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" PROCEDE POUR TRANSFORMER, DE MANIERE DISCONTINUE, DES
HYDROCARBURES GALEUX PAR UNE RZACTION CATALYTIQUE ENDO
THERMIQUE ".
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On connaît des procédés pour transformer des hydrocarbures par réaction endothermique sur des cataly- seurs avec des réactifs oxygénés, tels que la vapeur d'eau, dans lesquels procédés des gaz de fumée chauds et les réactifs sont alternativement amenés à passer sur le catalyseur. Ces procédés ne sont cependant pas satisfai- sants, lorsque les hydrocarbures à transformer sont souillés par du soufre, ce qui est en particulier le cas pour le gaz de four à coke non purifié. Le gaz de four à coke est utilisé avantageusement pour la transformation endothermique en mélanges gazeux réducteurs pour le proces- sus de réaction au haut-fourneau, en sorte que, par les procédés connus, la transformation de gaz de four à coke non purifié en gaz réducteur pour le haut-fourneau n'est pas possible.
Le procédé suivant l'invention évite cet incon- vénient; il permet aussi la transformation d'hydrocarbu- res contenant du soufre et de gaz contenant des hydro- carbures souillés par du soufre, tels que, par exemple, le gaz de four à coke non purifié.
La présente invention a pour objet un procédé pour transformer de manière discontinue, par une réaction endothermique sur un catalyseur, des hydrocarbures ga- zeux ou des gaz contenant des hydrocarbures, en mélanges gazeux réducteurs à utiliser au haut-fourneau, ce procédé étant caractérisé en ce qu'on fait d'abord passer sur le catalyseur de réaction, dans¯une direction, les réactifs préchauffés régénérativement et ensuite du gaz de fumée chaud, puis on--fait passer en direction opposée, les réactifs préchauffés et ensuite du gaz de fumée chaud.
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Les réactifs, c'est-à-dire les agents participant à la réaction, sont, de préférence, préchauffés ensemble dans des régénérateurs se trouvant à l'extérieur du réac- teur. De manière analogue, l'air de combustion servant à obtenir le gaz de fumée peut tre préchauffé dans des ' régénérateurs se trouvant à l'extérieur du réacteur et chauffés par les gaz de fumée.
Comme gaz contenant des hydrocarbures à transfor- mer, on peut utiliser en particulier, du gaz de four à coke et, comme gaz de chauffage destiné à obtenir le gaz de fumée, on peut utiliser, en particulier, du gaz. Une partie des hydrocarbures à transformer peut ne pas être soumise au préchauffage.
Pour l'exécution du procédé, on utilise avantagcu- sement un réacteur, qui comporte à ses deux extrémités des chambres de combustion et entre celles-ci une zone de réaction contenant le catalyseur de réaction, ainsi que des conduites de liaison débouchant dans le réacteur de part et d'autre de la zone de réaction avec des régéné- rateurs servant à absorber la chaleur sensible des pro- duits de réaction et à préchauffer les réactifs, de même que des conduites débouchant dans les chambres de combus- tion pour le gaz de chauffage et les conduites de liai- son avec des régénérateurs servant à absorber la chaleur sensible des gaz de fumée et à préchauffer l'air de la combustion.
Les réacteurs servant à préchauffer les réactifs peuvent contenir des catalyseurs.
Une forme d'exécution du procédé suivant l'inven- tion sera décrite à présent, en référence à la figure uni- que du dessin ci-annexé, qui représente schématiquement une installation pour l'exécution du procédé.
Aux deux extrémités d'un réacteur cylindrique 1 se
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trouvent des chambres de combustion 2 et 3 avec des conduites d'amenée pour un gaz de chauffage munies de soupapes ou vannes 4 et 5. Les chambres de combustion
2 et 3 sont reliées, au surplus, par des conduites 6 et
7 à des régénérateurs 8 et 9, qui servent alternativement à chauffer l'air de combustion à introduire dans les cham- bres de combustion et sont chauffés par les gaz de fumée sortant du réacteur. A cette fin, les régénérateurs 8 et
9 sont reliés par des soupapes ou des vannes 10 et 11 ou
12 et 13 à une -conduite d'évacuation 14 pour le gaz de fumée et à une conduite 15 d'amenée de l'air de combustion.
Dans le réacteur 1, qui comporte centralement une zone de réaction 16 contenant le catalyseur de réaction débouchent, des deux côtés de la zone de réaction, des conduites de liaison 18, 19 raccordées aux régénérateurs
20, 21, qui servent alternativement à préchauffer les réactifs et à êtr chauffés par les produits de réaction.
