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Procédé pour l'utilisation du méthane.
Le méthane,qui constitue le gaz hydrocarbure le plus commun, soit qu'on le trouve à l'état de gaz naturel s'échappant du sol dans les terrains carbonifères ou pétrolières, soit qu'il forme la partie la plus importante (après l'hydrogène) des gaz de distil- lation de la houille, soit qu'il résulte de toute autre réaction chimique naturelle ou artificielle, n'a encore été utilisé indus- triellement que par combustion aussi complète que possible pour l'éclairage et le chauffage ou par chloruration.
On a bien indiqué sa transformation en alcool méthylique ou formaldéhyde par oxydation plus ou moins ménagée par l'action de l'oxygène moléculaire mais ce procédé n'a pas abouti jusqu'ici à des résultats industriels sous la forme où il a été proposé.
Or,on a trouve,par la présente invention,un procédé indirect mais sûr pour réaliser avec le méthane une combinaison chimique de grande valeur.A cet effet,le méthane est d'abord brûlé incomplète- ment par un volume d'oxygène égal ou très légèrement supérieur à la moitié de son propre volume; on obtient ainsi la combustion
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incomplète représentée par l'équation :
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(1) OH4t-1/20 = 00 -t- 2 H-r-lJ.t4 calories et le mélange (C0-<-3 H2) ainsi obtenu est utilisé lui- même pour la production de l'alcool méthylique ou des composés oxygénés du carbone homologues par catalyse sous pression, suivant des procédés connus, selon des ré- actions représentées par une équation de la forme
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(2 ) nC0 -rnH2 C n H 2n2 ,0 + (n-l) R 2. 0 qui, pour n = 1, foutnit l'alcool méthylique, de sorte qu'on se trouve avoir réalisé, en deux stades, la réac- t ion :
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z ) noH + n/P.02 = u R 0 +- (n-l) x o qui, pour n m 1, donne OH4:-I- 1/2 02 m 4'T40 (alcool méthy- lique) réaction dont il a été question précédemment mais qui ne peut être réalisée directement sans certaines difficultés pratiques! des pas sérieuses .
Pour obtenir régulièrement la combustion incomplète
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du méthane suivant l'ëqu.--ation (1), certaine.-précautions spéciales sont à prendre, selon la présente invention ; en particulier, il convient que cette combustion s'opère en présence d'une masse maintenue à très haute tempéra- ture (1.000 C.
environ) de façon à éviter que 1* oxygène ne se combine de préférence à l'hydrogène pour donner de la vapeur d'eau avec dépôt de carbone ou que, d'autre part, le carbone ne s'oxyde à l'état d'acide carbonique plutôt que d'oxyde decarbone ,Pour éviter ces deux in- convénients le moyen le plus pratique consiste à injecter le mélange des deux gaz (méthane et oxygène) dans les proportions précédemment indiquées, sur une masse incan- descente qui pourra être constituée par une substance réfractaire quelconque mais qui sera, de préférence, formée d'un produit combustible solide tel que du bois, du charbon de bois, de la houille mais plutôt de ooke de houille.
Les gaz traversent cette masse incandescente sur une épaisseur convenable (0,50 m. à 0,75 m. par exem-
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ple)et, de préfère,ce, dans le sens horizontal, entre deux ouvertures placées symétriquement à la base d'un récipient, aussi volumineux qu'on voudra, dans lequel sera contenu le combustible, par exemple le coke.
On recueillera ainsi, à l'ouverture de sortie des gaz, un produit gazeux répondant très sensiblement à la composi- tion indiquée de deux volumes d'hydrogène pour un volume d'oxyde de carbone et porté à une température de 800 à
1.000 c environ ; s'il y a un petit excès d'oxyde de carbone, il sera facile de le compenser, le cas échéant, par une addition correspondante d'hydrogène, provenait soit d'une autre source soit du traite.nent par tout procédé connu de tout ou partie du gaz primitivement obtenu.
