<Desc/Clms Page number 1>
"Procgdé de production de gaz"
Cette invention est relative à un procédé de produc- tien d'un gaz composé principalement d'hydrogène et d'oxyde de carbone comme constituants utilees.
11 y a un procédé bien connu, pour produire ce genre de gaz à partir d'un hydrocarbure ou d'un mélange d'hydrocarbures dans lequel la. fraction légère d'hydrocarbures telle qu'un gaz ,naturel* le gaz produit par le raffinage du ptrole, la benzxine, le naphte ou le kérosène réagit oatalytiquement avec de la @ vapeur et de l'air ou encore une fraction d'hydrocarbures,
<Desc/Clms Page number 2>
' comme la fraction d'hydrocarbures plus lourde telle qu'une huile lourde ou une huile brute contenant cette fraction plus
EMI2.1
lourde, est partiellement oxydée avec de l1oxyg1:
' ou de l'air enrichi en osyg&ne, sans avoir recours à a'us'c'-i catalyseur.
Les- mécanismes de ces réactions n'on pas encore été
EMI2.2
entièrement élucides mais on les représente e8?otivemant de la manière suivante: .
C*5In + ra 2 0 (m+n/2)H t 0 ........ (1 OmHn + n/2 2 11/2.R2.+ LOO "u09i1 (2 Daiis le procédé de retordage à la 7cct-pe';,'Z' suivant la f oxmmle (1) ci-des5t1S utilisant irm caa3r.t: , il y 3. :;'i2..ntage à obtenir Taie grande vitssse de réacti( G vie tS20e de réaction reintivcsent 'basse 9is, 05>me hu V ;oSf 3e dépose sur la catclysG1.1?, les types (PhydxOC:''='-(ft"iJ..'C;8 çii 1?0"'t17e:n't être utilisés C0L36 rn%ié i pzrcUé#o son'?; J.:i1''-èb:::: G J [''-.1,11s les hydro- carbures légsrs a11a:!l't; dg-t2i Sas na'nr;<>1 4 J.:r:;<'JS6:!;lO peuvent êtr utilisés.
D'antre part, ds ?a réao'ëion d'oxydation partielle suivant la formule (2), il n'y a pas de pareille limitation des types de matières premières comme elle a été définie ci-dessus, mais afin de maintenir une température de réaction suffisante pour que l'hydrocarbure de la .matière première se décomposes de l'oxygène pur ou un agent oxydant contenant de l'oxygène à
EMI2.3
'une concentration égale à de l* oxygène pur, est nécessaire et il y a un inconvénient à ce qu'un appareil pour procurer cet oxygène pur ou.
un équivalent soit indispensable. Toutefois, il eet souhaitable, du point de vue de l'utilisation efficace des ressources et de la réduction du coût, que non seulement les fractions légères d'hydrocarbures mais aussi les fractions lourdes puissent être utilisées comme matière première pour produire du gaz. En outre, si ces fractions lourdes d'hydro- carbures peuvent aussi être utilisées conjointement, on pourra produire du.
gaz directement à partir d'hydrocarbures comprenant
<Desc/Clms Page number 3>
des fractions ayant un point d'ébullition très varié comme, c'est le cas des huiles brutes, il sera possible de fournir
EMI3.1
les matières premières indépendamnient de l'industrie de raffi- nage du pétrole et cela sera très :important pour l'indus-trie de production du gaz.
Cependant, camme il a été dit ci-dessus, dans le
EMI3.2
procédé oonvisntiosnel par réaction d'oxydation partielle, il est indispensable de fournir de l'oxygène pur ou -un écui-7alent.
' es t-.-dire que dans le procédé conventionnel, coKsie il faut utiliser de 3'a;e pur eu un équivalente il y a des condi- tions telles que la ter1Hre.i.-w."e élevée requise pour la réaction puisse être obtenue faoileïsent et que l'opération puisse se faire avec 'en. :re1.1 .c.r.:izn:1ï -ther. ique élevée mais le coût de l'équi- pement et M 1 énergie a6cssire pour produire de l'oxygène nu:.' ou tei GQ."1''7W.G:a-:; re pGT!'.t (j"Gre négligé dans le calcul du prix de rvvx'.'. ..
?-3. p#.Czai:te 1:rvc .t*on a pour but de fournir un procédé de prùànc"6icn 4'rùa G"''1 gxe auquel on peut utiliser oonjointencnt les frection3 lourdes d'hydrocarbures et dans lequel l'usage d'oxygéne pur ou d'un équivalent n'est pas in- dispensable.
L'objet de la présente invention est un procédé de production de gaz, caractérisé par une oxydation partielle sous une pression appropriée d'un hydrocarbure on d'un mélange d'hydrocarbures ayant un point d'ébullition relativement élevé
EMI3.3
en y ajoutsnt cn agent oxydant choisi dans un groupe formé par l'air, l'air enrichi en oxygène et l'oxygène pour obtenir-un- courant de produit à haute température* puis en ajoutant un . hydrocarbure ou un mélange dl'hydrocarbures ayant un point -
EMI3.4
d'ébullition relativement bas et de la vapeur à ce praduit de .:
manière à les mélanger rapidement, en re:t'o:rman1i à la vapeur. le courant mélangé ainsi obtenu avec ou sans catalyseur sous une .
<Desc/Clms Page number 4>
EMI4.1
pression appropriée tout en le chauffant par une surface chaut-
EMI4.2
fante extérieure au système de réaction et fondement en réoupé- rant le produit obtenu.
