Procédé pour traiter un courant de gaz naturel.
La présente invention concerne l'utilisation d'un gaz
naturel comme combustible pour la production de chaleur et/ou d'éner-
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quide à un état gazeux et la régénération du gaz naturel afin de
diminuer le pouvoir calorifique (indice BTU par unité de volume) et modifier le poids spécifique des vapeurs de gaz naturel afin de satisfaire aux normes existantes.
On trouve du gaz naturel dans certains endroits en quantités considérablement supérieures à la demande locale, tandis que la quantité de gaz naturel disponible ailleurs est notablement trop faible. Cela étant, une grande industrie s'est développée pour transpor-,
ter du gaz naturel de la source de gaz aux régions qui en sont dépour-;
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de fa�on économique au moyen d'une canalisation ou l'équivalent dans laquelle le transfert est effectué en laissant le gaz à l'état gazeux. Lorsque la région dépourvue est plus ou -,:oins isolée ou lorsque la source de gaz et la région dépourvue sont séparées par une grande étendue d'eau, le transfert par canalisation devient impossible. Dans ce dernier cas, une industrie est actuellement en cours de développement pour liquéfier le gaz naturel à la source et le transporter à l'état liquide jusqu'à la région dépourvue, ou le gaz naturel liqué-
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naturel de l'état gazeux à l'état liquide, il devient possible de transporter environ 600 fois plus de gaz dans un espace donné, ce qui rend le transport plus commode.
On effectue le transport du gaz naturel liquéfié dans de
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supérieure à la pression atmosphérique et à une température d'environ - 240 à -259[deg.]F (-151 à 163[deg.]C) . Cette dernière température représente le point d'ébullition du méthane à la pression atmosphérique. Cependant, comme le gaz naturel contient de petites quantités d'hydrocarbures plus lourds et à points d'ébulllition plus élevés tels que l'éthane, le propane, le butane et des produits analogues, le gaz liquéfié a une température d'ébullition légèrement supérieure, dépendant de la quantité hydrocarbures plus'lourds présente. La composition donnée ci-après à titre d'exemple est supposée être une analyse typique d'un gaz naturel. Il est clair que la composition peut varier, mais le méthane[deg.]constitue habituelle.nent la majeure partie du gaz.
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Un gaz naturel ayant l'analyse précitée ou une analyse semblable a un pouvoir calorifique largement supérieur aux nonnes d'un gaz destiné à être utilisé dans un équipement existant qui peut avoir été construit pour être utilisé avec le gaz précédemment disponible sur le territoire. Ainsi, en plus de la revaporisation du gaz liquéfié, il est souhaitable, de régénérer de préférence simultanément le gaz pour lui donner le pouvoir calorifique et le poids spécifique requis pour l'équipement utilisé dans le territoire à alimenter.
La présente invention a pour but de procurer un dispositif et un procédé pour revaporiser et régénérer le gaz naturel liquéfié afin de l'utiliser comme combustible pour la production de chaleur et/ou d'énergie.
Ces buts et d'autres encore ainsi que des avantages de la présente invention apparaîtront ci-après dans la description d'une forme d'exécution, donnée à titre d'exemple avec référence aux des-
<EMI ID=6.1> La figure 1 est une partie d'un schéma synoptique montrant une réalisation de la présente invention ; la figure 2 est une suite de l'extrémité droite de la figure 1, de sorte oue les figures 1 et 2 combinées constituent un schém:
synoptique complet montrant une réalisation de la présente invention:
la figure 3 est une partie d'un schéma synoptique représentant une variante de la présente invention , et, la figure 4 est un schéma synoptique montrant la mise en oeuvre de la présente invention.
Aux fins d'illustrer les concepts de la présente invention, on suppose que les normes pour le gaz à utiliser dans le territoire à alimenter correspondent à un gaz présentant un pouvoir calorifique
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décrits ci-après pour régler le poids spécifique du gaz et pour diminuer son pouvoir calorifique par unité de volume peuvent être utilisés pour revaporiser du gaz naturel liquéfié et pour régénérer du gaz
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rifique sans sortir du cadre de la présente invention.
