réacteur cyclonique de gazéification ;

- le réacteur cyclonique de gazéification comprend au moins un guide d'onde permettant d'injecter des micro-ondes dans le réacteur cyclonique de gazéification, tel que l'orientation des guides d'ondes est optimisé pour que la trajectoire des micro-ondes croise celle du plasma injecté dans ie réacteur cyclonique de gazéification par au moins une torche à plasma, permettant aux micro-ondes d’interagir avec les plasmas injectés par les torches à plasma, tout en minimisant l'interaction avec une colonne de gaz remontant dans le cyclone ; - un dispositif d'extraction comprend une combinaison quelconque d'une vis sans fin, d'un broyeur à moyeu central, une vis sans fin creuse, d’un broyeur à moyeu centrai creux, alternativement une combinaison quelconque d'un tube collecteur et d'aubes éventuellement creuses, une coiffe formant un bouchon avec un système de conduits ;

- un élément est introduit au niveau d’une paroi du réacteur cyclonique de gazéification, cet élément étant préférentiellement en céramique et disposant d’un système permettant de réguler la température de la céramique afin de fixer sa température à un niveau déterminé de manière à transformer ladite céramique en corps noir ajustable émettant une radiation infrarouge d'une longueur d’onde sélectionné, et en ce que la longueur d’onde émise par le corps noir est ajustée en contrôlant la température du corps noir par un dispositif de chauffage et une échangeur thermique de refroidissement ;

- au moins une paroi du réacteur cyclonique de gazéification intègre au moins un échangeur thermique, refroidit par un fiuide tei que l’eau ou un mélange de gaz oxydant de gazéification tel que H2O, CO2, O2 ;

- les vapeurs oxydantes produites dans l'échangeur inclus dans la paroi du réacteur cyclonique de gazéification, et les produits de la gazéification provenant desdites réactions de gazéification (b), (c), et (d), sont injectées dans le tube réactionnel de manière à convertir du CO produit en CO2 et H? ;

- le dispositif ou le procédé permet d’injecter un gaz comprenant du CO dans un réacteur plasma pour réaliser une réaction :

(e) 2 CO → CO2 +C, caractérisé en ce que le réacteur est un tube cyclonique à plasma, comprend :

- un tube transparent aux micro-ondes, perméable à un champ électrique et magnétique tout en étant électriquement isolant, tel que quartz, alumine, zircone, borosilicate, iodure, d’un diamètre compris entre 1 cm et 11 cm, préférentiellement 4 cm, - au moins un guide d'onde permettant d'appliquer des micro-ondes à l’intérieur du tube transparent aux micro-ondes,

- en partie inférieure du tube transparent aux micro-ondes un cône percé d’un trou laissant ie passage à un axe, - un axe réglable conducteur électrique, tel que graphite recourt d'un métal platinoïde, acier inoxydable éventuellement recouvert d’or ou d’argent,

- une hélice fine en matériau conducteur, d’un diamètre égal à la section de la colonne de gaz remontant dans le tube cyclonique à plasma, typiquement 33% du diamètre interne du tube, transitoirement relié électriquement à la terre,

- en position haute du tube, un capuchon dont le bord interne est continu avec la paroi inférieure du tube transparent aux micro-ondes, disposant d’un orifice tangentiel à la paroi intérieure du capuchon permettant d'injecter un gaz tangentieliement à ladite paroi du capuchon, - au centre du capuchon un tube de collecte centrale dont le diamètre interne est égal à la taille de la colonne de gaz remontant, typiquement 33% du diamètre interne du tube transparent aux micro-ondes,

- un soiénoïde préférentiellement entre 3 et 7 spires, relié aux bornes d'un générateur haute fréquence, par exemple compris entre 800 kHz et 20 MHz ; - le tube collecteur d'un cyclone de réacteur cyclonique de gazéification, confluant avec la vis sans fin creuse de l’extracteur d'un second cyclone au- dessus du premier cyclone est fermé à son extrémité haute par une coiffe formant un bouchon avec un système de conduits formant également le bas du cyclone supérieur, les aubes disposées autour du tube, confluant avec la lumière de la vis sans fin étant creuses et débouchantes par une de leurs extrémités dans la lumière du tube et par l'autre de leurs extrémités à l’extérieur du réacteur cycionique de gazéification de manière à ce que les gaz remontant du cyclone inférieur soient captés et conduits à travers les aubes vers un réservoir vers l'extérieur du cyclone pour y être capté ; - un tube réactionnel est solidaire d'une hélice / vis sans fin et sans âme à parois creuses, tel que le tube réactionnel forme l'axe de l'hélice, ladite hélice et le tube réactionnel étant enchâssé dans un réacteur de gazéification tube linéaire, tel que la paroi extérieure du réacteur de gazéification tube linéaire comporte au moins un échangeur thermique, et tel qu'un fluide caloriporteur, préférentiellement le fluide oxydant utilisé pour la gazéification, circule dans le au moins un échangeur de manière à ce que ledit fluide est échauffé par des réactions de gazéification se produisant dans le réacteur de gazéification linéaire, et tel que dans un mode de réalisation préférentiel, ie fluide caloriporteur en sortie du au moins un échangeur est injecté dans les parois creuses de l’hélice percée de trous permettant de diffuser le fluide caloriporteur en vis à vis de guides d'ondes régulièrement disposés plus ou moins perpendiculairement à l’axe principal du réacteur de gazéification tube en ligne, dans des régions où le réacteur de gazéification tube en ligne est constitué en un matériau transparent aux micro-ondes, tel que quartz céramique de zirconium, nitrure, alumine, et dans une réaiisafion préférentielle, le tube réactionnel, formant l'axe de l'hélice, est également constitué en un matériau transparent aux micro-ondes ; - des fibres optiques sont régulièrement disposées le long du réacteur de gazéification tube linéaire, à proximité des guides d'ondes, de manière à injecter des radiations électromagnétiques, préférentiellement de la lumière telle que UV, visible, infrarouge, sur et préférentiellement dans le réacteur de gazéification tube linéaire et sur et dans le tube réactionnel ; - après chaque guide d’onde et éventuellement chaque jeu de fibres optiques une unité d'extraction de gaz est implanté au réacteur de gazéification tube linéaire tel que chaque unité d’extraction de gaz, comprend au moine un filtre cylindrique isolé en amont et en aval par un système de vannes de tesla montées en opposition. La présente invention concerne encore un dispositif de production de dihydrogène à partir de CO et H2O, selon la réaction de gaz à l’eau :

(a) CO + H2O → CO2 + H2, caractérisé en ce qu’il comprend :

- un tube réactionnel dans lequel est destiné à circuler un mélange gazeux comprenant CO et H2O, ce tube réactionnel ayant un diamètre compris en 5 mm et 500 mm, et une longueur comprise entre 50 mm et 10m,

- un premier réacteur de gazéification dans lequel est disposé le tube réactionnel de façon à soumettre le tube réactionnel à une première énergie thermique générée en fonctionnement par le premier réacteur de gazéification, et

- au moins un dispositif de soumission du tube réactionnel à au moins une seconde énergie électromagnétique, choisie parmi une rayonnement électromagnétique allant des rayonnements gamma aux ondes radio supérieures à 500 kHz, un rayonnement dans les ondes visibles infrarouge et ultraviolet, un rayonnement gamma, un rayonnement micro-onde, et un rayonnement nucléaire telle que alpha et béta.

Le dispositif ou le procédé selon l’invention peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques ou étapes suivantes, prises isolément les unes des autres ou en combinaison les unes avec les autres :

- ie tube réactionnel comprend au moins une partie préférentiellement en quartz, verre borosilicate, métal réfractaire tel quel que inconei, nickel ou toute autre métal réfractaire, céramiques telles que carbure par exemple de silicium, iodure, zircone ;

- l'intérieur du tube réactionnel comporte sur sa surface interne des catalyseurs configurés pour catalyser ladite réaction (a), tel que ces catalyseurs comprennent des métaux choisis parmi : le Fer sous forme d'oxyde, Fe+, Fe2+, Fe3+, le titane sous forme d'oxyde, le cobalt sous forme d'oxyde, le nickel sous forme d'oxyde, des platlnoïdes et oxydes de platinoïdes, et une combinaison de ces métaux ;

- le tube réactionnel comprend une lumière interne dans laquelle est disposé un jeu d'obstacles, éventuellement recouvert de catalyseurs, préférentiellement disposé perpendiculairement à l'axe principal du tube réactionnel, tel que en circulant dans la lumière du tube réactionnel, un mélange CO/H2O entre en contact avec ces obstacles, favorisant la réaction du gaz à l'eau ;

- le dispositif comprend au moins un guide d'ondes configuré pour injecter des micro-ondes produites par un magnétron dans le tube réactionnel afin de favoriser ladite réaction (a) de gaz à l’eau par une action thermique et d’agitation moléculaire ;