EMI4.3
c'est-à-dire que c'est un procédé de production de gaz e"râoe auquel une fraction d'hyàrooa:r1m.!i"ss à point d'ébullition t,levé qu'il est difficile de gazéifier par une réaction de re- formage à la vapeur, est transformé Sll gas à :h6.ute e1l'!.P6;;:<:i;>.re par une réaction d'oxydation partielle, uns fraction dfhydio- carbures à bas point d'ébullition qu'il est facile d-3 z=,:
4ifi=- par reformage à la vapeur et de la -7--peur sont ajoatés à se gaz à haute température pour le gazéifier par icsie réaction de r1-for- rage à la vapeur, ce qui permet d'utilisé? des fractions d'hydrocarbures plus variées et que lfuzage ''o...Pes pur ou d'air enrichi d'oxygène n'est pa3 t';:m.j>J1Z.:>;) néecssa;oee.
Par exen:p1.e, dans ' le osa f'" .'x'L:s4x'. d'?me huile te e;e -?<---,."-èr± P.-C?7ZÎ7--, -''.'Lt '1- '}:." .=.= v ¯'''- ..8z p:::r une rectification à pressicn nornale en. vne :tZ3.-:#1 à p {ni; d'ébullition élevé supérieur à 300"0 environ et oemx frac- t3. à 'bas point d'ébullition inférieur à cette v=,i,o;70e, nS11i:te, te ou une partie de la fraction a11.:.3i obtes-ie avec -CE. :point ,ul11tion supérieur à enyiron 5aC?a est p2rsllE'1.'!sn- oxydé la preuiére zone de réaotion (ù zij {>lcn:;2n"";
':e Pair c'a. gant oxydant ayant -un effet al on Gt'!?èri'2.u'X' C.l "1.-;:::19 iinv,... ,. ".r3teG ,.[ tantiellel:1ent plus petite QW3 la. Ç!..r;1té 8-?;Q:;:c:p:':c::4t.rlq,U8 ii on le désire, une certaine qtw.iJ.ti t9 de i t , cOY"lme nt. frac"kion 'bas potin% d'hallifion 1n±.Eflev ing' - la fraction à'bas point d'Ttllition iD.:':'!2iì'vX à envi- r cfâC est préchauffée .et gazéifiée et on y J!3 àe la ce en quantité requise pour le .:
h o 1-a J'2::?2.$X dans urant d' effluent réducteur :''':1''OveJ:±ll\:t de la prw 4 é=e zone lotion et qui a été chauffa .1 'u ---q7aeà '!3se -ber -L xp- - -e à environ 1.00îrC par la ch312<.U" Ce resst3. l'c:-:j'dation
<Desc/Clms Page number 5>
EMI5.1
' 'partielle, de sorte que le mélange peut être-rapidement 'homogê- néisé et il est reformé à la vapeur par la chaleur sensible du courant effluent provenant de la première zone et-un chauffage venant de l'extérieur du système.
Si on le désire, une partie de la fraction à point d'ébullition supérieur à environ 300 C est utilisée comme combustible pour la source de chaleur dans la seconde zone de réaction.
ON a donné comme exemple ci-dessus le cas d'utilisa- tion d'une huile brute, comme matiére première,, séparée en -une fraction lourde et une fraction légère avec une liante à environ
EMI5.2
30floC.
S'il existe déj'* une fraction légère et une fraction lourde séparées, on peu% settre en application le procédé de la présente invention en .t dts.'o d p-z-z'+,Îe-Ilement la frac- tion lourde, en .,.- c.¯te la. fraction légère et la .7a1- :..Q# c' >J 00?.'*:'"'' "' r% ±1,w=nf la ''é'ct.e?' : ". $3..Z.S d* oxydation et en le à une réaction de refor- nage à la aapeur, Pc<r ce Noyen? l'huile ârzz a est séparée en une fraction lourde et une fysction légère -comme température spécifique de séparation eiryircsi 3000, com-,-ne il a été dit ci- dessus et une certaine quantité de produits ayant des points d'ébullition voisins de cette teapératcre' seront contenris d3R3 les fractions respectives C.n expliquera sainteant la préseatc inYe"tion plus OOÛp.,'.''..3r' 3 dans ce qui suit avec refermes cai ies =1,n sie-xé.
Ce dessin est un achéma sostrsnt un ex.?itpl de procédé pour ncttra en application la !U-,7entiO-n.
1I mélange d'hydrocsrb!.'u'@s cessas makfi éte pTniëre contenant une fracticn légère et 'une frsoticn 1 ,,rd: est intro- duit dans ua. appareil de oti oneent 2 par 7n% -,hr, --*a 2.. là fraction lourde séparée dans l'appareil de fraotionr.sit est conduit? par un tuyau dans un réac' 5 d'oxydation partielle. !
<Desc/Clms Page number 6>
EMI6.1
a(:':'''-''''" rr" r.'. "',J' .1..'.....'" --.;."¯...,'-:- - ...0; ...
Sur le parcours représenté par le tuyau peut,, si on le désire, placer un appareil de désulfuration (non représenter.
Une quantité fixe d'air ou d'un agent oxydant ayant un effet - égal ou supérieur et une petite quantité de vapeur sont intro-
EMI6.2
duits par un 1iuya.u ! dans le réacteur 2. d'oxyda%ian partielle de manière à réagir. Un mélange gazeux de réactif à haute température produit dans le réacteur 5. d'oxydation partielle est envoyé par un tuyau 1 dans un mélangeur 7.
D'autre pari;, la fraction légère obtenue dans l'appa- reil de fractionnement 2 est envoyée dans un appareil de pré- chauffage 10 par un tuyau 8. Un tuyau 12 pour amener la vapeur nécessaire pour une réaction de reformage est raccordé au tuyau 8.
La fraction légère est ainsi mélangée à la vapeur, elle passe ensuite dans l'appareil de préchauffage 10 où. elle est préchauf- fée, ensuite elle est introduite par un tuyau 19 dans le mélangeur 1 où elle est ajoutée au mélange gazeux à haute tempé- rature amené par le tuyau 6.
Sur le parcours représenté par le tuyau 8. on peut, si on le désire, placer un appareil de désul- furation (non représenté).