Suivant la pratique de la présente invention, on régénère ;
le gaz naturel jusqu'à lui donner le poids spécifique et le pouvoir calorifique voulu (indice BTU) en diluant les vapeurs de gaz naturel avec de l'air et avec de l'hydrogène comme éléments principaux, ainsi qu'avec des sous-produits d'oxyde de carbone et dènhydride carbonique du processus de régénération. L'hydrogène, qui a un poids spécifique de 0,07 peut être utilisé à des fins de dilution afin de diminuer le poids spécifique, mais les quantités requises pour réaliser une dilution avec de l'hydrogène seul sont insuffisantes pour réduire le pouvoir calorifique (indice BTU) du gaz mélangé jusqu'au niveau voulu. Ainsi, les concepts de la présente invention résident dans l'addition d'hydrogène et d'azote de l'air dans des proportions
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ques de pouvoir calorifique et de poids spécifique voulues, et dans le dispositif permettant une incorporation efficace et économique de ces éléments gazeux à partir de matières facilement disponibles. , Dans une forme d'exécution de la présente invention, ciaprès appelée "procédé à haute pression", le gaz naturel liquéfié est pompé des réservoirs d'emmagasinage dans la conduite 4 à une
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geur de chaleur ou vaporisateur approprié 6, représenté sur la figure 2. Le gaz naturel liquéfié amené au vaporisateur 6 a une température de -246[deg.]F (-155[deg.]C). Lorsque le gaz naturel liquéfié traverse le vaporisateur 6, une quantité de chaleur suffisante est transférée au gaz naturel par un cycle de propane fermé, comme décrit ci-après, pour assurer une revaporisation du gaz naturel. Cela étant, le gaz naturel qui sort du vaporisateur 6 à travers la conduite 8 est à l'état de vapeur et est de préférence chauffé dans une mesure telle
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lement remarquer que la chute de pression du gaz naturel qui s'écoule à travers le vaporisateur 6 est plutôt faible de sorte que la pres. sion du gaz contenu dans la conduite 8 est d'environ 180 livres/ pouce carré (12,6 kg/cm<2>).
On fait circuler du propane à travers le vaporisateur 6
et à travers un autre vaporisateur 10 par les conduites 12 et 14 de façon à transférer alternativement la chaleur au propane et du propane. On fait de préférence circuler le propane à travers les conduit
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samment de chaleur au propane lorsqu'il traverse le vaporisateur 10, ; pour que le propane passe dans la conduite 14 sous forme de vapeur, ; comme décrit ci-après. Lorsque le propane traverse le vaporisateur 6, la chaleur latente est transférée du propane au gaz naturel de sorte que le gaz naturel est revaporisé et le propane est condensé.
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que le vaporisateur 6 est placé.physiquement au-dessus du vaporisa- ; teur 10, on peut faire circuler du propane dans les conduites 12 et
14 par gravité, le propane condensé s'écoulant vers le bas du vapo-
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par la conduite 14 pour aboutir au vaporisateur 6.
Le courant de gaz naturel revaporisé qui s'écoule dans la conduite 8 en venant du vaporisateur 6 est subdivisé en trois courant séparés. Un courant de gaz régénérateur est dirigé dans une conduite
18, un courant de gaz combustible est dirigé dans une conduite 20, et un courant de gaz mélangé est dirigé dans une conduite 22. Comme l'indiquent les différents noms, le courant de gaz régénérateur est régénéré en un gaz à pouvoir calorifique faible servant de véhicule, le courant de gaz combustible est utilisé pour procurer de la chaleur pour la régénération du courant de gaz régénérateur, et le courant de gaz mélangé est utilisé pour être mélangé au gaz véhiculaire afin de former un gaz manufacturé présentant un pouvoir calorifiaue prédéterminé, comme décrit de façon détaillée ci-après.
Le courant de gaz régénérateur contenu dans la conduite 18 est d'abord mélangé à l'eau amenée dans la conduite 18 en provenance d'une conduite 24. L'eau initialement mélangée au courant de gaz régénérateur est de préférence à une température d'environ 95[deg.]F
(35[deg.]C) et a une pression suffisamment élevée pour pénétrer dans la conduite 18, telle qu'une pression de 200 livres/pouce carré (14 kg/
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duite 18 vers un préchauffeur approprié 26 où de la chaleur est appliquée au gaz et à l'eau pour vaporiser partiellement l'eau contenue dans le mélange. La chaleur est appliquée au mélange de gaz régénérateur et d'eau contenu dans le préchauffeur 26 par le gaz véhiculaire comme décrit de façon détaillée ci-après. Une analyse typique du mélange introduit dans la conduite 28 en provenance du préchauffeur
26 donne ce qui suit :
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On mélange ensuite de l'air au courant qui passe dans la conduite 28 pour fournir de l'azote et de l'oxygène au mélange de gaz et d'eau. L'air est fourni par un compresseur approprié 30 comportant un filtre 32, comme le montre la figure 1. Le compresseur élève la pression de l'air à 200 livres/pouce carré (14 kg/cm<2>), de
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La température de l'air doit être d'environ 240[deg.]F (115,6[deg.]C) pour assurer que la température du courant contenu dans la conduite 28 ne diminue pas. Une analyse typique du mélange de gaz et d'eau passant dans la conduite 28, après le mélange d'air provenant de la conduite 34, est la suivante :
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On fait passer le courant de gaz et d'eau mélangé à travers un échangeur de chaleur approprié 36 de gaçon à élever la température du courant jusqu'à environ 310[deg.]F (154[deg.]C) et on vaporise la <EMI ID=21.1>