Les régénérateurs sont reliés par des conduites 22, 23 à des chambres de mélange 24, 25 auxquelles sont amenés, par des soupapes ou vannes 26, 27, les hydrocarbures à transformer et, par des soupapes ou vannes 28, 29, des agents d'oxydation. Par ailleurs, les régénérateurs 20,
21 sont reliés, par l'intermédiaire de vannes ou de sou- papes 30,31 à une conduite 32 menant à un réfrigérant
33, dans lequel les produits de réaction sont refroidis.
Le procédé s'exécute comme suit:
1.- Lorsque le catalyseur de réaction 16,est préchauffé, les soupapes ou vannes 26 et 28 sont ouvertes, en sorte qu'il se forme dans la chambre de mélange 24 un mélange des hydrocarbures à transformer et de @ @ l'agent de réaction. Ce mélange est amené par la conduite dans le régénérateur chauffé 20, dans lequel il est pré- - chauffé et à partir duquel il est amené, par la conduite
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18, dans le réacteur au voisinage de la zone de réaction 16. Le mélange gazeux traverse, dans le réacteur, la =on-* de réaction 16 et est ainsi transformé.
Les produits de réaction sont amenés par la conduite 19 dans le régénéra- teur 21, dans lequel ils abandonnent leur chaleur sensible et sont ainsi refroidis, par exemple, jusau'à 200 C, après quoi les produits de la réaction sont amenés, par la conduite 23, la soupape ouverte 31 et la conduite 32, dans le réfrigérant 33.
2. - On fait alors passer à travers le catalyseur 16, qui a été refroidi lors de la réaction précédente, dans la même direction que celle dans laquelle ont passé les réactifs, du gaz de fumée chaud, de manière à réchauffer le catalyseur. A cette fin, les vannes 12 et 4 sont ouvertes, en sorte qu'entrent dans la chambre de combustion 2 de l'air de combustion, qui a été préchauffé dans le réacteur réchauffé 8, ainsi que du gaz de chauf- fage. Les gaz de fumée ainsi produits traversent la zone de réaction 16 et sont amenés ensuite, par la conduite 7, dans le régénérateur 9, dans lequel ils cèdent leur chaleur sensible par refroidissement jusqu'à environ 200 à 500 C. Les gaz de fumée refroidis sont amenés du régéné- rateur 9 dans la conduite 14 d'évacuation des gaz de fu- mée, après ouverture de la vanne 11.
3.- Le catalyseur de réaction chauffé de cette manière est alors traversé à nouveau par les réactifs, mais cette fois en direction opposée à celle suivie pré- cédemment par les gaz de fumée, avec lesquels il a été réchauffé. A cette fin, les vannes 27, 29 sont ouvertes, en sorte qu'il se forme dans la chambre de mélange 25 un mélange des réactifs, qui est amené par la conduite 23 dans le régénérateur réchauffé 21, est préchauffé dans celui-ci et est entravé par la conduite 19 dans le ré- @ acteur 1. Dans le réacteur, le mélange gazeux traverse
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la eone de réaction 16 et est ainsi mis en réaction.
Les produits de la réaction quittent le réacteur par la con duite 18, cèdent dans le régénérateur 20 leur chaleur sensible et sont amenés ensuite, par la conduite 2-2, la vanne ouverte 30 et la conduite 32, dans le rréfrig rant 33.
4.- A présent, la zone de réacticn est à nouveau réchauffée. Pour ouverture des vannes 13, 5, de l'air de combustion préchauffé dans le régénérateur 9 et le gaz de chauffage sont introduits dans la chambre de com bustion 3. Les gaz de fumée produits traversent la zone de réaction 16 du réacteur 1 dans la même direction que celle suivie précédemment par les réactifs; ces gaz de fumée quittent le réacteur par la conduite 6, cèdent leur chaleur sensible dans le régénérateur et sont amenés, en passant par la vanne ouverte 10, dans la conduite d'é vacuation des gaz de fumée 14.
Après cela, le processus se poursuit de la ma- nière décrite sous 1. décrit
Le procédé permet , en particulier, la scission d'hydrocarbures contenant du soufre, sans que des alté- rations du catalyseur soient à craindre. Lors de l'utili- sation de gaz de four à coke, on obtient, par chauffage du}catalyseur de réaction jusqu'à des températures suffi- samment élevées, un produit de réaction, qui contient principalement de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène et seulement une très faible proportion d'anhydride car- bonique. Ce produit de réaction peut Être utilisé, en particulier, pour réduire des minerais de fer au haut- fourneau. Le:: gaz de haut-fourneau obtenu" par le procédé au haut-fourneau peut avantageusement être utilisé pour l'obtention du gaz de fumée nécessaire dans le procédé décrit ci-dessus.