EMI6.3
la courant de produit sortant du mélangvux 1. pénètre dans le réacteur 11 de reformage à la vapeur par un tuyau;! et il y est gazéifié par la chaleur amenée par une surface chauf- fante d'un four de chauffage 13 dans le réacteur 11 de refcrmage à la vapeur contenant un catalyseur de reformage et le produit gazeux est délivré par un tuyau 14. le gaz obtenu au tuyau 14 est utilisé tel quel oa après avoir éliminé les composants gazeux inutiles dans un appareil de raffinage de gaz ultérieur (non représenté) suivant l'usage auquel il est destiné.
, @ @ La, réaction de reformage à la vapeur peut aussi s'effectuer sans catalyseur selon les conditions de chauffage dans le four de chauffage 123 ou les qualités de la vapeur
<Desc/Clms Page number 7>
introduite dans le réacteur 11 de reformage à la. -vapeur.
Dans le four de chauffage 13 on brûle un combustible amené par un tuyau 15 avec de l'air amené par un tuyau 17 et cette combustion procure la chaleur nécessaire au réacteur de reformage à la vapeur. 'Le gaz de combustion dans le four de chauffage 13 est conduit à une chaudière de récupération de chaleur (non représentée) par un tuyau 18 et ensuite il est envoyé dans l'atmosphère. les fractions séparées dans l'appareil
EMI7.1
de fractionnemen% g mais qui ne sont pas destinées à être uti- lisées dans le four de chauffage 13 sont déchargées par un tuyau 16.
Selon la présente invention, lorsqu'on fait des
EMI7.2
e:-:périem:i<23 (;,:'1 il-+. cosse matière première une huile brute ::Ji:C-:2 2Yé::n:; t-'lQ 'enc,t''r ':':2 souf1."'e relativement faible, pour m#.i.la=e <*; ë.:r;;p!5.cF\tic)!:. le précédé précité en ayant en vue de g3iè2 r ;- .ew e:. é 'us 3élge d'hydrocarbures avec une large gaz 'le tGDr520 ; ii tj on sans devoir nécessai- rerent 21 t$..F,. i' de lt''::.'':73ène ptTI:' ou un équivalent, on a. décou- vert le fait S1J.r-pTE<!'..allt suivant.
1-o2-m-qi:Llen a mis zn c-pplication le procédé de la ' présente invention dans les conditions qui sont exposées dans le dernier exemple donné en introduisant 1,2 kg/h d'une huile résiduelle distillée à pression normale dans la première zone
EMI7.3
de réaction et 4-,5 kdh d !,;ne fraction volatile distillée à pression normale dans la seconde zone de réaction, le taux de gazéification du carbone dans les hydrocarbures introduits dans les première et seconde zones de réaction a atteint la valeur élevée de 94,85.
Au. contraire, lorsqu'une réaction de gazâification a été effectuée en l'absence de produit de la première zone de réaction en introduisant uniquement la fraction volatile distil- lée à pression normale dans la seconde zone dans les mêmes
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
c1)ndl:tiM la 'ta1tX de tssificstio'N. du # a été ge4ûent . de 8..
C'ost-à-cire qiEL*en voit que men i.b.aa.cz 4 la. réacticn dana la prfaaière zone éT8 le '-taux général de gaséifica-ticn de l'huile brate 8 ce p:rod1Û:t de réaction iLàLéLC6 aussi forte- :m6J1t la réàation ":ta scoî>de zooe+ 9i les eff'5's do la. '?s'&T.fi3Q 6a profud t ê3 la p:r""ir.e #one de -.J:o#4 ù '::'::3 .2:=:. 2:4'k:f:' ±}(1::: de ùréi,ù2i±-ce:, en :p..;::t;; t:\ii;'1.. 1& e::..?.3:.cC =.--13 1.& 13!..OQ 1=iùi=-le ae la :.r.''s. ,3 lt1. f;.e:Y--:20 ...i3 :.) :;::.c:;i-:i3, 1# :. - # .ai>d. a de la. "'-:;(;:i. iH.t&dt9 Goei la. 0f>3:.::ee ,o i . : : = 1,=.;, iie=1 et les ,:L!'..'3s""..6:>â L&.:;.R.,:::'s' la. pµ=io6< xilt3 () 2J ==4rc'c;1:n '3 la n',''.r^t3 =5::= do Z'0:='b;ion.
<A 9sa.n..tP" .':'Q 1' -ùìiz'h da Q1"L;:31:j l ^.>ç üW#. de ¯ i d..,.CV4d t1@ gEL c#mo *> ama.v .zE¯sas." sN. C "'.-3W (?:::::3 la= F-'.n.,.,Lu,4,'vv:,a 1 de. la période i.,,"'z'a'$:,sK (la la. :..(:::;:(::;"t'::':1 dz>s la. c:.o;;c1G EüU'3 .} s''f3ioR.
,%w±*1 1 tb.V^ 1. Ti i. ;..,.....: =}O <<0 10. ter::; ::r?t-0 S0'"8. t<.SETL*'J3<t >iilCvt as 1'. *2''' ¯l:."o .#¯¯ t:0 '<f'S'2.& 1L:' 2.;r=±#i:tra -':''''.... ">¯: ..p...... q . , .......:: :-: """c..:.'''''''' - 't,...J """'- ---.-:;,,-..,,=, :¯-- ,...4r si r"::1':tQ.:= ¯.i4 6 ,.> .... ' :::'1:::) ÙOJà15ô-àùOE'O l11 61c.r q3 la ''.,,a..:r.,, ±'s:' \!o 1 < ' .e,¯'¯.-. y'-'.ß â i3 G"Ô'5?ca p11:3 a". . <;.f .¯ :as 'Ii"'" si en la ch=T±;4ù $G n.. ,64. ¯ , ¯.,s5F ru ki iél. a8v Lv 6s" 4t (,. a.. ¯ 1 4iA.V zizi seconde ü'.Fs3a al per-ce 9 c'est à sa.'a33 dea "t6:;t;:Srat"'..u:'e!J Ot:pr1883 entre 600 et 80000 Cii en r6=ulten% qtl' en l' a'D5el1C6 do atàlysmw> seules la désospesition est la polymérisation des "drocar'b12:
rn se produisent ssis qt1.a la r<Sa'3tioa aveo % vapeur a se produit que peu pendant un .lape doe wDps très court et une 5raturEt-.A çzaüc l'y',o e't la -vapeur peu.vut réagir ailemeat l'un aveo l'tntro mn en l'absence d'ixn cataJ.7seur,
EMI8.2
t atteinte.
