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mars 1952, on propose un procédé pour produire des gaz pour synthèse et suivant lequel les hydrocarbures, auxquels sont . mélangés des véhicules gazeux d'oxygène (par exemple de
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i
La caractéristique de cette proposition antérieure réside dans des dispositions particulières' pour éviter une formation de suie et des retours de flamme et, à cet effet, on introduit les gaz de départ, en respectant une vitesse d'écoulement minimum et une température maximum, directement dans la chambre de réaction agissant catalytiquement. Un autre mode de réalisation de ce procédé consiste à ne pas introduire directement les participants à la réaction, c'està-dire les hydrocarbures et l'oxygène ou l'air dans la chambre de réaction agissant catalytiquement, mais de les faire passer d'abord sur un catalyseur ayant une. activité moindre ou dont l'activité augmente vers la chambre de réaction
(brevet autrichien n[deg.] 1&1.266 d'éppsé le 15 août 1954).
Les deux procédés fonctionnent d'une manière continue et?rempliasent de manière satisfaisante leur fonction en ce qui concerne l'exclusion de formation de suie et l'économie.
Pour la réalisation pratique de ces procédés, on introduit les participants à la réaction, comme déjà dit, à froid dans la chambre de réaction; les produits de réaction-
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la chaleur perdue des produits de réaction, il est avantageu� d'avoir recours à des dispositions spéciales, par exemple
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toutefois l'intervention d'appareils supplémentaires. De plus, le besoin en oxygène libre, pour la décomposition des hydrocarbures selon
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est plus grand que dans le cas de procédés pour lesquels les participants à la réaction sont chauffés préalablement.
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ticipants de la réaction, en échange de chaleur avec les ; produits de. réaction évacués, est possible théoriquement, mais impliquerait l'intervention: de vitesse d'écoulement trop élevées du point de vue économique si l'on veut éviter des réactions prématurées entre ;Les participants à la réaction .et, par conséquent, la formation de suie.
Un échange de chaleur entre les produits initiaux
et finaux peut, toutefois, être évité, en vue de simplifier l'installation par suppression des récupérateurs susdits des chaleurs perdues, quand on cesse de travailler d'une manière continue. A cet.effet,on a déjà intercalé la couche de 'catalyseur de la zone de réaction entre deux zones de préchauffage et on a inversé le sens de l'écoulement des participants à la réaction à des intervalles périodiques. La zone de préchauffage, constituée par un lit de granules, transmet la chaleur des produits de réaction évacués, par accumulation^ aux participants à la réaction. Ce procédé connu n'a toutefois pas pu être appliqué dans le cas d''une décomposition exothermique d'hydrocarbures gazeux avec de l'oxygène libre, car, par le préchauffage du mélange des participants à la réaction il se produit une transformation prématurée de ceux-ci avec formation de suie.
Pour un procédé antérieur, oui s'occupe de la réaction de gaz contenant des hydrocarbures avec de l'oxygène,
on a déjà proposé d'établir, au-dessus et au-dessous de la chambre de réaction, des régénérateurs en vue d'améliorer le bilans thermique du procédé, l'amenée des gaz contenant du carbone étant périodiquement inversée. Les régénérateurs sont constitués par des empilages de briques creuses et ne
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que les gaz contenant l'oxygène sont introduits seulement dans la zone de réaction sans être préchauffés. Un. réchauffage simultané des gaz contenant du carbone en mélange avec l'oxygène ne serait pas possible dans ces régénérateurs à cause de la combustion partielle qui se produirait ainsi et de la séparation thermique de suie qui en résulterait.