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de façon détaillée ci-après. Le courant de gaz et d'eau mélangé qui quitte l'échangeur de chaleur 36 est amené par une conduite 40 à un autre préchauffeur 42 confie décrit sur la figure 1. Cependant, avant
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est encore mélangé avec le courant injecté dans la conduite 40 en provenance d'une conduite 44. Une quantité de vapeur substantielle est dirigée par la conduite 44 afin de se mélanger au courant conte-
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couse décrit ci-après, de façon à élever la température du courant de gaz et d'eau mélangé introduit dans le préchauffeur jusqu'à environ 1000[deg.]F (538[deg.]C). Cela étant, toute l'eau de la vapeur qui pénètre dans le préchauffeur 42 est vaporisée de façon à produire un gaz mélangé qui sort du préchauffeur 42 par la conduite 46. Le courant de gaz mélangé transporté dans la conduite 46 contient des quantités
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présente une analyse typique suivante :
(
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Il est également à remarquer que la pression du mélange n'est que légèrement réduite par son passage à travers le préchauffeur 42 de sorte que la pression du courant de gaz nélangé dans la
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courant de gaz mélangé est introduit cians les tubes du four régénérateur 38 de façon à produire une réaction des éléments du courant de gaz mélangé. Le four régénérateur 38 est de toute construction
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langé sous les conditions de température et de pression existantes. Par exemple, les tubes de réaction du four 38 peuvent contenir un catalyseur au nickel, ou un autre agent catalytique approprié, le courant de gaz mélangé étant amené aux tubes de réaction. On peut également remarquer que le courant de gaz combustible contenu dans la conduite 20 est brûlé dans le four régénérateur 38 de façon à fournir la chaleur nécessaire pour la réaction catalytique du courant de gaz mélangé. Le four 38 produit un gaz porteur ayant une température d'environ 1320[deg.]F (715[deg.]C) et contenant des quantités substantielles d'hydrogène, d'eau, d'azote, d'anhydride carbonique et d'oxyde de carbone ainsi qu'une proportion mineure des hydrocarbures qui ne sont pas convertis, avec une analyse typique du gaz sortant <EMI ID=29.1>
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majeure partie du néthane ainsi que tous les hydrocarbures plus lourds contenus dans le courant de gaz mélange a-iiené au four 38 sont
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est de produire un gaz véhiculaire dans lequel le volume est accru d'environ 140% par rapport au volume du courant de gaz mélangé introduit dans le four.
Le courant de gaz véhiculaire chaud contenu dans la condui-
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haut. Le gaz véhiculaire est ensuite envoyé par une conduite 50 vers un échangeur de chaleur de l'eau d'alimentation d'une chaudière 52 dans lequel l'eau d'alimentation de la chaudière amenée à une section de chaudière du four 38 est préchauffée comme décrit ci-après. La température du gaz porteur qui pénètre dans l'échangeur de chaleur 52 est d'environ 410[deg.]F (210[deg.]C) et le température du gaz véhiculaire qui sort de l'échangeur de chaleur 52 est d'environ 277[deg.]F (136,1[deg.]C).
Le gaz véhiculaire venant de l'échangeur 52 est amené par une conduite 54 à un refroidisseur approprié 56 (voir figure 2) dans
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et une partie de la vapeur contenue dans le courant de gaz porteur est condensée. Le refroidisseur 56 est de préférence refroidi par de l'air, quoiqu'on puisse utiliser tout autre agent approprié. Le cou- rant de gaz véhiculaire refroidi est envoyé du refroidisseur 56 dans
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peur et déchargé dans une conduite 60. ;
La vapeur restante constituant le courant de gaz véhiculai-
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le préchauffeur 26 afin de préchauffer le Mélange de gaz régénérateur et d'eau comme décrit plus haut. Le gaz véhiculaire est ensuite entraîné dans une conduite 64. vers un autre séparateur 66. La température du gaz véhiculaire envoyé au préchauffeur 26 est réduite jus-
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vapeur contenue dans le courant de gaz véhiculaire se condense. Ce condensat est séparé par un séparateur 66 et est déchargé dans une conduite 68.
Le courant de gaz véhiculaire est déchargé du haut du séparateur 66 et est entraîné dans une conduite 70 vers le vaporisateur de propane 10 afin de fournir de la chaleur au cycle de propane fermé, comme décrit plus haut. La température du gaz véhiculaire qui a traversé le vaporisateur de propane 10 est abaissée de 222[deg.]F
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santé est transférée du gaz véhiculaire au propane*pour revaporiser le gaz naturel liquéfié contenu dans le vaporisateur 6 comme décrit plus haut. Le gaz véhiculaire qui quitte le vaporisateur de propane
10 est entraîné dans une conduite 72 vers un échangeur de chaleur et séparateur combiné 74. On remarquera également que le courant de gaz mélangé envoyé dans la conduite 22 est introduit par le côté enveloppe du dispositif 74, tandis que le gaz porteur est envoyé dans les tubes du dispositif 74. Cela étant, le courant de gaz mélangé refroidit davantage le courant de gaz porteur et achève de condenser la vapeur du courant de gaz véhiculaire. Le condensat est soutiré de l'extrémité inférieure du dispositif 74 par une conduite de. décharge 76.