EMI8.3
On déo/- auBe1 .1'1n:t].ucnoe de la oompooition de la :peiw introdoite dana la 8e.$f,d. soao de réaction. On pense tot une teaperature aussi. élevée que 1,ooo c environ, l'hydro- !
<Desc/Clms Page number 9>
gène ou l'oxyde de carbone dans le courant effilent de la première zone de réaction est dans un état tel qu'il peut pins facilement décharger des électrons et présenter une action
EMI9.1
catalytitae négative pour ezo0cier la dP-cO!Ilposl"t1on et la polyseri8atic<n de. 1. 'hdrGcarbure.
Dans la seconde zone de le sY,3è c;n. reacticn *5t si ccsplié qu'il est trs ,±LiL4 < 1' ,ce élioîc#r n&oriq<s2t. vUt\?:?Oi3, si le refor- :o;.6 à la ezt Ca Icnssit la. -vae-ar et la èn im fi éxXr asifie'3 '..3 la coix k cf±-aeà à baa.6 fie a jr niJlè=.e sone àe >écJ"lion, on paat utiliser en 51zJ :::..-ps 1;3. Icurde et rn peat produire un gaz avec un I ar--z de du, ezoeb±à1e élo-vé.
IanJ la prcc4&é de la ²é13GJJ.W inven%icn, il est pc=si'H9 &*'tiliGey cozu3 cg>1; (;X".rQt csK3 la premèra zona Cl rf,,:c"r;ic:a. CépG!lt, il est i=tile de dire qu'on peut utiliccr ù-;n ;S:;;t osydrs g.cm.ù mi oeiat ét;al ou vw>6ri ur l'air ece par e#c=z>l c (le l'osyc P' Daas :1.0 CP.3 cAl on OEaô,à&Q àL#1% =>=:"à 'G"Q,mj'E;O ,Jàl OG ±" Gn'ài'jL-llmw uo-±f> 1--à±" produîtr il est avewca5G,rr de 1"Mtîliser. la tenpératare qui doit ccoetii=ax Wle 1:url:ta .0111" la. séparation des frssticaa lo;,:r(!e3 et GCJ ±rsntiarn3 lèpres ne doit pas excéder environ 400 c, Cependsntt dans un cas comme celui qui suit,. la température de cette licite a une valeur intérieure.
C'est le cas où la concentration en oxygène dans l'agent oxydant est élevée de celui où on doit produire 'un gaz à faible pouvoir calorifique en utilisant une grande quantité d'air, de celui où la réaction est effectuée sans pression en présence d'un catalyseur dans la seconde sono de réaction ou enfin de celui où la quantité d'hydrocarbure à gaséifier dame la seconde zone de réaction est relativement plus grande que la quantité d'hydrocarbure. à gazéifier dans la première zone
<Desc/Clms Page number 10>
de réaction.
Exemple
EMI10.1
(?1 sépare par rne di3tillition à. j?Cù h lian nsalo d'une huile -',Urip-s brute en me ±rw2i<#> ;J±' e do à les tel.:.1'rattü.'ea d&!Jn11ii;ion sont coa;àiE.B =1;1:ra la 2eWp6r.a- ture normale et 35 Ozc e"b -un résidu. liez relaûi<J de quantité, les poi:;?3 ::pédixiques et les teneurs en soufre de l'huile 1:4te eze de= dc7.-x constitsnta sont donnés dans le tableau suivant:
EMI10.2
<tb> Huile <SEP> Fraction <SEP> Résidu
<tb>
EMI10.3
bru"te vol;;"6i1.a
EMI10.4
<tb> Poids <SEP> (en%) <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 55
<tb>
EMI10.5
Poids spécifiée 0,345 '!),8C 6a,899 Teneur GU 3cnfl'9 (011 %) &J,y .' 8 ()pC2 Ol1
EMI10.6
1'<.* E-4si précité est .l#O=à'GG Fi>o J><=i .>.J=iàE siorkz doics cidoccc.
C::il'3 1El =iJi>iiéiii cmz>;µ#-S== .1 daroe ? Icque le fo11.r èJJ :'4a<osio=i à>zòaùlze <.oa <g= .=zJ <;wJ 1. :]#== te Qc.-.i?uw <=n r±Li=z#=#=;e rér-ia.li?#1-= :--#, ±ciz e.ù ± o a:z.- -j =>r. := .xi< -- -,.=.. #,--g .- un 1.lDe in cà#><*zc-ai.#>.ei conle ?}f2'ê <i3C'..;:;"2:-t7.:., -J.> :;. (26 C?. 5 15% Co, 5$ ù e% Eoisa do 0, C5µ% 0.