La chaleur dégagée par la combustion, même incom- plète, du méthane suffira, en général, pour compenser les pertes de calorique et maintenir la masse (coke) à l'incandescence C'est pour le cas ou il n'en serait pas ainsi qu'il convient de constituer cette masse par un combustible car il suffit alors d'augmenter légèrement en conséquencedans le gaz insufflé, la proportion d'o xygène, quitte à accroître proportionnellement la pro- portion d'hydrogène d'appoint ,
A ce point de vue, il sera avantageux de chauffer préalablement les gaz employés (méthane et oxygène) à la plus haute température possible, de préférence par échange de températures avec les gaz chauds sortant de l'appareil.
On pourra, d'autre part, empêcher l'échauf fement exagéré des tuyères d'injection du mélange de ces gaz par circulation d'eau autour de ces tuyères .
Le coke (ou le combustible employé pour constituer la masse incandescente) servira, en même temps, pour compenser, par combustion d'une fraction correspondante, les pertes de calorique qui pourraient se produire mais qui devront, si l'opération est bien conduite, être très faibles de sorte que' la quantité de combustible ainsi
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consommée sera très minime .
Quand aux cendres ainsi engendrées par cette com- bustion, elles pourront soit être entraînées par le courant gazeux (et être retenues ensuite par des procédés connus) soit fondues directement dans l'appareil par une injection périodique d'un excès d'oxygène et retirées sous forme liquide par une tubulure convenablement placée à la base du récipient de combustible ,Dans ce dernier cas, il conviendra de mélanger un peu de fondant suivant la composition des cendres du combustible employé .
Dans le cas où, comme cela se produit quelquefois dans la synthèse catalytique des alcools à haute tempé- rature, il se formerait de nouvelles quantités de méthane au cours de l'opération de combinaison de l'oxyde de! carbone et de l'hydrogène, ce méthane pourrait, après séparation par tous procédés connus (par exemple la liquéfaction partielle) être traité comme il a été dit ,précédemment pour, reconstituer du mélange d'hydrogène et d'oxyde de carbone .
REVENDICATIONS 1 ) Procédé d'utilisation du méthane par transfor- mation en composé hydro-oxygéné du carbone caractérisé en ce qu'il oonsiste d'abord à effectuer une combustion incomplète du méthane de manière à obtenir un mélange gazeux contenant approximativement deux molécules d'hy drogène pour une molécule d'oxyde de carbone, puis à combiner cet hydrogène et cet oxyde de carbone par tous procédés connus, par exemple par catalyse sous pression, pour obtenir un ou des produits hydro-oxygénés du car- bone .
2 ) Procédé suivant 1 caractérisé en ce que la combustion incomplète du méthane est effectuée en pré- sence d'une masse réfractaire maintenue à très haute température, par exemple environ 1,000 C.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process for the use of methane.
Methane, which is the most common hydrocarbon gas, either found in the form of natural gas escaping from the ground in carboniferous or oil-bearing lands, or that it forms the most important part (after l 'hydrogen) from coal distillation gases, whether resulting from any other natural or artificial chemical reaction, has not yet been used industrially except by as complete combustion as possible for lighting and heating. or by chlorination.
Its transformation into methyl alcohol or formaldehyde by oxidation more or less controlled by the action of molecular oxygen has been clearly indicated, but this process has so far not led to industrial results in the form in which it has been proposed.
Now, by the present invention, we have found an indirect but safe process for producing a valuable chemical combination with methane. To this end, the methane is first incompletely burnt by an equal or equal volume of oxygen. very slightly more than half of its own volume; we thus obtain combustion
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incomplete represented by the equation:
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(1) OH4t-1/20 = 00 -t- 2 Hr-lJ.t4 calories and the mixture (C0 - <- 3 H2) thus obtained is itself used for the production of methyl alcohol or oxygenates homologous carbon by pressure catalysis, according to known methods, according to reactions represented by an equation of the form
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(2) nC0 -rnH2 C n H 2n2, 0 + (nl) R 2. 0 which, for n = 1, foutnit methyl alcohol, so that we happen to have carried out, in two stages, the reaction t ion:
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z) noH + n / P.02 = u R 0 + - (nl) xo which, for nm 1, gives OH4: -I- 1/2 02 m 4'T40 (methyl alcohol) reaction of which it has been question previously but which cannot be carried out directly without certain practical difficulties! serious steps.