Le gaz véhiculaire qui sort de l'extrémité supérieure du dispositif 74 par une conduite 78 est mélangé au courant de gaz mélangé qui sort du côté enveloppe du dispositif 74- par une conduite
80 de façon à former le gaz manufacturé. Les courants contenus dans les conduites 78 et 80 se combinent dans une conduite 82 qui peut aboutir à une canalisation de transport ou à une installation utilisant le combustible, suivant que l'installation de la présente in-vention est située physiquement dans la région où le gaz manufacturé doit être utilisé ou en un endroit éloigné de la région d'utilisatior Dans une installation typique, le gaz manufacturé qui passe dans la conduite 82 a une pouvoir calorifique de 540 BTU et un poids spécifique de 0,6. A noter aussi que le gaz véhiculaire est détendu et
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à 100 livres/pouce carré (7 kg/cm ) en passant à travers le four 38 et les autres dispositifs pour aboutir à la conduite 82.
Comme indiqué plus haut, le four régénérateur 38 comporte une section de chaudière 84 (figure 1) servant à utiliser l'excès de chaleur développé dans le four. L'eau d'alimentation pour la chaudière 88 est pompée par une conduite 86 vers l'échangeur 52 de l'eau d'alimentation de la chaudière comme décrit plus haut, de sorte que la chaleur du gaz véhiculaire peut être utilisée pour préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière. Dans une installation typique, la température de l'eau d'alimentation de la chaudière peut être élevée d'environ 95[deg.]F (35[deg.]C) à environ 350[deg.]F (177[deg.]C) par passage à travers l'échangeur de chaleur 52. L'eau d'alimentation de la chaudière provenant de l'échangeur 52 est amenée par une conduite 88 à un tambour de vapeur 90 communiquant avec la section de chaudière 84 du four 38.
La conduite de vidange habituelle 92 de la chaudière part du tambour de vapeur 90 pour évacuer du liquide du tambour lorsqu'il le faut.
La vapeur produite dans la section de chaudière 84 du four !
38 est déchargée du tambour de vapeur 90 par une conduite 94 servent à introduire de la vapeur dans la conduite 44 et dans l'échangeur
de chaleur 36 (figure 2). La majeure partie de la vapeur déchargée du. tambour de vapeur 90 traverse l'échangeur de chaleur 36 dans lequel la chaleur latente provenant de la vapeur est transférée au courant de gaz et d'eau mélangé qu.'. traverse l'échangeur de chaleur
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chaleur 36 condense la vapeur et le condensat est déchargé de l'échangeur de chaleur 36 par une conduite 96 vers un point d'utilisa- :ion approprié quelconque (non représenté). Le condensat provenant des séparateurs 58 et 66 ainsi que du dispositif 74 est amené dans la conduite 96 par les conduites 60, 68 et 76 comme décrit plus haut. On peut également remarquer que quoique le condensat transporté par la conduite 96 soit représenté sur le schéma synoptique des figures 1 et 2 comme étant simplement envoyé à l'égoût, il est clair que ce condensat peut être au moins partiellement réutilisé comme eau d'alimentation de la chaudière.
De plus, le condensat déchargé par la conduite 96 doit être à une température d'environ 279[deg.]F (137,2[deg.]C) de façon à procurer une chaleur substantielle qui peut être utilisée de différentes façons dans une installation industrielle suivant la présente invention.
Comme indiqué plus haut, la majeure partie de la vapeur provenant du tambour de vapeur 90 est amenée à l'échangeur de chaleur 36. Cependant, une mineure partie de cette vapeur est dérivée par la conduite 44 et se mélange au courant de gaz et d'eau mélangé contenu dans la conduite 40 pour former le courant de gaz mélangé introduit dans le four régénérateur 38. La section de chaudière 84 du four 38 fournit au moins la majeure partie de la vapeur nécessaire. Cette vapeur produite suivant les nécessités est amenée
dans la conduite 94 depuis une chaudière auxiliaire appropriée (non représentée) par une conduite 98 comme le montre la figure 1.