Four de réaction primaires
EMI10.7
Qu,-Yfc,ité de résidu, d'huile lt2 kg/n Quantité d'air 8,3 If /h Température :.U:r',éri6Ur0 1.3000
EMI10.8
<tb> Pression <SEP> intérieure <SEP> pression <SEP> normal
<tb>
EMI10.9
To.'be de r&:?t1on second:::lire:
EMI10.10
3.t da f2tiGn volatile gaz kgfh Quantité 60 vapeur 5urofe z4 kg/h !empéra1;'.1re à la sortie 1050 0
EMI10.11
<tb> pression <SEP> intérieure <SEP> pression <SEP> normal
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantité <SEP> de <SEP> gaz <SEP> effluent <SEP> 28,8 <SEP> N <SEP> m3/h
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantité <SEP> de <SEP> combustible <SEP> chauffe <SEP> 3,7 <SEP> kg/h
<tb>
<Desc/Clms Page number 11>
EMI11.1
<tb> Composition <SEP> de <SEP> l'effilent <SEP> gazeux <SEP> 48,2% <SEP> H2
<tb> 21,3% <SEP> CO
<tb>
<tb> 6,4 <SEP> % <SEP> CO2
<tb>
EMI11.2
.1- .1 , 0 - % 2
EMI11.3
<tb> 0,5%C2H4
<tb> 22,6 <SEP> %N2
<tb>
<tb> Taux <SEP> général <SEP> de <SEP> gazéification <SEP> du <SEP> carbone <SEP> dans <SEP> les <SEP> réactions
<tb>
EMI11.4
praira et secondaire 94,8 %
EMI11.5
:?E7EIIDTQl4:I #ffi.
1.- Procédé je p:nJc):-::;i;1o-.û. de gaz, caractérisé par une o::ç.tio:n ':pIl.:t"icl1e sors ms pression appropriée d'un hydrocar- 1:)1'2'e ou d'us. ;ué1al1gC '.i h:a:?:'}cc..-;;bu.rcs .ayant un point d'ébullition reJ :tiYE'::":121; élevé: en 7x± cc'n'Sast un agent oxydant choisi t1::: '':; 1l.:1 ,, à >?'3 icoi#=G :;:::s l2.lJ., l'air enrichi en oxygène et 1 f --r:;"';:e:- :-)...,,; GtY;;:--:!C::'7 ==3 ". GOQ;.7±:T(; de prodait à haute températuret on in'É'¯'.â ., 1)'(,;>,,,,,,., ',', ("'; ,-,7, m ""latl!"1'e C(C,u.'9W."..'ElT:i>r3 ""vdnt TH. ;oint Ci! 01.-:1 "Ii ti;::: - ;r,L.'';i'7'3T: bsa et de la -vapeur dans ce C,1':=::::1' ôe :;..:c['C'1:; 6c =-:::;:-':..:,J) l, les mélanger rapidement et refermer à. la 'Ve.; J.G LGl::-21G ainsi obe.aaca ou sans cataJ.ys<.i>1.2.r,ecrü.s 'one pTù::;,z-ic::J.
C1ïlJropriée.1en le chsuffant par une surface clu::.uf:f'te de l' e::i.:r.!C:#. do. système de réaction et :fondement en récupérant le produit.
<Desc / Clms Page number 1>
"Gas production process"
This invention relates to a process for producing a gas composed primarily of hydrogen and carbon monoxide as useful components.
There is a well known process for producing this kind of gas from a hydrocarbon or a mixture of hydrocarbons in which the. light fraction of hydrocarbons such as natural gas * the gas produced by refining petroleum, benzxine, naphtha or kerosene reacts catalytically with steam and air or even a fraction of hydrocarbons,
<Desc / Clms Page number 2>
'as the heavier hydrocarbon fraction such as heavy oil or crude oil containing this higher fraction
EMI2.1
heavy, is partially oxidized with oxygen:
'or air enriched in oxygen, without resorting to a'us'c'-i catalyst.
The mechanisms of these reactions have not yet been
EMI2.2
fully elucidated but they are represented e8 otivemant in the following way:.
C * 5In + ra 2 0 (m + n / 2) H t 0 ........ (1 OmHn + n / 2 2 11 / 2.R2. + LOO "u09i1 (2 Daiis the twisting process at the 7cct-pe ';,' Z 'following the f oxmmle (1) above-des5t1S using irm caa3r.t:, there is 3.:;' i2..ntage to obtain Taie high speed of reaction (G life tS20e of reaction reintivcsent 'low 9is, 05> me hu V; oSf 3rd deposit on the catclysG1.1 ?, the types (PhydxOC:' '=' - (ft "iJ .. 'C; 8 çii 1? 0"' t17e : n't be used C0L36 rn% ié i pzrcUé # o his' ?; J.:i1 '' - èb :::: GJ ['' -.1,11s light hydrocarbons a11a:! l't ; dg-t2i Sas na'nr; <> 1 4 J.:r:;<'JS6:!;lO can be used.
On the other hand, in the partial oxidation reaction according to formula (2), there is no such limitation of the types of raw materials as defined above, but in order to maintain a reaction temperature sufficient for the hydrocarbon of the raw material to decompose from pure oxygen or an oxidizing agent containing oxygen to
EMI2.3
A concentration equal to pure oxygen is necessary and there is a disadvantage in having an apparatus for providing such pure oxygen or.
an equivalent is essential. However, it is desirable from the standpoint of resource efficiency and cost reduction that not only light hydrocarbons but also heavy ends can be used as raw material to produce gas. Furthermore, if these heavy hydrocarbon fractions can also be used together, it will be possible to produce.
gas directly from hydrocarbons comprising
<Desc / Clms Page number 3>
fractions having a very varied boiling point, as is the case with crude oils, it will be possible to provide
EMI3.1
the raw materials are independent of the petroleum refining industry and this will be very important for the gas production industry.
However, as it was said above, in
EMI3.2
oonvisntiosnel process by partial oxidation reaction, it is essential to provide pure oxygen or -un écui-7alent.
