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La présente invention se rapporte au procédé de,transfor- mation, par combustion partielle, d'hydrocarbures en hydrocarbures moins saturés, en particulier l'acétylène.
Les fours habituellement utilisés à cet effet comprennent, comme parties essentielles, une chambre de mélange pour la mise en contact intime de l'hydrocarbure de départ, gazeux ou vaporisé et du comburant, le plus souvent de l'oxygène, le brûleur constitué par un distributeur à gaz à orifices multiples, et la chambre de combustion..
Les flammes individuelles, qui prennent naissance à la sortie de chaque orifice du distributeur, forment, en se réunissant, une seule flamme de combustion. Les produits gazeux formés par cette
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combustion sont refroidie brusquement, afin d'arrêter la-réaction au stade d'équilibre choisi.
Pendant longtemps, on a utilisé des distributeurs en matière céramique et réfractaire. Cependant, par suite des temp @ tures élevées auxquelles sont soumis les brûleurs, notammentà Leur extrémité du côté de la chambre de combustion, il se produit un délitement de ces matériaux réfractaires. D'autre part, afin d'éviter un allumage prématuré du mélange gazeux réactionnel, par retour de flamme, que l'échauffement exagéré des brûleurs risque de provoquer, on doit imprimer à ce mélange une vitesse élevée de passage à travers les canaux de distribution, rendant ainsi diffioile le maintien, d'une flamme stable dans la chambre de combustion.
Pour éviter ces inconvénients, on a déjà proposé des brûleurs métalliques à refroidissement par l'eau, utilisant en cela une technique généralement employée dans les brûleurs de fours métallurgiques.
Dans le cas de la combustion partielle d'hydrocarbures en acétylène, où, pour atteindre une température élevée dans la chambre de combustion et réduire la consommation en oxygène, on a avantage à préchauffer les réactifs, à une température devant cependant rester inférieure à la température d'ignition spontanée, la circula- tion d'un fluide réfrigérant autour des canaux du distributeur conduit à un refroidissement du mélange gazeux réactionnel.
D'après la présente invention, on remédie à cet inconvé- nient, en effectuant, autour des canaux du distributeur métallique, une circulation de fluide maintenu à température pratiquement égale ou très voisine de la température du mélange réactgionnel préchauffé et dont la conductibilité thermique est suffisamment élevée pour éviter toute surchauffe du distributeur et, par conséquent, un retour de flamme dans la chambre de mélange.
Pour des températures de préchauffage du mélange réaction- nel ne dépassant pas 400 . on utilise de préférence, du phosphate tricrésylique ou un mélange de biphényle et d'oxyde de biphényle (connu commercialement sous le nom de Dowtherm), que 1 on fait
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circuler sous pression autour des oanaux de distribution du mélange gazeux réactionnel et en sens perpendiculaire à la direction de ces derniers.
Pour des températures plus élevées de préchauffage, on assure autour du' distributeur une circulation oontinue de sodium liquide ou de tout autre fluide dont la température d'ébullition est supérieure à la température de préchauffage du mélange gazeux réactionnel.
En jouant ainsi le rôle de volant thermique, ce fluide sous pression permet de maintenir, à une température pratiquement constante, le mélange gazeux réactionnel passant de la chambre de mélange à la chambre de combustion, et d'éviter ainsi une ignition spontanée, conditions qui permettent de réduire la consom- mation en oxygène et d'assurer la continuité du procédé.
L'exemple suivant illustre, sans la limiter, la présente invention appliquée à la combustion partielle de méthane avec production de 1 tonne d'acétylène.
Dans une chambre de mélange , on met en contact intime
7. 289 m3N d'une fraction de gaz de fours à coke, à 88 % de méthane, préchauffé à 400 C. et 5.625 kg. d'oxygène (calculé en oxygène 100-%) préchauffé à 400 C. Avant entrée dans la chambre de combustion, le mélange gazeux, à une température de 345 0., traverse, sans subir de refroidissement, les canaux d'un distributeur métallique, parcouru, sur toute la longueur de ces canaux, par un courant transversal d'un mélange de 73,5 p. d'oxyde de diphényle et 26,5 parties de diphényle, à une pression de 7 ata.