- le dispositif comprend au moins une fibre optique comprenant préférentiellement une partie en quartz ou en borosilicate, et configurée pour appliquer à la surface du tube réactionnel ou directement à l'intérieur du tube réactionnel, une radiation électromagnétique comprise entre les ultraviolets et les infrarouges, afin d’activer ladite réaction (a) en augmentant la température du tube réactionnel ; - le dispositif comprend un solénoïde de 3 à 7 tours, dans lequel est destiné à circuler un courant alternatif compris en entre 800 kHz et 20 MHz, et configuré pour soumettre le tube réactionnel à un champ électrique et magnétique inductif, et pour produire un plasma réactionnel dans le gaz CO/H20 traversant le tube réactionnel, afin de favoriser ladite réaction (a) ;

- le tube réactionnel est disposé dans un dispositif combinant au moins deux des dispositifs choisis parmi ceux-ci-dessous, et permettant une combinaison quelconque d’application de micro-onde, d'onde lumineuse et de champ magnétique inductif au tube réactionnel : + au moins un guide d'ondes configuré pour injecter des micro-ondes produites par un magnétron dans le tube réactionnel,

+ au moins une fibre optique configurée pour appliquer à la surface du tube réactionnel ou directement à l'intérieur du tube réactionnel, un rayonnement électromagnétique comprise entre les ultraviolets et les infrarouges, + un solénoïde ayant de 3 à 7 tours, dans lequel est destiné à circuler un courant alternatif compris en entre 800 kHz et 20 MHz, et configuré pour soumettre le tube réactionnel à un champ électrique et magnétique inductif, et pour produire un plasma réactionnel dans le gaz CO/H2O traversant le tube réactionnel ; - ledit réacteur de gazéification est un réacteur cyclonique qui est configuré de manière à ce que la chaleur thermique radiative du réacteur cycionique de gazéification, provenant d’au moins une des réactions de gazéification :

(b) C + H2O → CO + H2

(c) C + CO2 → 2CO (d) C + 1/2 O2 --> CO échauffe ledit tube réactionnel, et tel que le réacteur cyclonique de gazéification comprend :

+ au moins un cylindre, formant le corps du réacteur de gazéification, qui se rétrécit en cône dans le bas du réacteur de gazéification, tel que les gaz injectés dans le réacteur de gazéification, forment un vortex descendant le long de la paroi cylindrique du cyclone, ledit vortex par convection sous l’action de la forme conique du bas du cyclone, remonte au centre du cyclone, + un dispositif cyclonique à au moins deux entrées dont une longitudinale et une tangentielle, et

+ au moins un dispositif d'extraction des matières dans la partie conique en bas du cyclone ; - ledit réacteur comprend au moins une entrée longitudinale comportant un double jeu d'hélices, dont préférentiellement un premier jeu d'hélice mobile fixé sur le tube réactionnel, et configuré pour jouer le rôle d'axe de rotation central pour le réacteur cyclonique de gazéification, et un autre jeu d'hélice fixe, le double jeu d’hélice permettant aux matières d'entrer dans ie réacteur cyclonique de gazéification en confinant les gaz circulant dans le réacteur cyclonique de gazéification ;

- le réacteur de gazéification comprend :

+ au moins un guide d'onde permettant d’injecter des micro-ondes dans le réacteur de gazéification, et + au moins une torche à plasma dans le réacteur de gazéification, tel que l'orientation dudit au moins un guide d’onde est optimisé pour que la trajectoire des micro-ondes croise celle du plasma injecté dans le réacteur de gazéification par au moins une torche à plasma, permettant aux micro-ondes d’interagir avec les plasmas injectés par ladite au moins une torche à plasma, tout en minimisant l’interaction avec une colonne de gaz remontant dans le réacteur de gazéification ;

- le dispositif comprend en outre un dispositif d'extraction comprenant une combinaison quelconque d'une vis sans fin, d’un broyeur à moyeu centrai, une vis sans fin creuse, d'un broyeur à moyeu centra! creux, et alternativement une combinaison quelconque d’un tube collecteur et d'aubes éventuellement creuses, et d’une coiffe formant un bouchon avec un système de conduits ;

- un élément est introduit au niveau d’une paroi du réacteur de gazéification, cet élément étant préférentiellement en céramique et disposant d'un système permettant de réguler la température de la céramique afin de fixer sa température à un niveau déterminé de manière à transformer ladite céramique en corps noir ajustable émettant un rayonnement infrarouge d'une longueur d’onde sélectionné, et en ce que la longueur d'onde émise par ie corps noir est ajustée en contrôlant la température du corps noir par un dispositif de chauffage et un échangeur thermique de refroidissement ;

- au moins une paroi du réacteur de gazéification intègre au moins un échangeur thermique, refroidit par un fluide tel que l’eau ou un mélange de gaz oxydant de gazéification tel que H2O, CO2, O2 ;

- ledit au moins un échangeur thermique est configuré pour produire des vapeurs oxydantes, qui sont, avec les produits de la gazéification provenant de ladite réaction (b), (c), et (d), injectés dans le tube réactionnel de manière à convertir du CO produit en CO2 et H2 ; - ce dispositif permettant d’injecter un gaz comprenant du CO dans un réacteur plasma pour réaliser une réaction :

(e) 2 CO → CO2 +C, caractérisé en ce que le réacteur est un tube cyclonique à plasma, et comprend : + un tube transparent aux micro-ondes, perméable à un champ électrique et magnétique, et électriquement isolant, tel qu’en quartz, alumine, zircone, borosilicate, iodure, ce tube ayant un diamètre compris entre 1 cm et 10 cm, et préférentiellement 4 cm,

+ au moins un guide d’onde permettant d’appliquer des micro-ondes à l'intérieur du tube transparent aux micro-ondes,

+ en partie inférieure du tube transparent aux micro-ondes un cône percé d'un trou laissant le passage à un axe,

+ un axe réglable conducteur électrique, tel qu’en graphite recouvert d’un métal platinoïde, ou d’acier inoxydable, et éventuellement recouvert d’or ou d'argent,

+ une hélice fine en matériau conducteur, d'un diamètre égal à la section de la colonne de gaz remontant dans le tube cyclonique à plasma, et ayant typiquement un diamètre correspondant à 33% du diamètre interne du tube, cette hélice fine étant destinée à être transitoirement reliée électriquement à la terre,

+ en position haute du tube, un capuchon dont le bord interne est continu avec la paroi intérieure du tube transparent aux micro-ondes, ce capuchon disposant d’un orifice tangentiel à la paroi intérieure du capuchon permettant d'injecter un gaz tangentiellement à ladite paroi du capuchon,

+ au centre du capuchon un tube de collecte centrale dont le diamètre interne est destiné à être égal à la taille de la colonne de gaz remontant, et ayant typiquement un diamètre correspondant à 33% du diamètre interne du tube transparent aux micro-ondes, et

÷ un solénoïde ayant préférentiellement entre 3 et 7 spires, qui est relié aux bornes d'un générateur haute fréquence, par exemple compris entre 800 kHz et 20 MHz.

- le dispositif comprend : + un tube collecteur du réacteur de gazéification, + une vis sans fin creuse d’un extracteur d’un second réacteur situé au-dessus du premier réacteur est fermé à son extrémité haute par une coiffe formant un bouchon avec un système de conduits formant également le bas du second réacteur, + des aubes creuses disposées autour du tube, confluant avec la vis sans fin, et débouchantes par une de leurs extrémités dans le tube et par l'autre de leurs extrémités à l’extérieur du second réacteur de manière à ce que les gaz remontant du première réacteur soient captés et conduits à travers les aubes vers un réservoir vers l’extérieur ; - le tube réactionnel est solidaire d'une hélice à parois creuses ou d’une vis sans fin et sans âme, tel que le tube réactionnel forme l'axe de l'hélice ou de la vis sans fin, cette hélice ou vis sans fin et le tube réactionnel étant enchâssés dans le réacteur de gazéification, et en ce que la paroi extérieure du réacteur de gazéification comporte au moins un échangeur thermique, de sorte qu'un fluide caioriporteur, préférentiellement le fluide oxydant utilisé pour la gazéification, circule dans ledit au moins un échangeur de manière à ce que ledit fluide est échauffé par des réactions de gazéification se produisant dans le réacteur de gazéification, et tel que dans un mode de réalisation préférentiel le fluide caioriporteur en sortie du au moins un échangeur est injecté dans des parois creuses de l'hélice qui est percée de trous pour permettre de diffuser le fluide caioriporteur en vis à vis de guides d'ondes régulièrement disposés plus ou moins perpendiculairement à l’axe principal du réacteur de gazéification, dans des régions où le réacteur de gazéification est constitué en un matériau transparent aux micro-ondes, tel que quartz céramique de zirconium, nitrure, alumine, et dans une réalisation préférentielle le tube réactionnel formant l’axe de l'hélice ou de la vis sans fin, est également constitué en un matériau transparent aux micro-ondes ;

- des fibres optiques sont régulièrement disposées le long du réacteur de gazéification, à proximité de guides d'ondes, de manière à injecter des rayonnements électromagnétiques, préférentiellement de la lumière telle que UV, visible, infrarouge, sur et préférentiellement dans le réacteur de gazéification et sur et dans le tube réactionnel ;

- le dispositif comprend une unité d'extraction de gaz implantée au réacteur de gazéification après au moins un guide d’onde et éventuellement après un jeu de fibres optiques, chaque unité d'extraction de gaz comprenant au moins un filtre cylindrique isolé en amont et en aval par un système de vannes de tesla montées en opposition.