Il ressort de ce qui précède que le procédé représenté
par le schéma synoptique des figures 1 et 2 assure un traitement complet d'un gaz naturel liquéfié donnant un gaz manufacturé présentant un pouvoir calorifique réduit. En d'autres termes, le procédé représenté sur les figures 1 et 2 combine la revaporisation d'un ; gaz naturel liquéfié avec la régénération du gaz naturel de sorte que la chaleur développée dans la partie régénératrice du procédé
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type d'installation est particulièrement utile lorsque la région d'utilisation est proche du point où le gaz naturel liquéfié de- vient disponible, par exemple près d'un port de mer lorsque le gaz naturel liquéfié est transporté par eau. Les spécialistes verront cependant que la revaporisation du gaz naturel liquéfié peut être
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néré en un gaz manufacturé présentant un pouvoir calorifique réduit. Dans ce dernier cas, la chaleur nécessaire pour revaporiser le gaz naturel liquéfié doit provenir d'une source extérieure telle que de l'air ou de l'eau de mer au lieu de l'opération de régénération. Le gaz naturel revaporisé est alors transporté par canalisation et est subdivisé en courant de gaz régénérateur, en courant de gaz combustible et en courant de gaz de mélange de sorte que la régénération peut être accomplie de la même façon que celle décrite avec référence aux figures 1 et 2.
La figure 3 représente une installation modifiée dans laquelle on suppose qu'un courant de gaz régénérateur a été mélangé avec de l'eau, de l'air et de la vapeur de façon à produire un courant <EMI ID=43.1>
porté dans la conduite 100 est envoyé à travers un échangeur de chaleur 102 dans lequel l'eau du courant de gaz et d'eau mélangé
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la conduite 104 à une température d'environ 1000[deg.]F (538[deg.]C). L'échan-
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du four de régénération 106 comme décrit ci-après.
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tubes du four régénérateur 106 pour une réaction catalytique du type décrit plus haut, afin de convertir le gaz.mélangé en un gaz de traitement présentant un volume sensiblement supérieur. Les tubes du four régénérateur 106 sont chauffés par la combustion d'un gaz combustible transporté par la conduite 108 de la même façon que décrit avec référence aux figures 1 et 2.
Le gaz de traitement provenant des tubes du four régénérateur 106 sont à une température d'environ 1320[deg.]F (715[deg.]C) et sont entraînés dans une conduite 110 vers un échangeur de chaleur 102 utilisé pour préchauffer le gaz mélangé introduit dans le four régénérateur. Le gaz de traitement venant de l'échangeur de chaleur 102 par une conduite 112 est refroidi par de l'eau venant d'une conduite
114 de sorte que la teneur en eau du gaz de traitement contenu dans la conduite 112 est portée à environ 50 moles pour-cent. Le gaz de traitement est ensuite introduit dans un convertisseur approprié ou réacteur de transformation 116 dans lequel l'oxyde de carbone et
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de former de l'hydrogène et de l'anhydride carbonique et d'augmenter de façon appréciable le volume du gaz de traitement introduit dans le réacteur de transformation. Il est préférable que la température du gaz de traitement introduit dans le réacteur soit d'environ 750[deg.]F
(399[deg.]C) de façon à produire une réaction de transformation efficace dans le réacteur. Une réaction de ce genre est facilitée par un catalyseur tel que l'oxyde de fer brun.
Comme indiqué plus haut, la fonction principale du réacteur de transformation 116 est de produire un gaz véhiculaire présentant un volume sensiblement supérieur au volume du gaz de traitement introduit dans le réacteur. Ainsi, le réacteur 116 diminue la capacité requise du four régénérateur 106 et procure une installation plus économique. Le gaz véhiculaire qui sort du réacteur de transformation 116 est entraîné dans une conduite 118 vers un échangeur de chaleur 120 pour préchauffer l'eau d'alimentation de la chaudière, et est ensuite refroidi et passé dans des séparateurs appropriés (non représentés) de façon à produire un courant de gaz véhiculaire sec ayant un pouvoir calorifique extrêmement bas.
Ce gaz sec peut être mélangé à un courant de gaz naturel de façon à former un gaz manufacturé présentant un pouvoir calorifique et un poids spécifique prédéterminés.
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du four régénérateur 106. On utilise ainsi l'excès de chaleur dé- <EMI ID=49.1>
duire de la vaoeur, et l'eau d'alimentation de la chauaière d'où provient la vapeur est préchauffée par le gaz véhiculaire, de la même façon que décrit avec référence aux figures 1 et 2. La vapeur provenant du tambour de vapeur 124 peut être utilisée de n'importe
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ses séparées comprenant une première réaction avec de la valeur d'eau suivie d'une réaction avec de l'air. Sur la figure 4, le gaz naturel liquéfié pendant l'emmagasinage est mis en circulation par une pompe
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passé en relation d'échange thermique avec des vapeurs de propane dans un cycle de propane fermé. Le courant de gaz naturel qui pénètre dans le vaporisateur 216 sous forme liquide quitte le vaporisa-
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faible chaleur provenant du train régénérateur pour vaporiser le gaz
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Le gaz naturel vaporisé provenant de la conduite 21�, est introduit dans un séparateur 220 dans lequel le gaz naturel rev�porisé est séparé de l'élément liquide non vaporisé. Ce dernier est drainé du séparateur 220 par la conduite 222 et est renvoyé à la conduite d'alimentation 212 devant la pompe de mise en circulation
210. La partie vaporisée qui est extraite du séparateur 220 par la conduite 224 est subdivisée en trois éléments, ci-après appelés gaz de réaction régénérateur, gaz de mélange et gaz combustible.