Comme catalyseur, on utilise, par exemple, du nickel porté par une matière de support.
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Le procédé convient également pour la transforma tion d'autres hydrocarbures. Il peut, dans ce cas, être avantageux de soustraire une partie des hydrocarbures au préchauffage dans les régénérateurs 20 et 21 et de les amener directement dans les conduites 18, 19 en intro- duisant dans les régénérateurs 20,21 une charge contenant un catalyseur de faible activité, pour empêcher une décomposition thermique des hydrocarbures à transformer avec séparation de carbone.
La mesure décrite en premier lieu est nécessaire, lorsqu'on utilise des hydrocarbures qui se décomposent facilement et présentent en même temps une forte teneur en soufre, tandis que, dans le cas de teneur négligeable en soufre des hydrocarbures, la décom position thermique avec séparation de carbone est empêchée par introduction d'un catalyseur faiblement actif dans les régénérateurs 20, 21 et le processus amorcé est con-' duit dans la direction voulue. Si, malgré tout, lors de l'emploi d'hydrocarbures facilement décomposables, il se dépose des produits de décomposition dans le réacteur, ceux-ci peuvent tire éliminés sans difficulté par le fait que le réchauffement de la zone de réaction s'effectue par les gaz de fumée obtenus par combustion avec un excès d'air.
REVENDICATIONS.-.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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"PROCESS FOR TRANSFORMING, IN A DISCONTINUOUS MANNER,
HYDROCARBONS GALEUX BY A CATALYTIC ENDO RZACTION
THERMAL ".
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Processes are known for transforming hydrocarbons by endothermic reaction on catalysts with oxygenated reagents, such as water vapor, in which the processes hot flue gas and the reagents are alternately passed over the catalyst. However, these processes are not satisfactory when the hydrocarbons to be transformed are contaminated with sulfur, which is in particular the case for unpurified coke oven gas. Coke oven gas is advantageously used for the endothermic transformation into reducing gas mixtures for the blast furnace reaction process, so that by known methods the transformation of unpurified coke oven gas into gas reduction gear for the blast furnace is not possible.
The process according to the invention avoids this drawback; it also enables the conversion of sulfur-containing hydrocarbons and sulfur-contaminated hydrocarbon-containing gases, such as, for example, unpurified coke oven gas.
The present invention relates to a process for transforming in a batch manner, by an endothermic reaction on a catalyst, gaseous hydrocarbons or gases containing hydrocarbons, into reducing gas mixtures for use in the blast furnace, this process being characterized by which is passed first over the reaction catalyst, in one direction, the regeneratively preheated reactants and then hot flue gas, then - passed in the opposite direction, the preheated reactants and then flue gas hot smoke.
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The reactants, that is to say the agents participating in the reaction, are preferably preheated together in regenerators located outside the reactor. Similarly, the combustion air serving to obtain the flue gas can be preheated in regenerators located outside the reactor and heated by the flue gases.
As the gas containing hydrocarbons to be converted, in particular, coke oven gas can be used, and as the heating gas for obtaining the flue gas, in particular gas can be used. A portion of the hydrocarbons to be transformed may not be subjected to preheating.
For carrying out the process, a reactor is advantageously used, which comprises combustion chambers at its two ends and between them a reaction zone containing the reaction catalyst, as well as connecting pipes opening into the reactor. on either side of the reaction zone with regenerators serving to absorb the sensible heat of the reaction products and to preheat the reagents, as well as conduits opening into the combustion chambers for the gas heating and connecting pipes with regenerators to absorb the sensible heat of the flue gases and to preheat the combustion air.
Reactors used to preheat the reactants may contain catalysts.
An embodiment of the method according to the invention will now be described, with reference to the single figure of the accompanying drawing, which schematically shows an installation for carrying out the method.
At both ends of a cylindrical reactor 1 is
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find combustion chambers 2 and 3 with supply pipes for a heating gas provided with valves or valves 4 and 5. The combustion chambers
2 and 3 are connected, moreover, by pipes 6 and
7 to regenerators 8 and 9, which serve alternately to heat the combustion air to be introduced into the combustion chambers and are heated by the flue gases leaving the reactor. To this end, regenerators 8 and
9 are connected by valves or valves 10 and 11 or
12 and 13 to an evacuation pipe 14 for the flue gas and to a pipe 15 for supplying the combustion air.