Brève description des figures

D’autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :

[Fig. 1] la figure 1 représente un tube réactionnel avec des dispositifs pour soumettre le tube à des radiations électromagnétiques (micro-ondes, champs magnétique variants lumière UV, visible infra rouge), I) vu de côté, II) vue de haut avec deux guide d’onde croisés à un angle a;

[Fig. 2] la figure 2 représente un tube réactionnel traversant un réacteur cyclonique de gazéification : l) vue de côté, II) vue de haut ;

[Fig. 3] la figure 3 représente une I) implantation de guides d’ondes et de torche à plasma, et II), III), IV) différents dispositifs d’extraction de matières disposés dans un cône d'un réacteur cyclonique de gazéification respectivement à moyeu central, à vis sans fin, à aubes ou ailettes ;

[Fig. 4] la figure 4 représente un corps noir ajustable I) intégré au cyclone d'un réacteur cyclonique de gazéification, II) vu de côté, et I II) vu de face ;

[Fig. 5] la figure 5 représente un dispositif de bullage et de piège pour CO2 par formation d'hydroxy-métal ; [Fig. 8] la figure 6 représente un réacteur cyclonique de gazéification (gazéifieur) à trois étage et tube réactionnel centrai ;

[Fig. 7] la figure 7 représente un dispositif de tube à plasma pour condensation du CO sur lui-même ;

[Fig. 8] la figure 8 représente un exemple de réacteur cyclonique de gazéification à deux étages avec un extracteur creux confluant avec un tube de collecte centrai des gaz remontants ;

[Fig. 9] la figure 9 représente un bouchon de récupération des gaz placé dans le cône du cyclone d'un gazéifieur ;

[Fig. 10] la figure 10 représente un réacteur de gazéification tube linéaire à vis sans fin ou hélice creuse et tube réactionnel ;

[Fig. 11] la figure 11 représente un exemple d'entrée longitudinale d'un réacteur cyclonique de gazéification, avec convoyeur d'entrée en toboggan ou hélice mobile, et double jeux d'aubes ou d'ailettes, dont une mobile formant l’entrée longitudinale;

[Fig. 12] la figure 12 représente une équation chimique mise en jeux, bilan énergétique pour neutralisation des émissions de CO2 et cycle de gazéification ajustable, limitant ou absorbant le CO2 selon l’énergie mise en jeu ;

[Fig. 13] la figure 13 représente un dispositif selon l’invention comportant un tube réactionnel dans un réacteur de gazéification ; et [Fig. 14] la figure 14 illustre un exemple de démonstration du fonctionnement de l’invention.

Description détaxée de l'invention

1) Procédé pour la mise en œuvre de la réaction « a) » de gaz à l’eau : a) CO + H2O → CO2 + H ₂ réaction exothermique DH = -40 kJ.Mol-1 caractérisé par la circulation d'un mélange de CO et H2O dans un tube réactionne! 1 de diamètre compris en 5 mm et 100 mm, d'une longueur comprise entre 100 mm et 10m, et comprenant au moins une partie préférentiellement en quartz, verre borosilicate, métal réfractaire tel quel que inconel, nickel ou tout autre métal réfractaire, céramiques telles que carbure par exemple de silicium, iodure, zircone ou toute autre céramique ou matériau résistant à des hautes températures et des milieux oxydant, tel que le tube réactionnel soit intégré dans un réacteur de gazéification et soit soumis à une radiation ou une combinaison de radiation, choisi parmi :

- les radiations électromagnétiques allant des rayons gamma aux ondes radio supérieures à 500 kHz, en passant par les ondes visibles infrarouge et ultraviolet ou radio active gamma, micro-onde,

- une radiation nucléaire telle que alpha, béta,

- une radiation thermique, permettant la réaction « a » à une température supérieure à 750°C.

2) Dans un mode de réalisation particulier l'intérieur du tube réactionnel, comporte sur sa surface interne des catalyseurs capables de catalyser la réaction « a », tel que ces catalyseurs comportent :

1 ) des oxydes de Fer sous forme Fe+, Fe2+, Fe3+,

2) des oxydes de titane, des oxydes de cobalt, des oxydes de nickel,

3) des platinoïdes tels que platine, palladium...

Une combinaison de ces oxydes ou tout autre catalyseur capable de catalyser la réaction « a » à une température préférentiellement comprise entre 200°C et 1000°C.

3) Dans un mode de réalisation particulier, un jeu d’obstacles 2, éventuellement recouvert de catalyseur, sera disposé dans la lumière du tube réactionnel dans une direction perpendiculaire à l'axe principale du tube réactionnel, tel que en circulant dans la lumière du tube réactionnel, le mélange CO/H2O entre en contact avec ces obstacles, favorisant la réaction « a ».

Dans un mode de réalisation encore plus préférentiel les obstacles 2 seront constitués d'une barre d'un diamètre compris entre 100 pm et 5 mm. Les obstacles seront en céramique tel zirconium, carbure de silicium ou toute autre céramique.

Dans un mode de réalisation encore plus particulier les obstacles 2 seront en un matériau conducteur électriquement tel que le carbure de silicium, platinoïde, autres métaux recouverts de piaîinoïde. Dans certains modes de réalisation les obstacles 2 seront en matériaux conducteurs, alors que le tube réactionnel sera en matériau électriquement isolant. 4) Dans certains modes de réalisation, l'implantation des obstacles 2 sera préférentiellement selon une génératrice hélicoïdale Flg1-l.2 le long du tube réactionnel.

Dans d'autres modes de réalisation, plusieurs jeux d'obstacles 2 pourront être disposés dans la lumière du tube réactionnel selon plusieurs génératrices hélicoïdales imbriquées, où chaque jeu d’obstacles suivant une génératrice donnée.

Dans d'autres modes de réalisation les obstacles 2 seront recouverts d'une pluralité de catalyseurs tels que chaque obstacle soit recouvert par un catalyseur donné, les catalyseurs étant différents entre les obstacles ou d'un mélange de catalyseur données.

5) Dans un mode de réalisation particulier le tube réactionnel est soumis aux micro-ondes tel que le tube réactionnel est disposé perpendiculairement à l'axe principal d'un guide d'onde 3, dans lequel sont injecté des micro-ondes par exemple produites à partir d’un magnétron. Dans ce mode de réalisation le tube réactionnel sera en matériau transparent aux micro-ondes tel que céramique à base de zirconium, alumine, quartz, verre borosilicate...

6) Dans un mode de réalisation particulier le guide d'onde 3 comprend plusieurs éléments d'accord permettant l'accord de l'onde incidente et réfléchi de manière à déposer le maximum de puissance dans le tube réactionnel. En particulier les éléments de réglage comprennent un piston mobile 8, ainsi que des barreaux d'ajustements 7. 7) Dans certains modes de réalisation, le tube réactionnel 1 sera disposé à l’intersection d'au moins deux guides d'ondes Fig1. Ill.3 écartés d’un angle a, dans lesquels sont injectées des ondes, tel que l'angle a permet le croisement des micro-ondes au niveau du tube réactionnel et tel que le réglage des éléments d’accord 7-8, en particulier de phasage, permet d'obtenir une onde constructrice à l’intérieur du tube réactionnel, par superposition des ondes provenant des au moins deux sources. L’action des micro-ondes et éventuellement des catalyseurs permettant de favoriser la réaction « a ». Notamment en induisant la formation d'un plasma dans le mélange CO/H2O traversant le tube réactionnel.

Dans un mode de réalisation particulier les guides d’ondes sont connectés à un cylindre de confinement 4 traversé par le tube réactionnel tel que le tube de confinement forme une loge préférentiellement hermétique avec la paroi du tube réactionnel. Les guides d'ondes débouchant dans le tube de confinement, seront éventuellement obstrués en amont et en aval du tube de confinement par un hublot transparent aux micro-ondes, par exemple en quartz, en borosilicate ou tout autre matériau transparent aux micro-ondes, de manière à pouvoir appliquer sur le tube réactionnel les micro-ondes, Dans d’autres modes de réalisation la réaction « a » sera activée en augmentant la température du tube réactionnel en appliquant à sa surface ou directement à l’intérieur du tube réactionnel, une radiation électromagnétique comprise entre les ultraviolets et les infrarouges, éventuellement conditionné dans une fibre optique 6 comprenant une partie en quartz ou en borosiiicate. Les fibres optiques 6 seront insérées préférentiellement dans un cylindre de confinement 4 étanche traversé par le tube réactionnel 1 , tel que la lumière émise par les fibres optiques éclaire et chauffe le tube réactionnel 1 ou l’intérieur du tube réactionnel.

Dans un mode de réalisation particulier la face interne du cylindre de confinement 4 sera dans un matériau réfléchissant la lumière, par exemple un métal poli, miroir. Dans ce mode de réalisation particulier l'implantation des fibres 6 se fera préférentiellement avec un angle différent de 90° par rapport à l’axe du tube réactionnel, de manière à limiter les réflexions renvoyant la lumière dans les fibres optiques. Dans un mode de réalisation préférentiel les fibres optiques 6 transporteront de la lumière solaire concentrée dans la fibre par concentration solaire.