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petite quantité de vapeur est introduite par la conduite 244 dans le gaz nélangé traversant 1'échangeur de chaleur 240. Le gaz régénérateur est mélangé à la vapeur et à l'eau en une quantité produisant
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inférieur à 5 et de préférence dans le rapport de 1,5 à 3,0 (parties
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difficultés se présentent par suite de décompositions thermiques fer-
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table d'utiliser un rapport vapeur:carbone plus élev� en présence d'hydrocarbures plus élevés et proportionnel à ceux-ci. La température du gaz est élevée d'environ 60[deg.]F (15,6[deg.]C) à environ 175[deg.]F
(79,4[deg.]C) lorsqu'il est mélangé à l'eau condensée ajoutée par la conduite 236, et elle est élevée jusqu'à environ 700[deg.]F (371[deg.]C) lorsque le mélange traverse l'échangeur de chaleur 240. Le tableau suivant représente les variations de la composition du gaz lors du mélange de l'eau et lorsque le mélange sort du préchauffeur 240 dans la conduite 246 après avoir reçu de la vapeur et après vaporisation de tous les liquides présents.
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Lorsque les gaz mélangés ont été complètement vaporisés et préchauffés, ils sont directement chargés dans des tubes du four régénérateur primaire chauffé 228 pour subir une réaction catalytique sous les conditions de température et de pression existantes.
La réaction qui a lieu est une réaction endothermique entre la vapeur et les hydrocarbures qui produit un gaz de traitement régénéré con-
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gène et de vapeur ainsi que certaines quantités de méthane qui n'a pas été converti. Les réactions dans le four régénérateur primaire ont pour effet de produire un gaz de traitement de base sec dans
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des gaz secs introduits dans le four. Pour la réaction, on utilise un catalyseur au nickel dans les tubes de réaction Nais on peut utiliser d'autres agents catalytiques appropriés bien connus. La quantité d'anhydride carbonique, d'oxyde de carbone, d'hydrogène, <EMI ID=62.1>
dépend plus ou moins des conditions de travail. Quoique l'équilibre de la concentration puisse varier, le tableau suivant représente les compositions des gaz chargés et du gaz de traitement qui est débité par le régénérateur.
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Du régénérateur primaire 228, le gaz de traitement est
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Le régénérateur secondaire qui utilise un catalyseur semblable à celui du Tégénérateur primaire, est destiné à fonctionner comme
un dispositif débitant de l'azote provenant de l'addition d'air pour réaliser la dilution désirée des gaz, ce qui permet d'apporter un réglage pour diminuer le pouvoir calorifique (indice BTU) en augmentant le poids spécifique afin d'équilibrer le rapport des gaz pendant la formation du produit gazeux. Le régénérateur secon-daire sert également à augmenter la chaleur disponible afin de faire réagir le méthane et la vapeur dans le courant de gaz de traitement jusqu'à la fin de la réaction réalisée dans le four régénérateur primaire.
A cet effet, de l'air est introduit de la conduite 256 dans le four régénérateur secondaire 250 et est mélangé au gaz chaud du courant de gaz de traitement. Une combustion se produit dans le four entre l'oxygène de l'air et les matières combustibles contenues dans le courant de gaz de traitement, de sorte que la température des gaz contenus dans le régénérateur est élevée jusqu'à environ 1700[deg.]F (927[deg.]C). La dilution avec de l'air et les réactions qui se produisent dans le régénérateur secondaire ont pour effet
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ge de gaz présentant l'analyse typique suivante :
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jeure partie de l'hydrocarbure contenu dans le courant de gaz de traitement a réagi et que la quantité d'oxyde de carbone et d'azote présente a augmenté tandis que les quantités des autres gaz y compris l'hydrogène, la vapeur et l'anhydride carbonique ont diminué.
Les gaz chauds qui sortent du four régénérateur secondaire par la conduite 258 sont refroidis par l'addition d'eau provenant de la conduite 260 afin de réduire la température des gaz dans le cou-
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pourcentages des autres gaz. Les gaz chauds sont ensuite entraînés dans la conduite 262 vers l'échangeur de chaleur 248 mentionné plus haut dans lequel le gaz de réaction est préchauffé et est introduit dans le four régénérateur primaire 228. Le courant de traitement est refroidi de 1300[deg.]F (744[deg.]C) à environ 1100[deg.]F (593[deg.]C) par passage à travers l'échangeur de chaleur 248. Une nouvelle addition d'eau est faite au gaz de traitement sortant de l'échangeur de chaleur 248, cette eau provenant de la conduite 264 et servent à élever la teneur en vapeur ou en eau du courant de traitement jusqu'à un niveau
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le courant de traitement est ensuite entraîné à travers la conduite
266 vers le réacteur de transformation 242.