To regularly obtain incomplete combustion
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methane according to equ .-- ation (1), certain.-special precautions are to be taken according to the present invention; in particular, this combustion should take place in the presence of a mass maintained at a very high temperature (1,000 C.
approximately) so as to avoid that oxygen preferably combines with hydrogen to give water vapor with carbon deposition or, on the other hand, carbon oxidizes in the state of. carbonic acid rather than carbon oxide, To avoid these two drawbacks the most practical way consists in injecting the mixture of the two gases (methane and oxygen) in the proportions previously indicated, on a glowing mass which can be constituted by any refractory substance but which will preferably be formed of a solid combustible product such as wood, charcoal, coal, but rather coal ooke.
The gases pass through this incandescent mass to a suitable thickness (0.50 m. To 0.75 m. For example
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ple) and, preferably, in the horizontal direction, between two openings placed symmetrically at the base of a container, as large as you want, in which the fuel will be contained, for example coke.
At the gas outlet opening, a gaseous product will thus be collected which very substantially corresponds to the indicated composition of two volumes of hydrogen for one volume of carbon monoxide and brought to a temperature of 800 to
1,000 c approximately; if there is a small excess of carbon monoxide, it will be easy to compensate for it, if necessary, by a corresponding addition of hydrogen, either from another source or from treatment by any known method of all or part of the gas originally obtained.
The heat given off by the combustion, even incomplete, of methane will generally suffice to compensate for the loss of heat and to keep the mass (coke) incandescent. This is the case where it would not be so that it is advisable to constitute this mass by a fuel because it is then sufficient to increase slightly consequently in the blown gas, the proportion of oxygen, even if it means proportionally increasing the proportion of make-up hydrogen,
From this point of view, it will be advantageous to first heat the gases used (methane and oxygen) to the highest possible temperature, preferably by temperature exchange with the hot gases leaving the device.
On the other hand, it is possible to prevent the exaggerated heating of the injection nozzles of the mixture of these gases by circulating water around these nozzles.
The coke (or the fuel used to constitute the incandescent mass) will serve, at the same time, to compensate, by combustion of a corresponding fraction, the losses of caloric which could occur but which will have, if the operation is well carried out, be very low so that 'the amount of fuel as well
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consumed will be very minimal.
As for the ashes thus generated by this combustion, they can either be entrained by the gas current (and then be retained by known methods) or melted directly in the apparatus by a periodic injection of an excess of oxygen and withdrawn. in liquid form by a pipe suitably placed at the base of the fuel container. In the latter case, a little flux should be mixed according to the composition of the ash of the fuel used.
In the event that, as sometimes occurs in the catalytic synthesis of alcohols at high temperature, new amounts of methane are formed during the process of combining the oxide of! carbon and hydrogen, this methane could, after separation by any known process (for example partial liquefaction) be treated as has been said previously to reconstitute a mixture of hydrogen and carbon monoxide.
CLAIMS 1) Method of using methane by transformation into hydro-oxygenated carbon compound, characterized in that it oonsiste first of all to carry out incomplete combustion of methane so as to obtain a gas mixture containing approximately two molecules of hy drogen for a carbon monoxide molecule, then in combining this hydrogen and this carbon monoxide by any known process, for example by pressure catalysis, to obtain one or more hydro-oxygenated carbon products.
2) Process according to 1 characterized in that the incomplete combustion of methane is carried out in the presence of a refractory mass maintained at very high temperature, for example approximately 1.000 C.
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