8) Dans un mode de réalisation un tube réactionnel, est disposé au centre d'un solénoïde 5, par exemple un solénoïde à 5 spires dans lequel circule un courant alternatif compris entre 800 kHz et 30 MHz, de manière à produire un champ magnétique variant inductif capable de produire un plasma réactionnel dans les gaz CO et H2O traversant le tube réactionnel, de manière à favoriser la réaction « a ».

Dans un mode de réalisation particulier le solénoïde sera réalisé dans un tube en métal, tel que cuivre, alliage d'or, alliage d'argent ou un mélange de ces matériaux pouvant faire inter venir des plaquages de ces matériaux, et tel que un liquide caloriporteur traverse le tube du solénoïde pour refroidir ledit solénoïde.

Dans un mode de réalisation particulier une combinaison quelconque de micro-ondes, d'ondes lumineuses et de champ magnétique inductif est appliquée au tube réactionnel. En particulier le cylindre de confinement 4 peut à la fois contenir des guides d'ondes et des fibres optiques permettant d'introduire à un même niveau des micro-ondes et des ondes électromagnétiques visibles.

9) Dans un mode réalisation particulier le tube réactionnel 1 traverse un réacteur cyclonique de gazéification 9 de manière à ce que la chaleur thermique radiative des réactions de gazéification permet d'initier la réaction « a ».

Le réacteur cyclonique de gazéification comprenant un cylindre 10 formant le corps du cyclone qui se rétrécit en conne 11 dans le bas du réacteur, tel que les gaz Injectés dans le réacteur, forme un vortex descendant le long de la paroi du cylindre du cyclone, qui par convection sous l’action de la forme conique 11 du bas du cyclone, remonte au centre du cyclone.

10) Dans un mode de réalisation particulier, le réacteur cycionique, comprend un dispositif cyclonique à deux entrées longitudinale 12 et tangentielie 13. Par exemple une entrée longitudinale, composé par un double jeu d'ailette 14, dont préférentiellement un jeu mobile 15 sera fixé sure le tube réactionnel 1 jouant également le rôle d’axe de rotation centrai pour le gazéiiieur, et un autre jeu fixe 16. Le double jeu d’hélice permet aux matières d’entrée dans le gazéifieur en confinant les gaz circulant dans le gazéifieur. Au moins une entrée latérale 13 disposée tangentieilement en partie haute de la partie cylindrique 10 du réacteur cycionique, permettant ['injection de gaz ou de plasma plus ou moins tangentieilement à la paroi. La production de plasma sera par exemple obtenue par l'utilisation de torche à plasma, fonctionnant avec un gaz ou mélange de gaz, un liquide ou mélange de liquides, ou un mélange quelconque de liquide et de gaz formant le fluide d'admission générateur du plasma. Dans un mode de réalisation particulier le fluide d'admission de génération de plasma pourra par exemple être obtenu à partir d’un liquide mixte comprenant un mélange d’eau, d'huile, d'hydrocarbure et de goudrons.

11) Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif comprendra en aval du point d’entrée de la ou des torches à plasma un orifice d’injection d’un fluide à gazéifier tel que le fluide soit composé d’un mélange quelconque d'eau, d’hydrocarbure/d'huile, de particules en suspension, de goudron tel que la trajectoire du fluide traverse la trajectoire du plasma de manière à vaporiser le fluide et/ou atomiser le fluide.

12) Dans un mode de réalisation particulier le réacteur cyclonique de gazéification comprend au moins un guide d’ondes 17 permettant d’injecter des micro-ondes dans le réacteur cycionique de gazéification. Dans un mode de réalisation particulier, l’orientation des guides d’ondes Fig3-i.17 sera optimisée pour que la trajectoire des micro-ondes croise celle du plasma Fig3~ 1.13 permettant aux micro-ondes d’interagir avec ie nuage plasmatique injecté par les torches à plasma, tout en minimisant l'inter action avec la colonne de gaz remontant dans le cyclone. Dans ce mode de réalisation la sortie des guides d’ondes dans le réacteur sera fermée par des hublot en quartz, zirconium, alumine ou toute autre céramique transparente aux micro-ondes tel que la partie du hublot intégré à la paroi interne du réacteur cycionique soit préférentiellement profilée pour former une continuité avec la paroi dudit réacteur.

Dans certains modes de réalisation le hubiot sera en retrait par rapport à la paroi du réacteur te! que le réacteur disposant de fente profilé en vis à vis du hublot, tel que l'espacement des fentes (comprit entre 9 mm et 2 cm permettant le passage des micro-ondes) et que le passage des gaz tangenîieliemenî crée une dépression par effet Venîuri. 13) dans un mode de réalisation particulier, sera introduit au niveau de la paroi du réacteur Fig4-!,18 un élément en céramique disposant d'un système permettant de réguler la température de ladite céramique afin de fixer cette température à un niveau déterminé de manière à transformer cette céramique en corps noir ajustable, émettant une radiation infrarouge d'une longueur d'onde sélectionnée, tel que la longueur d'onde émise par le corps noir soit ajustée en contrôlant la température du corps noir telle que λmax=b/T et

Vmax=T.58,8 Ghz K avec T = température absolue b= 2,8977729 10 -3 Km, grâce à l’action antagoniste d’un dispositif de chauffage et un échangeur thermique.

Dans un mode de réalisation le dispositif de régulation de température du corps noir sera un radiateur 19 inclus au corps-noir fonctionnant avec un gaz 20 par exemple 02 ou C02, H20 vapeur ou un liquide H20 liquide, comme fluide calori porteur.

Dans certains modes de réalisation le fluide de refroidissement du corps noir sera injecté dans le réacteur cyclonique de gazéification après avoir refroidi le corps noir, en passant à travers un radiateur.

Dans d'autres modes de réalisation le refroidissement du corps noir sera réalisé avec un fluide tel que l’eau ou tout autre fluide calorifique circulant dans un radiateur intégré au corps noir.

Dans certains modes de réalisation le corps-noir sera chauffé par l'application d'une radiation électromagnétique. Dans un mode de réalisation le chauffage se fera par l’application d’un rayonnement électromagnétique solaire conditionné dans une fibre optique Fig3-IL6.

Dans certains modes de réalisation le corps noir sera en matériau conducteur tel que le carbure de silicium, le zircon, le zirconium, les platinoïdes, sera échauffé par l'application de micro-ondes, éventuellement des ondes électromagnétiques injectées dans le réacteur cycionique.

Dans son fonctionnement le corps noir sera échauffé à la température souhaitée par les apports de chaleur provenant d'une combinaison quelconque de la chaleur provenant des fluides et particules circulant dans le réacteur cyclonique de gazéification, de la chaleur des réactions chimiques produites à l'intérieur du réacteur, de l'action d'éventuelles micro-ondes, de l'action de lumière provenant des fibres optiques. La température du corps noir sera stabilisée à la température d’émission électromagnétique souhaitée en équilibrant le chauffage du corps noir par le refroidissement du corps noir par son radiateur ou échangeur, l'équilibre des antagonistes maintenant le corps noir à une température stable.

Par exemple une sonde thermique optique ou un thermocoupie relié à un automate, tel qu’un arduino, un micro-contrôleur ou tout autre automate, permet de maintenir la température du corps noir à une température cible en gérant le débit des fluides de refroidissement et les niveaux d 'éclairement et/ ou d'exposition aux micro-ondes auxquels sera soumis le corps noir. La gestion de la température passera d’une part, par la gestion de l’ouverture et la fermeture de vannes proportionnelles ou tout ou rien et/ou de pompes et/ou des ventilateurs contrôlant le débit des fluides de refroidissement du corps noir, et d'autre part par la puissance des micro-ondes et/ou des obturateurs ou diaphragme ; de manière générale, tous les dispositifs pouvant contrôler la puissance lumineuse et/ou la puissance des micro-ondes auxquelles est exposé le corps noir. La température cible du corps noire ajustable étant obtenue par la combinaison des deux antagonistes réchauffement/refroidissement du corps-noir.

14} Dans un mode de réalisation particulier le corps noir ajustable est utilisé pour rendre sensible une molécule symétrique « sans moment dipolaire » à un champ magnétique ou électrique tel que le champ produit par les micro-ondes. La sensibilité à un champ magnétique ou électrique variant est obtenue en soumettant les molécules à un rayonnement correspondant à la fréquence d'absorption de l’un de leurs modes de vibration modale asymétrique, créant un dipôle transitoire. Durant la durée de vie du dipôie transitoire la molécule devient sensible au champ magnétique et s'oriente en fonction du champ, créant ainsi réchauffement cinétique des molécules.