This means that in the conventional process, coKsia must be used pure 3'a or an equivalent there are conditions such as the high ter1Hre.i.-w. "e required for the preparation. reaction can be obtained easily and that the operation can be done with 'en.: re1.1 .cr: izn: 1ï -ther. high but the cost of the equipment and M 1 energy required to produce 'naked oxygen :.' or tei GQ. "1''7W.G: a- :; re pGT! '. t (j "Gre neglected in calculating the price of rvvx'. '. ..
? -3. p # .Czai: te 1: rvc .t * the aim is to provide a prùànc "6icn 4'rùa G" '' 1 gxe process which can be used in conjunction with the heavy frection3 of hydrocarbons and in which the use pure oxygen or the like is not essential.
The object of the present invention is a process for producing gas, characterized by partial oxidation under a suitable pressure of a hydrocarbon or of a mixture of hydrocarbons having a relatively high boiling point.
EMI3.3
by adding thereto an oxidizing agent selected from a group formed by air, oxygen enriched air and oxygen to obtain a high temperature product stream * and then adding a. oil or mixture of hydrocarbons having a point -
EMI3.4
relatively low boiling point and steam to this product of.:
so as to mix them quickly, re: t'o: rman1i with steam. the mixed stream thus obtained with or without catalyst under a.
<Desc / Clms Page number 4>
EMI4.1
proper pressure while heating it by a hot surface
EMI4.2
element external to the reaction system and basis by re-cutting the product obtained.
EMI4.3
that is to say that it is a process for producing gas e "râoe to which a fraction of hyàrooa: r1m.! i" ss at boiling point t, raised that it is difficult to gasify by a steam reforming reaction, Sll gas is converted to: h6.ute e1l '!. P6 ;;: <: i;>. re by a partial oxidation reaction, a fraction of low-point hydrogen carbides 'boiling that it is easy d-3 z = ,:
4ifi = - by steam reforming and -7 - fear are added to the gas at high temperature to gasify it by icsie reaction of r1-for- rage with steam, which allows to use? more varied fractions of hydrocarbons and that lfuzage '' o ... Pes pure or oxygen enriched air is pa3 t ';: m.j> J1Z.:>;) necessary; oee.
For example: p1.e, in 'the osa f' ".'x'L: s4x '. Soul oil te e; e -? <--- ,." - èr ± P.-C? 7ZÎ7 -, - ''. 'Lt' 1- '} :. ". =. = V ¯' '' - ..8z p ::: r a normal pressure rectification in. Vne: tZ3 .-: # 1 at high boiling point greater than about 300 ° 0 and oemx frac- t3. at 'low boiling point below this v =, i, o; 70e, nS11i: te, te or part of the fraction a11.:.3i obtained with -CE. : point, ul11tion greater than about 5aC? a is p2rsllE'1. '! sn- oxidized the second reaction zone (ù zij {> lcn:; 2n "";
': e Pair c'a. oxidizing glove having -an effect al on Gt '!? èri'2.u'X' Cl "1 .-; ::: 19 iinv, ...,." .r3teG,. [tantiellel: 1st smaller QW3 la . Ç! .. r; 1té 8 - ?; Q:;: c: p: ': c :: 4t.rlq, U8 ii one wishes it, a certain qtw.iJ.ti t9 of it, cOY "lme nt. frac "kion 'low potin% of hallifion 1n ± .Eflev ing' - the low point fraction of Ttllition iD.:':'!2iì'vX at approx cfâC is preheated and carbonated and we y J ! 3 this in the quantity required for the.:
ho 1-a J'2 ::? 2. $ X in urant of reducing effluent: '' ': 1''OveJ: ± ll \: t of the prw 4 é = e zone lotion and which has been heated. 1 'u --- q7aeà'! 3se -ber -L xp- - -e at about 1.00îrC by the ch312 <.U "This resst3. L'c: -: j'dation
<Desc / Clms Page number 5>
EMI5.1
"partial, so that the mixture can be" rapidly "homogenized and is vapor reformed by the sensible heat of the effluent stream from the first zone and heating from outside the system.
If desired, part of the fraction boiling above about 300 ° C is used as fuel for the heat source in the second reaction zone.
As an example given above, the case of using a crude oil as a raw material separated into a heavy fraction and a light fraction with a binder of about
EMI5.2
30floC.
If a light fraction and a heavy fraction already exist, the process of the present invention can be applied in accordance with the method of the present invention in addition to the heavy fraction. in., .- c.¯te the. light fraction and the .7a1-: .. Q # c '> J 00?.' *: '"' '"' r% ± 1, w = nf the '' é'ct.e? ' : ". $ 3..ZS oxidation and in a steam reforming reaction, Pc <r this Core oil arzz a is separated into a heavy fraction and a light fysction -as specific temperature of separation eiryircsi 3000, as it has been said above and a certain quantity of products having boiling points close to this teapératcre 'will be contained d3R3 the respective fractions Cn will explain the preseatc inYe "tion plus OOÛp. , '.' '.. 3r' 3 in what follows with reclosures cai ies = 1, n sie-xé.
This drawing is an outline showing an example of a method for applying the! U-, 7entiO-n.
The mixture of hydrocrb !.'u'@s cessas makfi is solid containing a light fraction and a frsoticn 1, rd: is introduced into a. oti oneent apparatus 2 by 7n% -, hr, - * a 2 .. the heavy fraction separated in the fraotionr.sit apparatus is conducted? through a pipe in a partial oxidation reaction. !
<Desc / Clms Page number 6>
EMI6.1
a (: ':' '' - '' '' "rr" r. '. "', J '.1 ..'.....'" -.;. "¯ ..., '- : - - ... 0; ...
On the route represented by the pipe can, if desired, place a desulfurization device (not represent.
A fixed amount of air or an oxidizing agent having an effect - equal to or greater and a small amount of vapor are introduced.
EMI6.2
picked up by a 1iuya.u! in the partial oxida% ian reactor 2. so as to react. A high temperature reactant gas mixture produced in the partial oxidation reactor 5 is sent through a pipe 1 to a mixer 7.