Les dispositions, décrites dans les brevets autri-
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d'écarter l'inconvénient de la formation de suie dans les zones chaudes en amont de la zone de réaction en établissant des couches de catalyseurs ayant une activité et une granulométrie différentes' entre la zone de réaction et l'orifice par lequel sont admis les participants à la réaction, ceux-
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mélangés et froids, de sorte que des réactions partielles ont lieu au catalyseur faiblement actif dans.la partie chau-
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qu'au contact du catalyseur actif .dans la, chambre de réaction
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procédé antérieur de manière telle qu'en établissant des accumulateurs de chaleur de part et d'autre de la zone de
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en soi, du sens d'écoulement dans le four de réaction, la teneur calorifique des produits de réaction évacués soit transmise, en plus grande partie, à tous les participants de la réaction. Les couches, prévues pour l'accumulation de chaleur, sont constituées avantageusement en une matière
granuleuse ayant la même composition que la matière de sup- <EMI ID=13.1>
aux températures élevas, un catalyseur constitué par de l'oxyde de magnésium, sur la surface duquel est réparti du ,nickel finement divisé, a donné de bons résultats. On utilise
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grillée dans un four rotatif, ce c ui est, en coutre, avantageux à cause du poids spécifique important et de la chaleur spécifioue élevée. Par ces dispositions, on utilise l'action catalytique des matières détachées par frottement du catalyseur, qui sont riches en substance activante, par exemple en nickel. La poussière du catalyseur est entraînée par le courant gazeux dans les deux zones de préchauffage et y adhère,
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vant au transfert de- la chaleur est ainsi faiblement active, de la manière désirée, à proximité de la zone de réaction.
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four de réaction au passage du gaz et de la durée d'une pério <EMI ID=17.1> sont déterminantes. Pour une durée de la période de ;� à 10
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.Pour 'viter la formation de suie, on constitue la zone de préchauffage de manière telle qu'elle soit faiblement* <EMI ID=19.1>
lui-même, on doit tenir comote de' l'agrandissement de la zone d'allumage et de 1'froissement de la vitesse d'alluma-
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entre -10 et +50[deg.] et est donc généralement inférieure à la limite d'allumage supérieure. Par suite du préchauffage, le mélange arrive dans la zone d'allumage, il se produirait déjà, dans la zone de préchauffage, une transformation plus importante si la vitesse d'écoulement n'était pas plus grande
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rieure à la vitesse d'allumage, la zone de réaction s'agrandit nar une partie des zones de préchauffage; et les gaz scindés sortiraient 'du four à une température plus élevée aue prévue si l'on n'évitait pas cet accroissement de température -car une adaptation des sections transversales du four aux températures de préchauffage existantes et aux vitesses d'allumage ainsi produites.
, Le préchauffage des participants de la réaction, obtenu par les couches régénératrices, jusqu'à la température de réaction donne lieu à des températures de sortie de 100
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à l'aide des moyens les plus simples et sans avoir recours à des récupérateursat chaudières chauffés par la chaleur
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élevé que possible. En même temps, on diminue, par le préchauffage des participants à la réaction, le besoin en oxygène pour la décomposition des hydrocarbures, car la chaleur de réaction, selon l'équation (1) est suffisante pour compenser les pertes de chaleur ou même un peu supérieure à celles-ci, de sorte qu'on peut ajouter de la vapeur d'eau à la place de l'oxygène libre. Le point de rosée du mélange des
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four de réaction, cet accroissement s'étant limita, pratiqua-ment, que par la dépense d'énergie, économiquement admissible, pour vaincre la résistance du four.
Le dessin ci-annexé montre, schématiquement, une installation convenant à la mise en oeuvre de l'invention.
<EMI ID=26.1> 2 constituée par une couche ou un lit de catalyseur fortement activé. De part et d'autre de cette zone de réaction se trouvent les zones de préchauffage 3 formées nar un catalyseur faiblement actif et les zones de préchauffage 4 ne contenant pas de catalyseur. Dans les mélangeurs 5, qui se trouvent respectivement aux deux côtés du four de scission, on introduit en 6 des hydrocarbures gazeux et en 7 de l'air ou un mélange air-oxygène. Les produits de réaction quittent le four de scission en 8. La forme du revêtement interne maçonné du four de scission tient compte de l'exigence que la vitesse d'écoulement soit supérieure à la vitesse d'allumage, résultant du préchauffage, du mélange gaz-air-oxygène utilisé.