15) Les réactions principales réalisées dans le réacteur cyclonique de gazéification seront : b) C + H ₂ 0 → CO + H ₂ c) C + CO2 → 2CO d) C + 1 /2 O2 → CO

Le corps noir par exemple utilisé dans le cadre de la réaction « c » pour échauffer les molécules de CO2 symétrique, par des micro-ondes en ajustant rémission du corps noir à une émission à 1500 cm ¹ de manière à rendre la molécule asymétrique par stretching, ou 3000 cm ¹ pour rendre la molécule asymétrique par binding

Le corps noir ajustable pourra également être utilisé pour échauffer la molécule O2 sous l'action de micro-ondes en rendant la molécule asymétrique à 2331 cm ^-1

De manière générale, le corps noir ajustable peut être ajusté sur les modes de vibration d'autres molécules intervenant en fonction des fréquences de vibrations des modes vibratoires asymétriques.

16) Dans un mode de réalisation particulier un extracteur de matière Fig2-I.21 est introduit en bas du réacteur cycionique de gazéification, au sommet de la partie conique, tel que les particules sédimentent, au moment de la convergence du vortex descendant en colonne de gaz remontant, puissent être évacués en dehors du réacteur en limitant ou empêchant la sortie des gaz par le conne du cyclone.

Dans un mode de réalisation particulier l'extracteur est constitué par un jeu d'aubes inclinées Fg3-IV.22 dans le même sens de rotation des gaz du vortex descendant. En descendant l'énergie cinétique du gaz du vortex empêche son passage au travers des aubes, alors que les particules gazéifiées (mâchefer), ou partiellement gazéifiées (charbon actif) peuvent sortir du réacteur au travers des l'espace entre les aubes.

17) Dans un autre mode de réalisation préférentiel l’extracteur est composé d’un broyeur cylindrique Fg3-Il.23 composé d’un moyeu central Fg3-IL24 en forme de trapèze muni de sillons, dont la profondeur forme par exemple une ellipse, le moyeu étant enchâssé dans un cylindre complémentaire Fg3-IL25 en forme de trapèze, muni sur la face intérieure de sillons dont la profondeur forme par exemple une ellipse. Le moyeu central est solidaire du tube réactionnel Fg3-ll.1, de manière à tourner avec le tube réactionnel. En tournant le moyeu broie les particules gazéifiées (mâchefer), ou partiellement gazéifiées charbon actif, en les expulsant du réacteur.

18) Dans un mode de réalisation préférentiel l’extracteur comprend un convoyeur à vis sans fin tel que le sommet du cône du bas du réacteur cyclonique comprend un cylindre Fig3-lll.26, Fig2-l.26 dans lequel est disposé une vis sans fin, la vis sans fin Fig3-III27, Fig2-I.27 étant solidaire du tube réactionnel, qui joue le rôle de l’axe de rotation de la vis sans fin. La vis sans fin en tournant permet de faire sortir les particules gazéifiées (mâchefer), ou partiellement gazéifiées (charbon actif) à l’extérieur du réacteur selon la vitesse de rotation du réacteur jouant le rôle d’axe de rotation.

19) l’extracteur pourra être composé d’une combinaison quelconque des éléments aubes inclinées, broyeur à moyeu centrai convoyeur à vis sans fin. En particulier l’extracteur pourra être composé d’une combinaison : aubes inclinées, convoyeur à vis, 22, 27 aubes inclinées, broyeur à moyeu centra! 22, 23 convoyeur à vis, broyeur à moyeu centrai, 27, 23 aubes inclinées, convoyeur à vis, broyeur à moyeu centrai, 22, 23, 27 20) dans un mode de réalisation particuiier le réacteur cyclonique de gazéification, dispose dans son premier tiers, d’un tube centrai Fig1 -I.28, pour capturer le gaz remontant au centre du cyclone. Le tube central servira d’axe a un jeux d’ailettes formant l’entrée longitudinale du cyclone 14, tel que préférentiellement le tube central soit solidaire avec un premier jeu d'ailettes 14 et sert d'axe de rotation à une second jeu d'ailettes 15, grâce à un dispositif permettant la rotation 28, Le deuxième jeu d'ailette 15 sera solidaire au tube réactionnel 1 au travers d’une fixation permettant le passage du gaz, remontant le cyclone, entre le tube central, la structure de fixation du deuxième jeu d’ailettes, par exemple une double hélice 29 permettra de faire la liaison tout en laissant passer le gaz remontant au centre du cyclone. L’hélice de liaison sera orientée tel qu'en tournant, entraînée par le tube réactionnel, la double hélice fasse remonter le gaz de la colonne de gaz remontant vers la sortie central du réacteur cycionique.

21) Dans un mode de réalisation particulier, les parois du réacteur cyclonique de gazéification intégreront des échangeurs thermiques, préférentiellement refroidis à l'eau, mais qui peuvent être refroidies également par n'importe quel fluide ou mélange de gaz et particulièrement n'importe quel mélange de gaz oxydant utilisé dans la gazéification tel que CO, H2O, CO2.

22) Dans un mode de réalisation préférentiel, la vapeur d'eau produite dans l'échangeur inclus dans la paroi du réacteur cyclonique, grâce à la chaleur récupérée des réactions chimiques se produisant dans le réacteur cyclonique, sera : injecté avec le CO, produit dans le réacteur cycionique de gazéification par la réaction « c », et/ou par la réaction « d », éventuellement par le réaction « b » en présence de H2 ou par une combinaisons des réactions « c », « d », « b », tel que la réaction « a » puisse se produire dans le tube réactionnel de manière à convertir le CO produit en C02 et H2 sous l'action de la vapeur d'eau, de la chaleur et des catalyseur recouvrant l'intérieur du réacteur tubulaire.

Injecté dans le réacteur cyclonique de gazéification au travers des torches à plasma.

24) Dans un mode de réalisation préférentiel le tube réactionnel inclus dans le réacteur cyclonique de gazéification en position axial, pourra être soumis à une radiation ou à une combinaison quelconque de radiations, micro-ondes, lumineuse, thermique ou radio active, ou à un champ électrique et magnétique variant par implantation des dispositifs permettant de réaliser ces radiations en amont, ou en aval de la partie cyclonique proprement dite du réacteur cyclonique de gazéification.

25) Dans un mode de réalisation particulier, en sortie du tube réactionnel le mélange de gaz est refroidi en-dessous de 100°C, par exemple grâce aux échangeurs d'un cycle ORC, permettant de produire en parallèle de l'électricité.

26) dans un mode préférentiel le mélange refroidi est mis à buller dans un réservoir saturé en Hydroxy métal tel : X(OH)j et contenant éventuellement des formes X(HCG3)j,

Le G02 contenu dans le mélange refroidi se dissous pour donner des carbonates et hydrogène carbonates tels que :

G1) GO2 +H2O → H2CO3 G2) COs + OH → H-COs ^'

CO2 +H2O → H-CO3- +H ⁺ et tel que

F3) X(OH)j+ j(H ₂ C03) → X(HCOs)j +j H2O ou

F4) X(OH)j + j n (H-CO3-) → Xn(C03)j + j H2O ou

F5) X(OH)j + j (H-COs ^’ ) → X(CO3)j + j H2O tel que « X » soit pris parmi n+, d2+ et « j » compris entre 1 et 2. avec « n » choisi parmi ( Li, Na, K)

« d » choisi parmi (Mg, Ca, Be).

27) Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de bullage se présente sous la forme d’un bac étanche Fig4.30, comprenant une rampe étanche Fig4.31 , tel que un tapis roulant 32 à tasseaux filtrant 33 est disposé au fond du bac 30 et remonte dans la rampe étanche 31 . Un tube 34 est disposé en fin de rampe tel que le tapis en passant le dernier rouleau puisse déverser les précipitais emportés par le tapis dans le tube. Un dispositif de lavage 35, asperge le tapis en fin de rampe avec une solution saturée en X(OH)j de manière à faire tomber l’eau de lavage et les matières portées par le tapis dans le tube 34. Un système de bullage 37 est disposé au-dessus du tapis dans la cuve, de manière à faire buller au-dessus du tapis dans le bac, le mélange refroidi à moins de 100°C provenant du réacteur tubulaire. La solution 38 contenue dans le bac 30 est saturé X(OH)j, grâce à un réservoir, confluant au bac 39, contenant des cristaux de X(OH)j, de manière à produire une solution saturée. Sous l'action de X(OH)j, il se forme un précipité par exemple X(HC03)j pour X =Na, K, Li ou X(C03)j pour Ca ou Mg. Le précipitât est alors entraîné par le tapis dans la rampe et déversé dans le tube. Le tube débouche alors à l’entrée d'une presse 41 qui comprime le précipitât et le sépare de la solution. La solution est alors renvoyée vers le réservoir 39 contenant les cristaux X(OH)j, Le gaz dégagé après bullage, peut subir plusieurs lavages de la sorte pour obtenir du H2 purifié à 99,99%.

28) Dans un mode de réalisation une combinaison quelconque des réactions « b », « c », « d », peut être réalisée de manière concurrente dans le même réacteur cyclonique de gazéification. Mais dans un mode préférentiel chacune des trois réactions est réalisée de manière unique et séparée dans un réacteur cyclonique de gazéification à plusieurs étages.

