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" PROCEDE POUR LA PRODUCTION D'ACETYLENE PAR
COMBUSTION INCOMPLETE D'HYDROCARBURES "
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Il est connu de préparer de l'acétylène par combustion incomplète d'hydrocarbures gazeux ou à l'état de vapeur avec de l'oxygène, en chauffant les gaz, en lesmélangeant à l'état chaud et en introduisant le mélange dans une chambre de réaction dans laquelle il se forme, par combustion partielle des hydrocarbures, un gaz de craquage renfermant de l'acétylène qui, à sa sortie ¯¯¯,. ¯¯¯¯¯¯¯¯ ¯¯¯¯de la chambre de réaction, est refroidi avec de l'eau à des températures inférieures à 100 C, la chaleur des gaz de réaction chauds étant utilisée pour le chauffage et l'évaporation de l'eau de réfrigération.
Pour ces procédés connus, on utilise comme matières de départ, des hydrocarbures ayant 1 à 10 atomes de carbone et de l'oxygène ou un gaz oxygéné, le rapport pondéral entre hydrocarbure et oxygène étant d'en- viron 1/1. Avant la réaction, les gaz sont préchauffés à
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environ 150-700*C.
On connaît également un procédé pour effectuer des réactions chimiques à des températures élevées, suivant lequel on ajoute des hydrocarbures à des gaz de combustion chauds et complètement brûlés. L'inconvénient de ce procédé est que les gaz de craquage sont dilués par les gaz de combustion complètement brûlés, la séparation de l'acétylène et de l'éthylène de ces gaz étant ainsi rendue très difficile.
Il est également connu, lors de la production d'acétylène et d'oléfines à partir d'hydrocarbures gazeux ou à l'état de vapeur que l'on fait passer par des chambres chauffées à température élevée ou par des arcs électriques, le mélange réactionnel étant ensuite brusquement refroidi par injection de liquides, d'ajouter au mélange gazeux chaud, directement en aval de la zone de température maximale, ou après la zone où se forme l'acétylène, des hydrocarbures
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en une quantité insuffisante pour un refroidissement brusaue.
Selon ce procédé, la quantité de noir de fumée formée lors de la production d'acétylène, n'est que peu changée.
Or, on a trouvé que lors de la production d'acétylène et d'éthylène par combustion incomplète d'hydrocarbures avec de l'oxygène ou des gaz oxygénés et par refroidissement des gaz de combustion chauds avec de l'eau, on peut diminuer la teneur en noir de fumée du gaz de craquage en ajoutant au mélange d'hydrocarbures et d'oxygène ou de gaz oxygénés, sur son trajet à travers la zone de réaction, des quantités supplémentaires d'hydrocarbures liquides ou à l'état de vapeur, cette addition s'effectuant en amont de la zone dans laquelle règnerait, sans cette addition, une température maximale.
Pour la combustion, on utilise des hydrocarbures ayant 1 à 10 atomes de carbone et de l'oxygène ou des gaz oxygénés. Par transformation de ces gaz, sans addition d'autres hydrocarbures, il s'établit dans la chambre de réaction une température maximale comprise entre environ 1300 et 1650 C La durée de réaction varie entre environ 2/1000 et 5/1000 de seconde. Comme hydrocarbures liquides ou à l'état de vapeur à ajouter additionnellement, on utilise des hydrocarbures renfermant 2 à 12 atomes de carbone, à raison d'environ 10 à 80% par rapport au poids des gaz de réaction.
L'addition est effectuée dans la zone comprise entre le début et la fin de la région d'inflammation (zone de température maximale).
Lorsqu'on n'ajoute pas d'hydrocarbures, la zone de température maximale se trouve à l'extrémité de la chambre de réaction, peu en amont de l'endroit où est injecté le liquide, par exemple l'eau, servant au refroidissement des gaz chauds. Grâce à l'addition des hydrocarbures, la température maximale, qui s'établirait sans cette addition, n'est pas atteinte.
On constate, au contraire, dans la zone précitée,
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une chute de température à environ 500-1200 C. Le procédé suivant la présente invention n'a rien à voir avec les pro- cédés connus, car d'après ces derniers, le chauffage des gaz à la température nécessaire pour la production d'acétylène, s'effectue par rapport de chaleur de l'extérieur et les hydrocarbures supplémentaires ne sont ajoutés qu'en aval de la zone de température maximale , ou après la zone où se forme l'acétylène.
Bien que par suite de l'accroissement de la quantité de gaz de craquage, la concentration en acétylène dans ce dernier peut être égale ou même plus faible que pour les procédés connus, la quantité absolue d'acétylène contenu dans le gaz de craquage et ainsi la capacité en acétylène d'un brûleur d'acétylène donné, sont augmentées par le procédé suivant la présente invention. En plus d'acétylène, le gaz de craquage renferme également de l'éthylène, la proportion d'éthylène dépendant de la quantité d'hydrocarbure ajouté.
La teneur du gaz de craquage en hydrocarbures en C2 non saturés est donc encore augmentée par la formation d'éthylène.