Quand la zone de réaction 2 a été amenée à la température de réaction, à l'aide de la chambre de réchauffage 9, on oubre les obturateurs 12, 14, 16, alors que les obturateurs 11,
13, 15, 17 sont fermés, et on règle, à l'aide des obturateurs réglables 19 et 21, la quantité de gaz, contenant les hy-
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en 7. Quand le balayage du four a eu lieu, on ouvre l'obturateur 10 et on ferme l'obturateur 12. Aussi longtemps qu'une teneur en oxygène de 0,1 à 0,2/j dans le gaz de scission n'est pas gênante, la manoeuvre des obturateurs 12 et 13 pour le gaz de balayage n'est pas nécessaire. Si, par le préchauffage, un abaissement de l'alimentation en oxygène, au-dessous de la limite théorique, devient possible, on peut
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tion. Après une période déterminée, environ 2 à 10 minutes.,
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March 1952, a process is proposed for producing synthesis gases and according to which hydrocarbons, which are. mixed gaseous oxygen vehicles (e.g.
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The characteristic of this previous proposal resides in particular provisions' to avoid a formation of soot and flashbacks and, for this purpose, the starting gases are introduced, while respecting a minimum flow rate and a maximum temperature, directly in the reaction chamber acting catalytically. Another embodiment of this process consists in not directly introducing the participants in the reaction, i.e. the hydrocarbons and oxygen or air into the reaction chamber acting catalytically, but to pass them from first on a catalyst having a. decreased or increased activity towards the reaction chamber
(Austrian patent n [deg.] 1 & 1,266 from August 15, 1954).
Both methods operate continuously and satisfactorily fulfill their function with respect to soot formation exclusion and economy.
For the practical realization of these processes, the participants in the reaction are introduced, as already mentioned, cold into the reaction chamber; reaction products-
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the waste heat of the reaction products, it is advantageous � to have recourse to special arrangements, for example
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however, the intervention of additional devices. In addition, the need for free oxygen, for the decomposition of hydrocarbons according to
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is greater than in the case of processes in which the reaction participants are preheated.
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ticipants of the reaction, in exchange of heat with the; products of. reaction evacuated, is theoretically possible, but would involve the intervention: of too high flow velocities from an economic point of view if one wants to avoid premature reactions between; The participants in the reaction. and, consequently, the formation of soot.
Heat exchange between the initial products
and final can, however, be avoided, in order to simplify the installation by eliminating the aforementioned recoverers of the lost heat, when one ceases to work in a continuous manner. For this purpose, the catalyst layer of the reaction zone has already been interposed between two preheating zones and the direction of flow of the reaction participants has been reversed at periodic intervals. The preheating zone, formed by a bed of granules, transmits the heat of the evacuated reaction products by accumulation to the participants in the reaction. However, this known process could not be applied in the case of an exothermic decomposition of gaseous hydrocarbons with free oxygen, because, by preheating the mixture of the participants in the reaction, a premature transformation of these with soot formation.
For an earlier process, yes deals with the reaction of gas containing hydrocarbons with oxygen,
it has already been proposed to establish, above and below the reaction chamber, regenerators with a view to improving the thermal balance of the process, the supply of gases containing carbon being periodically reversed. The regenerators are made up of piles of hollow bricks and do not
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that the oxygen-containing gases are introduced only into the reaction zone without being preheated. Simultaneous reheating of the gases containing carbon mixed with oxygen would not be possible in these regenerators because of the partial combustion which would thus occur and the thermal separation of soot which would result.