Ainsi la réaction « d » est réalisé spécifiquement en injectant de l'oxygène pur dans le réacteur Fig8-I-53 à travers de torches à plasma Fig6-I-13. En se plaçant à une carence en oxygène dans une proportion de ½ d’O2 pour 1 carbone, et à une température supérieure à 700°C, préférentiellement à une température supérieure à 950°C obtenus sous i'action des torches à plasma et/ou de l'injection de micro-ondes dans le réacteur ou d’une combinaison des deux, il est possible de produire essentiellement du CO. Le CO sera alors injecté dans le tube réactionnel avec la vapeur d’eau, produite pour produire du dihydrogène et du CO2.

29) Dans un autre mode de réalisation une partie de CO est redirigée vers un réacteur tube cyclonique à plasma Fig7 qui permet de réaliser la réaction « e » e) 2 CO → CO2 +C la réaction « e » étant catalysée par l'application de micro-ondes.

Dans un mode de réalisation particulier, une tube cyclonique à plasma Fig7 comprenant un tube en quartz 43, alumine, zircone, borosilicate ou tout autre matériau ou céramique transparent aux micro-ondes et perméable à un champ électrique et magnétique tout en étant électriquement isolant, d'un diamètre compris entre 1 cm et 10 cm, préférentiellement 4 cm, est disposé au travers d’un guide d’ondes Fig7.3, permettant d’appliquer des micro-ondes à l’intérieur du tube. Des dispositifs de phase d’ondes sont disposés en amont et en aval du tube cyclonique à plasma, notamment des barres rétractables permettant de moduler la phase de l’onde incidente ainsi qu’un soufflet mobile permettant de modifier la phase de l'onde réfléchie.

Dans un mode de réalisation particulier le tube cyclonique à plasma se trouve au croisement de deux guides d’ondes écartés d’un angle □ permettant d'obtenir une superposition des ondes provenant du magnétron de chaque guide d'onde tel que à l'intersection des guides d’ondes soit générée une onde harmonique au niveau du tube réactionnel, amplifiée au carré de l’intensité des micro-ondes appliquées à l’intérieur du tube réactionnel. Dans ce mode de réalisation chaque guide d'ondes dispose d’un soufflet mobile et de barreaux permettant de régler la phase des ondes incidentes et réfléchies.

Le tube cycionique à plasma est fermé dans sa partie inférieure par un cône percé 44 d'un trou laissant passer un axe réglable et rétractable 46, conducteur électrique. L’axe sera par exemple en graphite recouvert d’un métal platinoïde, en acier inoxydable éventuellement recouvert d'or ou d’argent ou tout autre matériau conducteur. L’axe sera surmonté d'une hélice fine 45 en matériau conducteur de même nature que l'axe ou en tout autre matériau conducteur.

Dans un mode de réalisation particulier l'axe et l’hélice fine seront éventuellement reliés à la terre 47. Dans un mode de réalisation particulier l’hélice fine aura un diamètre égal à la section de la colonne de gaz remontant, de manière qu’en remontant le gaz puisse faire tourner l’hélice fine. Le sommet du tube cycionique à plasma est formé par un capuchon 50 dont le bord interne est continu avec ia face intérieure du tube. Un orifice est disposé tangentiellement à la paroi du capuchon 49 permettant d'injecter un gaz tangentiellement à la paroi du capuchon et à celle du tube, de manière à former un vortex descendant. Au centre du capuchon est disposé un tube de collecte central 48 dont le diamètre interne est égal à la taille de la colonne de gaz remontant, typiquement 33% du diamètre interne du tube.

Dans un mode de réalisation préférentiel le tube cyclonique à plasma est disposé dans un cylindre de confinement Fig7-I.4 de manière à traverser le ou les guides Fig7-L3 d’ondes transportant les micro-ondes. Dans un mode de réalisation particulier un solénoïde Fig7-I,5 à typiquement 3-5 ou 7 spires, formé préférentiellement par l’enroulement en spire d’un tube conducteur tel que, un tube en cuivre recouvert d'argent ou d’or et tel que un fluide caloriporteur passe à travers le tube du solénoïde pour le refroidir, le solénoïde est relié aux bornes d'un générateur haute fréquence, par exemple entre 800 kHz et 16 MHz.

Tout ou partie du CO produit dans le réacteur cyclonique de gazéification est injecté dans l’entrée tangentlelie du bouchon du tube cyclonique à plasma tel que un vortex descendant se forme dans tube cycionique à plasma. En bas du tube cycionique à plasma, sous l'action de la forme conique les gaz converge pour former une colonne de gaz remontant au centre du tube cyclonique à plasma. L’axe réglable et l'hélice fine sont positionnés idéalement de manière à ce que l'hélice fine soit mise en rotation par le flux de gaz remontant. L’axe étant reliée à la terre, sous l'action du champ électrique variant à haute fréquence généré par le solénoïde un plasma s'allume dans la colonne de gaz remontant au centre du tube, mais éventuellement également dans le vortex. La rotation de l’hélice fine étire chaque ligne de flux de plasma de manière à produire un arc glissant ou Glid Arc. Les lignes de flux de plasma allument alors un plasma intense dans la zone du tube soumise aux micro- ondes, de manière à induire la réaction de condensation de CO sur lui-même pour produire C et CO2.

La poudre de carbone et le CO2 formant un flux remontant sont alors captés par le tube du capuchon disposé au centre de tube de quartz.

Le flux CO2/particule de carbone est alors rapidement refroidi dans un cyclone, comprenant un filtre à particule, disposé sur le tube collecteur au centre du cyclone, pour capter la poudre de carbone et un échangeur et des canalisations dans les parois du cyclone pour permettre le passage du fluide caloriporteur de refroidissement. Un échangeur sera également disposé sur la partie extérieure du tube centrai au cyclone de filtration. Le fluide caloriporteur utilisé peut être le fluide caloriporteur d’une ORC.

30) En sortie de cyclone de filtration le CO2 produit peut être fixé selon le procédé décrit au chapitre 26.

Dans un autre mode de réalisation ie CO2 peut être envisagé comme un catalyseur pour ie stockage de carbone du C sous forme de poudre de carbone selon le cycle de la fig12.73, où le CG2 est recyclé par ie réacteur cyclonique de gazéification en combinant les équations Fig 12-71. Dans cette hypothèse le réacteur cyclonique de gazéification disposera d'un étage cyclonique spécifique aux réactions a,b,c,d.

Dans ie cadre des équations chapitre 26) le CO2 peut être envisagé comme un catalyseur pour ie stockage de carbone du CO2, en combinant les équations « c » et les équations « F3 » aux équations « S » tel que :

SI : X(HC0 ₃ )j → X(COs)j/2 +(H ₂ 0)j/2 +CO2

82 : 2 X(HCOs) → X2C0 _{3 +} CO2 + H2O tel que « X » soit pris parmi n+, d2+ et « j » compris entre 1 et 2. avec « n » choisi parmi (Li, Na, K) « d » choisi parmi (Mg, Ca, Be) sur ie même principe des situations mixtes peuvent être réalisées par combinaison des différentes réactions.

31) Dans un mode de réalisation particulier le réacteur cyclonique peut être un réacteur cyclonique à plusieurs étages, typiquement un réacteur cycionique à trois étages, 51 ,52,53 un étage dédié à chacune des réactions : b) C + H20 → CO + H2, Cf Fig7-I.51 c) C+ C02 → 2CQ, pour Cf Fig7-l.52 d) C+1/2 02 → CO, pour 43 Fig7-i.53 la réaction « a » du gaz à l’eau étant produite dans l’axe formé par le tube réactionnel Fig7-I.1 traversant les Cyclones et jouant également le rôle d’axe de rotation.

32) Dans ce mode de réalisation particulier la transition entre deux étages cycloniques du réacteur cyclonique de gazéification est réalisée par un jeu d’ailettes entourant un tube, le dit tube étant le tube collecteur Fig3-IV.54 du cyclone inférieur remontant dans la partie conique du cyclone supérieur, tel que les gaz remontant au centre du cyclone inférieur puissent remonter dans la partie centrale du cyclone supérieur en se juxtaposant ou en se mélangeant avec les gaz de la colonne montante du cyclone supérieur.

Dans cette configuration les ailettes Fig3-IV.22 empêchent les gaz descendant du vortex du cyclone supérieur du réacteur cyclonique de gazéification de passer au cyclone inférieur, alors que le tube central permet le passage des gaz remontant de traverser l'ensemble des cyclones du réacteur.

33) Dans un mode de réalisation particulier, un extracteur sera disposé entre deux cyclones ou étage du réacteur de gazéification cyclonique Fig6-I.21. Dans ce mode de réalisation l’hélice ou vis sans fin de l'extracteur Fig8-ll.21 et/ou le moyeu centrai d'un broyeur seront creux et solidaires avec le tube central de collecte des gaz remontant au centre du cyclone inférieur, le tube réactionnel Fig8~ll.1 formant un axe de rotation solidaire avec la vis sans fin de l'extracteur et/ou avec le moyeux centrai du broyeur, te! que les gaz remontant du deuxième cyclone ou cyclone inférieur puisse passer entre la surface externe du tube réactionnel et la surface interne de la vis sans fin ou lumière de la vis sans fin et ou du moyeu centrai du broyeur. Alors que les matières en cours de gazéification/ou le mâchefer pourront être transportées du cyclone supérieur vers le cyclone inférieur par l'action du filet de la vis sans fin.