Dans le réacteur de transformation, une réaction catalytique se produit principalement entre l'oxyde de carbone et l'eau et produit de l'anhydride carbonique et de l'hydrogène suivant la
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thermique qui élève la température des gaz contenus dans le réacteur jusqu'à environ 850[deg.]F (494[deg.]C), et elle est favorisée par l'utilisation de catalyseurs tels que l'oxyde de fer brun ou l'équivalent. Voici maintenant des analyses des compositions du gaz pénétrant dans le réacteur de transformation et sortant de ce dernier.
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On peut voir dans le tableau qui précède aue la concentration de l'anhydride carbonique et de l'hydrogène est sensiblement accrue aux dépens de l'oxyde de carbone et de l'eau contenue dans le courant de gaz de traitement.
Les gaz de traitement chauds.provenant du réacteur de
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en relation d'échange thermique avec les gaz mélangés afin de préchauffer les gaz mélangés introduits dans le régénérateur primaire. Dans l'échangeur de chaleur, les gaz de traitement sont refroidis
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que avec l'eau d'alimentation de la chaudière pour porter l'eau d'alimentation de la chaudière, sous une pression d'environ 200 livres/pouce carré (14 kg/cm<2>), d'une température de 225[deg.]F (107[deg.]C) dans la conduite 272 à une température de 350[deg.]F (177[deg.]C) dans la conduite 274, tandis que le gaz de traitement est encore refroidi jusqu'à une température d'environ 288[deg.]F (142[deg.]C) à une pression d'environ 130 livres/pouce carré (9,1 kg/cm<2>). Aux conditions de température et de pression existantes, une petite partie de la vapeur contenue dans le gaz de traitement se condense et permet
la séparation du condensat pendant le passage du gaz de traitement dans un séparateur 234. Comme décrit plus haut, le condensat est drainé du séparateur dans la conduite 235 et est renvoyé par la pompe 275 dans la conduite 236 par être mélangé au gaz régénérateur contenu dans la conduite 232.
Le gaz non condensé provenant du séparateur 234 est entraîné par la conduite 273 vers un refroidisseur 277 où le propane contenu dans l'installation de refroidissement au propane est utilisé comme agent de refroidissement. La température du courant de traitement est abaissée d'environ 280[deg.]F (138[deg.]C) dans la conduite
273 jusqu'à environ 230[deg.]F (110[deg.]C) dans le refroidisseur 277, le courant de traitement étant amené par une conduite 276 à un autre séparateur 278 servant à éliminer le condensat du courant de gaz.
Une quantité substantielle de la vapeur d'eau est éliminée dans cette phase et le condensat provenant du séparateur 278 peut être utilisé comme eau de trempage introduite à travers la conduite 260 dans les gaz chauds provenant du régénérateur secondaire, ce condensat pouvant également être utilisé pour fournir l'eau introduite par la conduite 236 dans les gaz de réaction, ou pour fournir l'eau introduite par la conduite 264 dans les gaz chauds venant du régénérateur secondaire après avoir traversé l'échangeur de chaleur 248. Le courant de traitement venant du séparateur 278 peut être renvoyé à travers la conduite 280 pour repasser une seconde fois dans
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changeur de chaleur 277, afin d'abaisser le courant de traitement à une température d'environ 110-125[deg.]F (43 à 52[deg.]C) de manière à condenser la plus grande partie de la vapeur d'eau restante. Le gaz refroidi est introduit par la conduite 285 dans un séparateur
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vers la conduite de condensat 290 d'où il est envoyé à l'égout. Tout excès de condensat provenant du séparateur 278 qui n'est pas utilisé dans le procédé est évacué par la conduite 292 vers la conduite 290 amenant le condensat à l'égout. Les analyses suivantes des gaz après le séparateur indiouent les changements qui ont lieu dans le courant de traitement.
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Il ressort de ce qui précède que la plus grande partie de la vapeur est éliminée sous forme de condensat dans le séparateur 278. Il est clair qu'on peut utiliser un seul refroidisseur au lieu des échangeurs de chaleur 277 et 282 ou plus de deux échangeurs de chaleur montés en série pour abaisser la tempé- rature des gaz de traitement jusqu'au niveau désiré pour l'emploi
/ et pour condenser l'humidité, afin d'obtenir un gaz sec constituant un élément du produit.