The arrangements, described in Austrian patents
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to eliminate the disadvantage of the formation of soot in the hot zones upstream of the reaction zone by establishing layers of catalysts having different activity and particle size between the reaction zone and the orifice through which the particles are admitted participants in the reaction, those
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mixed and cold, so that partial reactions take place with the weakly active catalyst in the hot part.
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only in contact with the active catalyst in the reaction chamber
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prior method such that by establishing heat accumulators on either side of the zone of
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Per se, from the direction of flow in the reaction furnace, the calorific content of the discharged reaction products is transmitted, to a large extent, to all participants of the reaction. The layers, intended for the accumulation of heat, are advantageously made of a material
granular having the same composition as the substrate <EMI ID = 13.1>
at elevated temperatures, a catalyst consisting of magnesium oxide, on the surface of which finely divided nickel is distributed, has given good results. We use
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roasted in a rotary oven, this cooking is advantageous because of the high specific weight and the high specific heat. By these arrangements, the catalytic action of the materials detached by friction from the catalyst, which are rich in activating substance, for example nickel, is used. The catalyst dust is entrained by the gas stream in the two preheating zones and adheres to them,
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Before heat transfer is thus weakly active, as desired, near the reaction zone.
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reaction furnace to the passage of gas and the duration of a period <EMI ID = 17.1> are decisive. For a period of; � to 10
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To avoid the formation of soot, the preheating zone is formed in such a way that it is weakly * <EMI ID = 19.1>
itself, one must take note of the enlargement of the ignition zone and the increase in the rate of ignition.
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between -10 and +50 [deg.] and is therefore generally lower than the upper firing limit. As a result of preheating, the mixture arrives in the ignition zone, a greater transformation would already take place in the preheating zone if the flow velocity were not greater
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higher at the ignition speed, the reaction zone enlarges nar part of the preheating zones; and the split gases would exit the furnace at a higher temperature than expected if this increase in temperature was not avoided - by adapting the cross sections of the furnace to existing preheating temperatures and the firing rates thus produced.
, The preheating of the reaction participants, achieved by the regenerative layers, to the reaction temperature results in exit temperatures of 100
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using the simplest means and without resorting to heat-heated boiler recuperators
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high as possible. At the same time, by preheating the participants in the reaction, the oxygen requirement for the decomposition of the hydrocarbons is reduced, because the heat of reaction, according to equation (1) is sufficient to compensate for heat losses or even a slightly higher than these, so that water vapor can be added instead of free oxygen. The dew point of the mixture of
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reaction furnace, this increase being limited, practically, only by the expenditure of energy, economically admissible, to overcome the resistance of the furnace.
The attached drawing shows, schematically, an installation suitable for implementing the invention.
<EMI ID = 26.1> 2 consisting of a layer or a bed of strongly activated catalyst. On either side of this reaction zone are the preheating zones 3 formed by a weakly active catalyst and the preheating zones 4 not containing catalyst. In the mixers 5, which are located respectively on both sides of the splitting furnace, gaseous hydrocarbons are introduced at 6 and at 7 air or an air-oxygen mixture. The reaction products leave the 8-split furnace. The shape of the internal masonry lining of the split furnace takes into account the requirement that the flow rate be greater than the ignition rate, resulting from preheating, of the gas mixture. -air-oxygen used.
When the reaction zone 2 has been brought to the reaction temperature, with the aid of the heating chamber 9, the shutters 12, 14, 16 are obstructed, while the shutters 11,
13, 15, 17 are closed, and the quantity of gas containing the hy-
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in 7. When the sweeping of the furnace has taken place, the shutter 10 is opened and the shutter 12 is closed. As long as an oxygen content of 0.1 to 0.2 / d in the cleavage gas n 'is not a problem, the operation of the shutters 12 and 13 for the purging gas is not necessary. If, by preheating, a reduction in the oxygen supply below the theoretical limit becomes possible, it is possible
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tion. After a fixed period, about 2 to 10 minutes.,