34) dans un mode de réalisation particulier en fin de vis sans fin de l’extracteur, une jupe sera disposée Fig8-ll.54, Fig6-l.54 du bord de la vis sans fin, jusqu'à au plus 1cm du bord du cyclone du réacteur cyclonique de gazéification. Cette jupe permettra d'orienter les matières provenant du cyclone supérieur en périphérie du cyclone inférieur, tel que les matières provenant du premier cyclone soient orientées dans le vortex descendant de gaz, du cyclone inférieur.

Dans un mode de réalisation particulier des lames verticales Fig8-ll.55 répétées sont disposées en bord de la jupe Fig8-Il.54 afin de casser les éventuelles remontées de vortex. 35) Dans un mode de réalisation particulier un cône de collecte Fig6-I.56 pourra être disposé en fin du tube collecteur Fig6-l.57 des flux de gaz remontant au centre des cyclones des réacteurs de gazéification cyclonique, la taille du cône permet de moduler le temps de séjour des particules introduites dans le gazéifieur

36) Dans d'autres modes de réalisation le tube collecteur Fig8-I.S7, Fig8-II.S7 du cyclone inférieur, confluant avec la vis sans fin de l'extracteur Fig6-l.21, Fig8-II.21 d’un cyclone supérieur sera fermé à son extrémité haute par une coiffe Fig8-l.58,Fig9-Il.58, formant un bouchon avec un système de conduits Fig6--l.59,Fig8-II.59, Fig9-l.59, les aubes Fig9-IL60 du bouchon soient creuses et débouchantes par une de leurs extrémités dans la lumière du tube collecteur Fig8-l.57,Fig8-Il.57 et par l’autre de leurs extrémités à l’extérieur du gazéifieur de manière à ce que les gaz remontant du cyclone inférieur soient captés par le collecteur Fig8-l.57,Fig8-il.57 et conduits à travers les aubes vers un captage extérieur au cyclone.

37) Dans un mode de réalisation particulier, un tube réactionnel linéaire Fig10- 1.1 d’une taille comprise entre 1 m et 10 m et d’un diamètre intérieur compris entre 5 mm et 50 mm est solidaire d'une hélice ou vis sans fin et sans âme à paroi creuse Fig10.61 , tel que le tube réactionnel forme l’axe de vis sans fins sans âme. L'hélice et le réacteur réactionnel sont alors enchâssé dans un réacteur de gazéification tube Fig 10-i.62. La paroi extérieure du réacteur de gazéification tube linéaire comporte des échangeurs thermiques Fig10-i.63., te! qu'un fluide ca!oriporteur, préférentiellement le fluide oxydant utilisé pour la gazéification, circule dans l'échangeur, de manière à ce que ledit fluide soit échauffé par la réaction de gazéification s’opérant dans le réacteur de gazéification tube linéaire. Le fluide caloriporteur est alors injecté dans les parois creuses de la vis sans fin Fig1Q.64. Des trous percés régulièrement dans les parois creuses de la vis sans fin Fig10-I.65 permettent de diffuser le fluide oxydant régulièrement dans le réacteur de gazéification tube. Des guides d’ondes Fig10-1.3 sont régulièrement disposés, perpendiculairement à l'axe principal, le long du réacteur de gazéification tube linéaire, dans des régions où ie réacteur de gazéification tube est constitué en un matériau transparent aux micro-ondes, tel que quartz céramique de zirconium, alumine, éventuellement ie tube réactionnel formant l'axe de la vis sans fin sans âme est également constitué en un matériau transparent aux micro-ondes. Les micro-ondes, produites par exemple par des magnétrons, sont ainsi injectées dans ie réacteur de gazéification tube linéaire et éventuellement dans ie tube réactionnel. Des dispositifs d'accord à piston mobile et cylindre rétractable accompagnent éventuellement les guides d'ondes.

38) Dans un mode de réalisation particulier des fibres optiques Fig10-l.6 sont régulièrement disposées le long du réacteur de gazéification tube linéaire, à proximité des guides d'ondes, de manière à injecter des radiations électromagnétiques, préférentiellement de la lumière visible, UV ou infrarouge, sur la paroi du réacteur de gazéification tube linéaire et éventuellement dans le réacteur tube réactionnel. Dans un mode de réalisation préférentiel, les fibres optiques sont insérées de manière non perpendiculaire au réacteur de gazéification tube linéaire. Dans un mode de réalisation les pores ou trou 65 de la paroi de la vis sans fin creuse sont disposés en vis à vis des guides d'ondes de manière à ce que le fluide d’oxydation soit directement exposé au magnétron en sortie de la vis sans fin

39) Après chaque magnétron et fibre optique une unité d'extraction Fig10-L66 de gaz est implantée au réacteur tube linéaire, tel que chaque unité d’extraction de gaz, comprend un filtre cylindrique Fig10-l.67 isolé en amont et en aval par un système de vannes Tesla Fig10-1,6 montées en opposition. Chaque vanne de Tesla est formée par une série de tubes en anse de tasse, disposés sur la paroi du réacteur de gazéification tube linéaire circuiairemenî autour d'une section du réacteur de gazéification tube linéaire. Plusieurs rangées d'anses de tasse formant une vanne Tesla. Dans certains modes de réalisation les tubes en anse de tasse d’une vanne Tesla sont disposés selon une génératrice hélicoïdale, ou plusieurs génératrices hélicoïdales. Les vannes antagonistes ou en opposition sont obtenues grâce à des tubes en anse de tasse, dont la partie recourbée des tubes en anse de tasse ont des directions opposées d'une vanne à i'autre. Ainsi ie gaz d'oxydation est régulièrement diffusé entre en deux vannes antagonistes dans 1e réacteur de gazéification tube linéaire, diffuse peu et sous l'action des micro-ondes et éventuellement des autres radiations électromagnétiques réagit avec ie substrat carboné localement pour produire la réaction de gazéification mais le syngaz produit (proportion quelconque de CO et H2) et le gaz oxydant diffusent lentement dans le réacteur sous l'action des vannes Tesla antagoniste pour arriver au filtre de l'unité d'extraction, laissant ie temps à tout le gaz oxydant de réagir. Au niveau de l'unité d'extraction les vannes tesla antagoniste/opposé piègent le gage au niveau du filtre cylindrique, par refoulement grâce aux anses en forme de tasse disposées en opposition entre deux vannes tesla entourant le filtre cylindrique, suffisamment longtemps pour permettre son extraction. En effet ie syngaz voit sa diffusion fortement ralentie au niveau des extracteurs pour qu'il puisse être pompé, aspiré au travers du filtre cylindrique ou recueilli par diffusion passive. Le substrat convoyé par la vis sans fin et sans âme convoiera ie substrat le long du réacteur de gazéification tube linéaire, en le faisant passer successivement devant les guides d'ondes et les fibres optiques provoquant la gazéification successive, puis devant un extracteur permettant d'évacuer des gaz produits. 38) dans certains modes de réalisation le fluide circulant dans l'échangeur 63 du réacteur de gazéification tube linéaire, peux être de l'eau chaude, en particulier de l'eau chaude circulant dans un circuit de centrale nucléaire. Par exemple l'eau sous pression provenant du circuit d’eau primaire d'une centrale nucléaire sans être exhaustif de type REP ou EPR, après le passage de cette eau dans l’échangeur thermique du circuit secondaire animant la turbine. L'eau passera alors dans l’échangeur du réacteur de gazéification tube linéaire. La chaleur résiduelle de l’eau sous pression reste suffisante pour initier ou diminuer l’apport d’énergie nécessaire à initier les réactions de gazéification en particulier la réaction « d » exothermique, dans cette géométrie l'eau provenant des échangeurs et les fluides oxydants de gazéification seront distinctes

Du fait de la réaction « d » autothermique et exothermique l’eau en sortie de l’échangeur du réacteur de gazéification tube linéaire sera plus chaude qu’à son entrée et pourra être utilisée pour générer un nouveau cycle de vapeur ou être utilisé dans un autre cycle ORC.

Dans certains modes de i’eau sous pression échauffée pourra être renvoyée en l’entrée de l'échangeur entre le circuit primaire et secondaire de la centrale nucléaire pour améliorer le cycle vapeur.

Cette approche permet de concevoir un système jumelé nucléaire biomasse ou charbon, non polluant, permettant l’exploitation du charbon ou de la production de dihydrogène sans diminuer les performances des centrales nucléaires en terme de production d'électricité.

Exemple / Description d’un mode de mise en œuvre réalisé pour l’invention :

La figure 14 et la description qui suit concernent un exemple qui illustre l’invention et qui démontre le fonctionnement de l’invention.