On the other hand, the light fraction obtained in the fractionating apparatus 2 is sent to a preheater 10 through a pipe 8. A pipe 12 for supplying the steam necessary for a reforming reaction is connected to the. pipe 8.
The light fraction is thus mixed with the steam, it then passes into the preheating apparatus 10 where. it is preheated, then it is introduced through a pipe 19 into the mixer 1 where it is added to the high temperature gas mixture supplied through the pipe 6.
On the path represented by pipe 8, it is possible, if desired, to place a desulphurization apparatus (not shown).
EMI6.3
the product stream leaving the mixvux 1. enters the steam reforming reactor 11 through a pipe ;! and it is gasified therein by the heat supplied by a heating surface of a heating furnace 13 into the steam refilling reactor 11 containing a reforming catalyst and the gaseous product is delivered through a pipe 14. the gas obtained. to pipe 14 is used as it is after having removed unnecessary gas components in a subsequent gas refining apparatus (not shown) according to the use for which it is intended.
The steam reforming reaction can also be carried out without a catalyst depending on the heating conditions in the heating furnace 123 or the qualities of the steam.
<Desc / Clms Page number 7>
introduced into the reforming reactor 11 at the. -steam.
In the heating furnace 13, a fuel supplied by a pipe 15 is burned with air supplied by a pipe 17 and this combustion provides the heat necessary for the steam reforming reactor. The combustion gas in the heating furnace 13 is led to a heat recovery boiler (not shown) through a pipe 18 and then it is sent to the atmosphere. the fractions separated in the device
EMI7.1
fractionation% g but which are not intended for use in the heating oven 13 are discharged through a pipe 16.
According to the present invention, when making
EMI7.2
e: -: periem: i <23 (;,: '1 il- +. pod raw material a crude oil :: Ji: C-: 2 2Yé :: n :; t-'lQ' enc, t''r ':': 2 souf1. "'E relatively weak, for m # .i.la = e <*; ë.: R ;; p! 5.cF \ tic)!:. The aforementioned precedent with a view to g3iè2 r; - .ew e :. é 'us 3élge hydrocarbons with a large gas' the tGDr520; ii tj on without having to require 21 t $ .. F ,. i 'de lt' '::.' ': 73ene ptTI:' or an equivalent, we have discovered the following fact S1J.r-pTE <! '.. allt.
1-o2-m-qi: Llen put the process of the present invention under the conditions which are set out in the last example given by introducing 1.2 kg / h of a residual oil distilled at normal pressure in the first zone
EMI7.3
reaction and 4-, 5 kdh d!,; ne volatile fraction distilled at normal pressure in the second reaction zone, the rate of carbon gasification in the hydrocarbons introduced into the first and second reaction zones reached the high value of 94.85.
At. on the contrary, when a gasification reaction has been carried out in the absence of product from the first reaction zone by introducing only the volatile fraction distilled at normal pressure in the second zone in the same
<Desc / Clms Page number 8>
EMI8.1
c1) ndl: tiM la 'ta1tX de tssificstio'N. du # was ge4ûent. from 8 ..
This is what qiEL * sees that men i.b.aa.cz 4 la. reacticn in the prfaaière zone ET8 the '-general rate of gasifica-ticn of the brated oil 8 this p: rod1Û: t of reaction ilàLéLC6 as strong-: m6J1t the realization ": ta scoî> of zooe + 9i the eff'5's do la. '? s' & T.fi3Q 6a profud t ê3 la p: r "" ir.e #one de -.J: o # 4 ù' :: ':: 3 .2: = :. 2: 4' k: f: '±} (1 ::: of ùréi, ù2i ± -ce :, en: p ..; :: t ;; t: \ ii;' 1 .. 1 & e :: ..?. 3 : .cC = .-- 13 1. & 13! .. OQ 1 = iùi = -le ae la: .r. '' s., 3 lt1. f; .e: Y -: 20 ... i3 :.):; ::. c:; i-: i3, 1 #:. - # .ai> d. a de la. "'- :; (;: i. iH.t & dt9 Goei la. 0f> 3 :. :: ee, oi.:: = 1, =.;, iie = 1 and the,: L! '..' 3s "" .. 6:> â L &.:;. R., ::: 's' la. pµ = io6 <xilt3 () 2J == 4rc'c; 1: n' 3 la n ',' '. r ^ t3 = 5 :: = do Z'0: =' b; ion.
<A 9sa.n..tP" .':'Q 1'-ùìiz'h da Q1"L;:31:j l ^.> ç üW #. de ¯ i d ..,. CV4d t1 @ gEL c # mo *> ama.v .zE¯sas. "sN. C" '.-3W (? ::::: 3 la = F -'. n. ,., Lu, 4, 'vv:, a 1 of. Period i. ,, "' z'a '$ :, sK (la la.: .. (:::;: (::;" t '::': 1 dz> s la. C: .o ;; c1G EüU'3.} S''f3ioR.
,% w ± * 1 1 tb.V ^ 1. Ti i. ; .., .....: =} O << 0 10. ter ::; :: r? t-0 S0 '"8. t <.SETL *' J3 <t> iilCvt as 1 '. * 2' '' ¯l:." o. # ¯¯ t: 0 '<f'S'2 . & 1L: '2.; r = ± # i: tra -': '' '' .... "> ¯: ..p ...... q., .......: :: -: "" "c ..:. '' '' '' '' - 't, ... J" ""' - ---.-:; ,, - .. ,, =,: ¯--, ... 4r if r ":: 1 ': tQ.: = ¯.i4 6,.> ....' ::: '1 :: :) ÙOJà15ô-àùOE'O l11 61c.r q3 la ''. ,, a ..: r. ,, ± 's:' \! o 1 <'.e, ¯'¯.-. y '-'. ß â i3 G "Ô'5? ca p11: 3 a". . <;. f .¯: as 'Ii "'" if at ch = T ±; 4ù $ G n .., 64. ¯, ¯., S5F ru ki iél. a8v Lv 6s "4t (,. a .. ¯ 1 4iA.V zizi second ü'.Fs3a al per-ce 9 it is at sa.'a33 dea" t6:; t;: Srat "'.. u: 'e! J Ot: pr1883 between 600 and 80000 Cii en r6 = ulten% qtl' en l 'a'D5el1C6 do atàlysmw> only desospection is the polymerization of "drocar'b12:
rn occur when the r <Sa'3tioa aveo% vapor has occurred only a little during a very short doe wDps stage and a 5raturEt-.A çzaüc l'y ', where the -vapor little. saw one react ailemeat with the intro mn in the absence of ixn cataJ.7seur,
EMI8.2
t reached.