In the reactor 1, which centrally comprises a reaction zone 16 containing the reaction catalyst, on both sides of the reaction zone open out connecting pipes 18, 19 connected to the regenerators.
20, 21, which serve alternately to preheat the reactants and to be heated by the reaction products.
The regenerators are connected by pipes 22, 23 to mixing chambers 24, 25 to which are supplied, by valves or valves 26, 27, the hydrocarbons to be transformed and, by valves or valves 28, 29, agents of oxidation. Furthermore, the regenerators 20,
21 are connected, by means of valves or valves 30, 31 to a pipe 32 leading to a refrigerant
33, in which the reaction products are cooled.
The process is carried out as follows:
1.- When the reaction catalyst 16 is preheated, the valves or valves 26 and 28 are open, so that in the mixing chamber 24 a mixture of the hydrocarbons to be transformed and of the reaction. This mixture is fed through the line to the heated regenerator 20, where it is preheated and from which it is fed, through the line.
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18, in the reactor in the vicinity of the reaction zone 16. The gaseous mixture passes through, in the reactor, the = on- * of reaction 16 and is thus transformed.
The reaction products are fed through line 19 into regenerator 21, where they give up their sensible heat and are thus cooled, for example, to 200 ° C., after which the reaction products are fed, through the line. line 23, the open valve 31 and line 32, in the refrigerant 33.
2. - Hot flue gas is then passed through catalyst 16, which was cooled during the previous reaction, in the same direction as that in which the reactants have passed, so as to heat the catalyst. To this end, the valves 12 and 4 are open, so that combustion air, which has been preheated in the reheated reactor 8, enters the combustion chamber 2, as well as heating gas. The flue gases thus produced pass through the reaction zone 16 and are then brought, via line 7, into the regenerator 9, in which they give up their sensible heat by cooling down to about 200 to 500 C. The cooled flue gases are brought from the regenerator 9 into the flue gas discharge pipe 14, after opening the valve 11.
3. The reaction catalyst heated in this way is then passed through again by the reactants, but this time in the opposite direction to that previously followed by the flue gases, with which it was reheated. To this end, the valves 27, 29 are opened, so that in the mixing chamber 25 a mixture of the reactants is formed, which is fed through the line 23 into the heated regenerator 21, is preheated therein and is hampered by line 19 in reactor 1. In the reactor, the gas mixture passes through
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the reaction eone 16 and is thus reacted.
The products of the reaction leave the reactor through line 18, give up their sensible heat to regenerator 20 and are then brought, through line 2-2, open valve 30 and line 32, into refrigerant 33.
4.- Now the reaction zone is reheated again. To open the valves 13, 5, the combustion air preheated in the regenerator 9 and the heating gas are introduced into the combustion chamber 3. The flue gases produced pass through the reaction zone 16 of the reactor 1 in the combustion chamber. same direction as that followed previously by the reagents; these flue gases leave the reactor through line 6, release their sensible heat into the regenerator and are brought, passing through the open valve 10, into the flue gas discharge line 14.
After that, the process continues in the manner described under 1. described.
The process allows, in particular, the scission of hydrocarbons containing sulfur, without fear of damage to the catalyst. In the use of coke oven gas, by heating the reaction catalyst to sufficiently high temperatures, a reaction product is obtained which mainly contains carbon monoxide and carbon monoxide. hydrogen and only a very small proportion of carbon dioxide. This reaction product can be used, in particular, to reduce iron ores in the blast furnace. The blast furnace gas obtained "by the blast furnace process can advantageously be used to obtain the flue gas required in the process described above.
As the catalyst, for example, nickel carried by a support material is used.
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The process is also suitable for the transformation of other hydrocarbons. It may, in this case, be advantageous to subtract part of the hydrocarbons during preheating in the regenerators 20 and 21 and to bring them directly into the conduits 18, 19 by introducing into the regenerators 20, 21 a charge containing a catalyst of low activity, to prevent thermal decomposition of the hydrocarbons to be transformed with carbon separation.
The measure described in the first place is necessary when using hydrocarbons which decompose easily and at the same time have a high sulfur content, while in the case of negligible sulfur content of the hydrocarbons the thermal decomposition with separation Carbon loss is prevented by introducing a weakly active catalyst into regenerators 20, 21 and the initiated process is carried out in the desired direction. If, despite everything, when using easily decomposable hydrocarbons, decomposition products are deposited in the reactor, these can be removed without difficulty by the fact that the heating of the reaction zone is effected by smoke gases obtained by combustion with excess air.
CLAIMS.-.
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