Si on utilise, par contre, une circulation d'eau sous pression, seulement à l'extrémité du distributeur, le mélange gazeux traversant le distributeur est refroidi de 345 0. à 260 C., et les quantités de combustible et comburant à mettre en oeuvre sont alors les suivantes, pour l'obtention de 1 tonne d'acétylène: fraction méthanique: 7. 495 m3N oxygène (à 100%): 5. 865 kg.
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The present invention relates to the process for the transformation, by partial combustion, of hydrocarbons into less saturated hydrocarbons, in particular acetylene.
The ovens usually used for this purpose comprise, as essential parts, a mixing chamber for bringing the starting hydrocarbon, gaseous or vaporized, into intimate contact with the oxidizer, most often oxygen, the burner consisting of a multi-port gas distributor, and combustion chamber.
The individual flames, which originate at the exit of each orifice of the distributor, form, on coming together, a single combustion flame. The gaseous products formed by this
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combustion are suddenly cooled, in order to stop the reaction at the chosen equilibrium stage.
For a long time, ceramic and refractory material distributors have been used. However, as a result of the high temperatures to which the burners are subjected, in particular at their end on the side of the combustion chamber, a disintegration of these refractory materials occurs. On the other hand, in order to avoid premature ignition of the reaction gas mixture, by flashback, which the excessive heating of the burners may cause, we must impart to this mixture a high speed of passage through the distribution channels. , thus making it difficult to maintain a stable flame in the combustion chamber.
To avoid these drawbacks, water-cooled metal burners have already been proposed, thereby using a technique generally employed in the burners of metallurgical furnaces.
In the case of the partial combustion of hydrocarbons into acetylene, where, in order to reach a high temperature in the combustion chamber and reduce the oxygen consumption, it is advantageous to preheat the reactants, at a temperature which must however remain below the temperature of spontaneous ignition, the circulation of a refrigerant fluid around the channels of the distributor leads to cooling of the reaction gas mixture.
According to the present invention, this drawback is remedied by effecting, around the channels of the metal distributor, a circulation of fluid maintained at a temperature substantially equal to or very close to the temperature of the preheated reaction mixture and of which the thermal conductivity is high enough to prevent overheating of the dispenser and therefore backfire in the mixing chamber.
For reaction mixture preheating temperatures not exceeding 400. Preferably, tricresyl phosphate or a mixture of biphenyl and biphenyl oxide (known commercially under the name of Dowtherm) is used, which is made
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circulate under pressure around the distribution channels of the reaction gas mixture and in a direction perpendicular to the direction of the latter.
For higher preheating temperatures, a continuous circulation of liquid sodium or of any other fluid whose boiling point is higher than the preheating temperature of the reaction gas mixture is ensured around the distributor.
By thus playing the role of thermal flywheel, this pressurized fluid makes it possible to maintain, at a practically constant temperature, the reaction gas mixture passing from the mixing chamber to the combustion chamber, and thus to avoid spontaneous ignition, conditions which make it possible to reduce oxygen consumption and ensure the continuity of the process.
The following example illustrates, without limiting it, the present invention applied to the partial combustion of methane with the production of 1 ton of acetylene.
In a mixing chamber, we put in intimate contact
7. 289 m3N of a fraction of coke oven gas, 88% methane, preheated to 400 C. and 5.625 kg. of oxygen (calculated as 100-% oxygen) preheated to 400 C. Before entering the combustion chamber, the gas mixture, at a temperature of 345 ° C., passes through, without undergoing cooling, the channels of a metal distributor , traversed, over the entire length of these channels, by a transverse current of a mixture of 73.5 p. of diphenyl ether and 26.5 parts of diphenyl at a pressure of 7 ata.
If, on the other hand, a circulation of water under pressure is used, only at the end of the distributor, the gas mixture passing through the distributor is cooled from 345 ° C. to 260 ° C., and the quantities of fuel and oxidizer to be put in work are then as follows, to obtain 1 ton of acetylene: methane fraction: 7,495 m3N oxygen (at 100%): 5,865 kg.