Un tube de quartz 78 d’un diamètre extérieur de 40 mm et d’un diamètre intérieur de 37 mm et d’une longueur de 500 mm est accolé à un tube de carbure de silicium 77 d’un diamètre extérieur de 40 mm et d’un diamètre intérieur de 37 mm et d’une longueur de 1 000 mm, les deux tubes étant maintenus ensemble par une bague en zirconium 89 d’un diamètre extérieur de 44 mm, d’un diamètre intérieur de 40 mm et d’une longueur de 10 mm. La partie en quartz 78 du tube est disposée au centre d’un dispositif de focalisation de marque Sairem®, appelé down stream 82, comprenant un tube en laiton foré à 42 mm de diamètre et disposant d’un piston mobile 8 du type par exemple piston coulissant miroir, et de systèmes de réglage du type pistons obstacles par exemple, appelés stabs 7, permettant de contrôler la phase des micro-ondes de manière à créer une onde constructive de micro- ondes au centre du tube de quartz.

Le down stream 82 est couplé à une source de micro-ondes de 2,45 GHz 83 et de puissance max 2 MW, de marque Sairem®, permettant d’appliquer des micro-ondes sur le tube de quartz 78, le piston 8 et les stabs 7 permettant de centrer les micro-ondes au centre du tube de quartz.

Le générateur à micro-ondes est réglé à une puissance de 1MW. En dessous du down stream 82 est disposé autour du tube de quartz 78 un soiénoïde à quatre spires 79, composé d’un tube de cuivre de 10 mm de diamètre, de manière à former un soiénoïde de 100 mm de haut, un liquide de refroidissement 80. De l’eau déminéralisée circule dans le tube du soiénoïde 79 permettant le refroidissement de celui-ci. Les extrémités du soiénoïde sont reliées à un générateur électrique haute fréquence César® de 13,56 MHz et délivrant un courant max de 4 kV pour une intensité max 0,5A soit une puissance de 2 MW. La puissance est réglée à 1MW. L’ensemble tube de quartz et du soiénoïde est disposé dans une boite d’accord 400X400X400 mm, permettant de réduire les variations d’impédance de l’ensemble.

Le tube de carbure de silicium 77 est maintenu à une température de 800 °C par la flamme d’un chalumeau 81 qui apporte de l’énergie thermique au travers de la paroi du tube de carbure de silicium 77, en mimant l’action du centre d’un gazéifieur cyclonique 76 (fig. 6 et fig. 13).

La température du centre d’un gazéifieur cyclonique comprise entre 500 °G et 2000 °C a été déterminée par modélisation thermique et fluidique sous le logiciel SolidWorks®.

Dans un premier temps, un mélange 88 de gaz 1/2 vapeur d’eau, 1/2 CO à un débit compris entre 5 et 10 l/min à pression atmosphérique est introduit par l'entrée du tube de carbure de silicium 77 de manière à traverser le tube de carbure de silicium puis le tube de quartz.

Une torche plasma filaire se forme alors dans le tube de quartz au niveau du solénoïde 79 et s’intensifie au niveau du down stream 82 sous l’action des micro-ondes.

En sortie haute du tube de quartz, est installé un réfrigérant à eau 84 permettant de condenser la vapeur d’eau restée dans le gaz après son passage dans les tubes de carbure et de quartz 78. En sortie du réfrigérant est alors disposé un ballon 85 permettant de récupérer les gaz et éventuellement les liquides sortant du réfrigérateur.

À un débit de gaz CO/H20 compris entre 5 et 10 l/min aucun liquide n’est recueilli dans le ballon, et l’analyse du gaz recueilli dans le ballon par un détecteur de CO 86 n’indique pas la présence de CO dans le gaz sortant. La totalité du CO et de H20 a réagi.

Au-delà de 101/min, des gouttes de condensation se forment dans le ballon indiquant la présence d’eau dans les effluents du tube de quartz 78 et l’analyse du gaz recueilli dans le ballon par un détecteur de CO 86 indique la présence de CO.

La présence d'eau et de CO est également mise en évidence lorsque le magnétron 83, le générateur haute fréquence induisant un champ magnétique induit dans le solénoïde 79, et le chalumeau de chauffe thermique 81 sont arrêtés. Dans un autre exemple de réalisation, un spray d’eau liquide 88 est introduit dans le tube de carbure de silicium. L’eau liquide sous forme de spray est entraînée par un gaz CO moteur à un débit de 2,5 et 5 I / min de CO, la buse de spray étant réglée pour pulvériser entre 2,25 g et 4,5 g d’eau /min.

Dans cette plage de fonctionnement, aucun liquide n’est recueilli dans le ballon 85, et l’analyse du gaz recueilli dans le ballon par un détecteur de CO 86 n’indique pas la présence de CO. Les inventeurs ont donc démontré la faisabilité, la reproductibilité et le fonctionnement du dispositif selon l'invention.

LEGENDES DE L’ENSEMBLE DES FIGURES

1 - tube réactionnel 2 - obstacle dans tube réactionne!

3 - guide d'ondes

4 - cylindre de confinement des micro-ondes et des radiations visibles, UV et infrarouge

5 - soiénoïde dans lequel circule un courant alternatif 6 - fibre optique

7 - barreaux d'ajustement de la phase de l'onde

8 - piston mobile réglage d'accord de réflexion d'onde

9 - réacteur cycionique de gazéification

10 - cylindre formant le corps du cyclone du gazéifieur 11 - cône du cylindre formant un gazéifieur

12 - entrée longitudinale du réacteur cycionique

13 - entrée tangentielie du réacteur cyclonique pour torche à plasma

14 - entrée longitudinale à double jeu d'ailettes du réacteur cyclonique,

15 - jeu mobile du double jeu d’ailettes du réacteur cycionique 16 - jeu fixe du double jeu d'ailettes du réacteur cyclonique

17 - guide d'ondes d'injection des micro-ondes dans le réacteur cyclonique de gazéification

18 - élément en céramique disposant d'un système permettant de réguler la température formant un corps noir ajustable

19 - radiateur indus au corps noir

20 - fluide de refroidissement du corps noir

21 - extracteur de matière 22 - jeu d'aubes inclinées

23 - broyeur cylindrique

24 - moyeu central en forme de trapèze muni de sillons

25 - cylindre complémentaire du moyeu centrai

26 - cylindre de vis sans fin pour extracteur 27 - vis sans fin d'extracteur à matière

23 - dispositif permettant la rotation entre les deux jeux d’hélices de l’entrée longitudinale

29 - double hélice de liaison entre les aubes mobiles de l'entrée longitudinale et le tube réactionnel 30 - bac étanche contenant une solution saturée en hydroxy-méta!

31 - rampe étanche de bac saturé en hydroxy-méta

32 - tapis roulant

33 - tasseaux filtrants

34 - tuyau de récupération des précipitais 35 - dispositif de lavage du tapis roulant

36 - solution saturée en hydroxy métal

37 - système de bullage de gaz riche en CO2

38 - gaz riche en CO2

39 - réservoir sous pression contenant des cristaux d’hydroxy métal en solution saturée

40 - filtre

41 - presse filtrante

42 - pompe

43 - tube en quartz 44 - cône percé

45 - hélice fine en matériau conducteur

46 - axe réglable et rétractable conducteur électrique

47 - ferre 48 - tube collecteur collecteur de capuchon de tube cyclonique à plasma

49 - orifice tangentiel à la paroi du capuchon de tube cyclonique à plasma

50 - capuchon de tube cyclonique à plasma

51 - étage gazéifieur 52 - étage gazéifieur

53 - étage gazéifieur

54 - jupe

55 - lames verticales disposées en bord de la jupe

56 - cône de collecte disposé en fin du tube collecteur 57 - tube collecteur

58 - coiffe/bouchon

59 - conduit de la coiffe

60 - aubes creuses de coiffe formant des conduits

61 - hélice ou vis sans fin et sans âme à paroi creuse 62 - réacteur de gazéification tube

63 - échangeur thermique du réacteur de gazéification tube linéaire

64 - paroi creuse de la vis sans fin du réacteur de gazéification tube linéaire

65 - trous percés régulièrement dans la paroi creuse de la vis sans fin du réacteur de gazéification tube linéaire 66 - unité d’extraction du réacteur de gazéification tube linéaire

67 - filtre cylindrique

68 - vanne Tesla formée par une série de tubes en anse de tasse et deux filtres cylindriques

69 - vis sans fin creuse 70 - broyeur à moyeu centrai creux

71 - réaction a,b,c,d,e

72 - équilibrage énergétique de la combinaison de réactionnelle (a,b,c,d,e) avec EXT : énergie extérieur : solaire, nucléaire, géothermie ou tout autre énergie 73 - cycle du carbone pour recyclage du CO2 et production de H2

74 - vis sans fin ou toboggan pour alimentation de l'entrée tangentielle, éventuellement mobile et couplé au tube réactionnel 1.

75 - température de fonctionnement d’un gazéifieur cyclonique 76 - réacteur de gazéification/gazéifieur cyclonique - modélisation thermique Sol id Works®

77 - tube réactionnel Carbure de silicium

78 - tube réactionnel Quartz 79 - solénoïde refroidi eau

80 - eau de refroidissement

81 - flamme de chauffage thermique

82 - down Stream

83 - magnétron 84 - réfrigérant

85 - ballon

86 - détecteur CO

87 - sortie Gaz

88 - entrée mélange gaz C0/H20 ou Spray H20 à gaz moteur CO 89 - jonction zirconium céramique