La consommation en hydrocarbures et en oxygène par kilogramme d'hydrocarbures en C2 non saturés est, dans ce cas, bien plus faible que dans le procédé connu ; la teneur en noir de fumée du gaz de craquage est également sensiblement diminuée, ce qui facilite l'épuration du gaz de craquage. La quantité d'hydrocarbures à ajouter additionnellement sera, de préférence, calculée de manière que les gaz de la réacti on soient refroidis à environ 500-1200 C, les rendements en acétylène et en éthylène atteignant alors le maximum. On a, en outre, constaté que la composition du gaz de craquage dépend non seulement de la proportion d'hydrocarbures ajoutée en supplément, mais aussi du point d'introduction , en amont de la zone de température maximale., dans la chambre de réaction où a lieu la combustion partielle des hydrocarbures.
Lorsque
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les hydrocarbures sont ajoutés au gaz de craquage dans la première moitié de la chambre de réaction parcourue par ce dernier, le rendement en éthylène par rapport à une addition des hydrocarbures dans la deuxième moitié de la chambre de réaction, augmente, tandis que celui en acétylène diminue légèrement. La teneur en noir de fumée du gaz de craquage tombe alors à un sixième de celle d'un gaz de craquage obtenu suivant le procédé connu. Si l'on désire obtenir de forts rendements en acétylène, il est indiqué d'introduire les hydrocarbures dans la deuxième moitié de la chambre de réac- ìon.
A titre indicatif pon limitatif, on décrira dans l'exemple qui suit, en se référant au dessin annexé, la mise en oeuvre du procédé vivant la présente invention. Sur la figure unique du dessin, A est la chambre de réaction où a lieu, de façon connue, la combustion partielle des hydrocar- bures, B indique les tuyères d'injection des hydrocarbures amenés additionnellement, qui sont disposées dans la deuxième moitié de la chambre de réaction. Le gaz de craquage quitant la chambre de réaction, est refroidi brusquement par le liquide de réfrigération, par exemple par de l'eau, arrivant par les tuyères C.
EXEMPLE
Dans deux préchauffeurs séparés, on chauffe par heure, à 30 C, d'une part, 25 kg d'essence légère (point d'ébullition 30 à 100 C) et,d'autre part, 15,6 m3N d'oxygène, on mélange ensuite les deux produits dans un récipient de mélange, puis on amène le mélange à la chambre de réaction où on le fait réagir. Dans le premier essai (I), les gaz de la réaction chauds sont brusquement refroidis avec de l'eau à l'extrémité inférieure de la chambre de réaction.
En ajoutant, par heure, dans des conditions par ailleurs identiques, avant le refroidissement brusque avec de l'eau, 10,7 kg d'essence légère (point d'ébullition 30 à
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100 C) dans la première moitié (essai II) ou dans la deuxième moitié (essai III) de la chambre de réaction, en amont de la zone de température maximale, on obtient les résultats indiqués dans le tableau suivant :
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<tb>
<tb> I <SEP> II <SEP> III
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> acétylène <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de
<tb> craquage <SEP> en <SEP> % <SEP> 7,5 <SEP> 6,6 <SEP> 7,3
<tb> Teneur <SEP> en <SEP> éthylène <SEP> du <SEP> gaz <SEP> de
<tb> craquage <SEP> en <SEP> % <SEP> 0,5 <SEP> 6,1 <SEP> 5,4
<tb> Consommation <SEP> d'hydrocarbures
<tb> par <SEP> kilo <SEP> d'hydrocarbures <SEP> en
<tb> C2 <SEP> non <SEP> saturés <SEP> en <SEP> kg <SEP> 4,35 <SEP> 3,43 <SEP> 3,34
<tb> Consommation <SEP> d'oxygène <SEP> par
<tb> kilo <SEP> d'hydrocarbures <SEP> en
<tb> C2 <SEP> non <SEP> saturés <SEP> en <SEP> kg <SEP> 3,91 <SEP> 2,15 <SEP> 2,09
<tb> Noir <SEP> de <SEP> fumée <SEP> dans <SEP> le <SEP> gaz <SEP> de
<tb> craquage <SEP> en <SEP> m3N <SEP> g/ <SEP> 18 <SEP> 2,9 <SEP> 6,
7
<tb>
Une comparaison entre les résultats des essais II et III et ceux obtenus suivant le procédé connu (essai I), fait ressortir les avantages qu'offre le procédé suivant la présente invention. La consommation d'hydrocarbures pour la production de 1 kg d'hydrocarbures en C2 non saturés, est inférieure de 20 à 25% et la consommation d'oxygène, infé- rieure à 40 à 50%.
REVENDICATIONS
1.- Procédé pour la production d'acétylène et d'éthylène par combustion incomplète d'hydrocarbures avec de l'oxygène ou des gaz oxygénés et refroidissement avec de l'eau des gaz de combustion chauds, caractérisé en ce qu'on ajoute au mélange hydrocarbures/oxygène ou gaz oxygénés, sur son trajet à travers la zone de réaction, des quantités supplé- mentaires d'hydrocarbures liquides ou à l'état de vapeur, l'addition étant effectuée en amont de la zone dans laquelle, sans cette addition, régnerait la température maximale.