Le courant de traitement venant du séparateur 286 rejoint
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avec le gaz de traitement afin d'égaliser la température des deux gaz. Le mélange résultant constitue le produit gazeux contenu dans la conduite 294 caractérisé par un poids spécifique de 0,6 et un pouvoir calorifique (indice BTU par pied cube) d'environ 540, une analyse typique du produit gazeux donnant ce qui suit :
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La grande quantité de faible chaleur rendue disponible dans l'installation par l'extraction de la chaleur du gaz régénéré chaud provenant des fours régénérateurs et du réacteur de transformation est récupérée en partie sous forme d'énergie utile par le dispositif de détente à cycle de propane fer�é que l'on utilise pour revaporiser le gaz naturel liquéfié. Le cycle de propane fermé,
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courant de traitements tandis que le propane liquide est chauffe jusqu'à environ 175[deg.]F (79[deg.]C) pour la vaporisation. Les vapeurs de propane � 385 livres/pouce carré (27 kg/cm se détendent de façon active, par exemple en passant de la conduite 1102 à travers une turbine de détente 1104. dans laquelle les vapeurs de propane se déten-
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compresseurs d'air 1106 utilisés pour faire circuler de l'air filtré de la conduite 1108 dans la conduite 256 afin d'alimenter le régéné-
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de détente 1104. est introduite dans la conduite 1110 et aboutit à l'échangeur de chaleur 216 où elle est 'aise en relation d'échange thermique avec le gaz naturel liquéfié froid afin de revaporiser
le gaz. Les vapeurs de propane sont refroidies jusqu'à environ
100[deg.]F (38[deg.]C) de sorte cu'elles soient condensées et introduites dans la conduite 1112 pour être remises en circulation vers l'échangeur de chaleur 282 et 277 par la pompe à propane 1114. Une partie des vapeurs provenant du détendeur 1104 peut être dérivée autour du vaporisateur 216 et être envoyée à travers un refroidisseur d'eau
1116, de manière à liquéfier la vapeur de propane. L'élément liquéfié rejoint la partie qui est traitée à travers le vaporisateur 216 pour compléter le circuit. L'eau pour le refroidisseur est débitée par la conduite 1118 et est aspirée de cette conduite dans la conduite 1120. On préfère utiliser du propane comme agent d'échange de chaleur par suite de son aptitude à rester liquide aux températures froides auxquelles il est exposé.
D'autres fluides d'échange de chaleur susceptibles d'être utilisés dans une installation de réfrigération par détente, qui restent liquides à la température du gaz naturel liquéfié, peuvent être utilisés dans le cycle au lieu du propane.
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prend une conduite d'entrée 1200 par laquelle l'eau d'alimentation de la chaudière est amenée à l'échangeur de chaleur 270 et passe en relation d'échange thermique avec les gaz chauds provenant du réacteur de transformation 242. Dans l'échangeur de chaleur 270, l'eau d'alimentation de la chaudière est élevée à une température d'environ 350[deg.]F (177[deg.]C) à 220 livres/pouce carré (15,5 kg/cm<2>). L'eau est ensuite introduite par la conduite 274 dans le tambour de vapeur
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partie de la vapeur provenant de la conduite 1206 est introduite
par la conduite 244 dans le gaz régénérateur contenu dans l'échangeur
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sée pour alimenter une ou plusieurs génératrices 1208 actionnées par la vapeur pour produire de l'énergie à partir de cette source. A cet effet, la vapeur contenue dans la conduite 1206 est introduite dans la conduite 1210 aboutissant à une turbine condensant la va-peur
1212 qui entraîne une génératrice 1208.
La vapeur éjectée par la turbine va par la conduite 1214 à un condenseur à surfaces 1220 en relation d'échange thermique avec l'eau de refroidissement mise en circulation par une pompe 1215 dans une conduite 1216 jusqu'à une conduite 1218. L'excès de vapeur provenant de la conduite 1210 et du condenseur 1220 peut être évacué dans l'atmosphère par l'éjecteur 1222. Le condensat provenant du condenseur à surfaces est évacué par la conduite 1224 et est entraîné par une pompe 1226 vers la conduite de sortie de condensat 1228.
En variante, on a constaté que le régénérateur secondaire peut être éliminé de l'installation si l'air pU lieu d'être introduit dans l'installation au régénérateur secondaire est introduit dans les tubes du régénérateur primaire. La différence principale réside dans le rendement des produits de réaction.
Quoique l'invention ait été décrite de façon détaillée dans la description donnée ci-dessus, avec référence aux dessins annexés, il est clair qu'elle n'y est pas limitée mais que de nombreux changements et modifications peuvent y être apportés sans sortir de son cadre.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour traiter un courant de gaz naturel afin
de régler le poids spécifique et de réduire le pouvoir calorifique par unité de volume du gaz, caractérisé en ce qu'on divise le courant de gaz naturel en un courant de gaz de traitement et en un courant principal, on mélange de l'eau sous forme de vapeur et de l'air au courant de traitement en une ou plusieurs phases du cycle de traitement, on fait réagir le mélange afin de produire un cou-
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une proportion mineure d'hydrocarbures qui n'ont pas réagi, on condense les vapeurs d'eau du courant de gaz de traitement et on mélange ensuite le courant de traitement au courant de gaz naturel principal.