EMI8.3
We deo / - auBe1 .1'1n: t] .ucnoe of the oompooition of the: peiw introduced in the 8th. $ F, d. reaction soao. We also think of a teaperature early. high than about 1, ooo c, the hydro-!
<Desc / Clms Page number 9>
gene or carbon monoxide in the taper current of the first reaction zone is in such a state that it can easily discharge electrons and exhibit an action
EMI9.1
negative catalytic converter to remove the dP-cO! ion and the polyserification of 1. hdrGcarbide.
In the second zone of the sY, 3rd c; n. reacticn * 5t if folded it is very, ± LiL4 <1 ', this elioîc # r n & oriq <s2t. VUt \?:? Oi3, if the refor-: o; .6 to the ezt Ca Icnssit la. -vae-ar and the èn im fi éxr asifie'3 '..3 the coix k cf ± -aeà to baa.6 fie a jr niJlè = .e sone àe> écJ "lion, we paat use in 51zJ ::: ..- ps 1; 3. Icurd and rn peat produce a gas with an I ar - z of du, ezoeb ± at 1e elo-vé.
IanJ the prcc4 & é of the ²é13GJJ.W inven% icn, it is pc = si'H9 & * 'tiliGey cozu3 cg> 1; (; X ".rQt csK3 the first zona Cl rf ,,: c" r; ic: a. CépG! Lt, it is appropriate to say that we can use ù-; n; S: ;; t osydrs g.cm. where mi oeiat et; al or vw> 6ri ur air ece par e # c = z> lc (le l'osyc P 'Daas: 1.0 CP.3 cAl on OEaô, at & Q àL # 1% = > =: "to 'G" Q, mj'E; O, Jàl OG ± "Gn'ài'jL-llmw uo- ± f> 1 - to ±" to produce it is avewca5G, rr of 1 "Mtîliser. tenperatare which must ccoetii = ax Wle 1: url: ta .0111 "the. separation of frssticaa lo;,: r (! e3 and GCJ ± rsntiarn3 lepres must not exceed about 400 c, However in a case like the following, the temperature of this lawful has an internal value.
This is the case where the oxygen concentration in the oxidizing agent is high of that where one has to produce a gas of low calorific value using a large quantity of air, of that where the reaction is carried out without pressure in the presence of a catalyst in the second reaction sound system or finally of that where the quantity of hydrocarbon to be gasified in the second reaction zone is relatively greater than the quantity of hydrocarbon. to carbonate in the first zone
<Desc / Clms Page number 10>
reaction.
Example
EMI10.1
(? 1 separates by rne di3tillition à. J? Cù h lian nsalo of an oil - ', Urip-s crude en me ± rw2i <#>; J ±' e do à les tel.:.1'rattü. ' ea d &! Jn11ii; ion are coa; àiE.B = 1; 1: ra the 2eWp6r.a- normal nature and 35 Ozc e "b -a residue. bind relaûi <J of quantity, the poi:;? 3 :: pedixics and the sulfur contents of the oil 1: 4te eze de = dc7.-x constitsnta are given in the following table:
EMI10.2
<tb> Oil <SEP> Fraction <SEP> Residue
<tb>
EMI10.3
bru "te vol ;;" 6i1.a
EMI10.4
<tb> Weight <SEP> (in%) <SEP> 100 <SEP> 45 <SEP> 55
<tb>
EMI10.5
Specified weight 0.345 '!), 8C 6a, 899 GU content 3cnfl'9 (011%) & J, y.' 8 () pC2 Ol1
EMI10.6
1 '<. * E-4si above is .l # O = à'GG Fi> o J> <= i.>. J = iàE siorkz doics cidoccc.
C :: il'3 1El = iJi> iiéiii cmz>; µ # -S == .1 daroe? Icque the fo11.r èJJ: '4a <osio = i à> zòaùlze <.oa <g =. = ZJ <; wJ 1.:] # == te Qc .-. I? Uw <= nr ± Li = z # = # =; e rér-ia.li? # 1- =: - #, ± ciz e.ù ± oa: z.- -j => r. : = .xi <- - ,. = .. #, - g .- un 1.lDe in cà #> <* zc-ai. #>. ei conle?} f2'ê <i3C '..; :; "2: -t7.:., -J.>:;. (26 C ?. 5 15% Co, 5 $ ù e% Eoisa do 0, C5µ% 0.
Primary reaction furnace
EMI10.7
Qu, -Yfc, ity of residue, of oil lt2 kg / n Amount of air 8.3 If / h Temperature: .U: r ', éri6Ur0 1.3000
EMI10.8
<tb> Internal <SEP> pressure <SEP> normal <SEP> pressure
<tb>
EMI10.9
To.'be de r & :? t1on second ::: read:
EMI10.10
3.t da f2tiGn volatile gas kgfh Quantity 60 steam 5urofe z4 kg / h! Empéra1; '. 1st at outlet 1050 0
EMI10.11
<tb> pressure <SEP> interior <SEP> pressure <SEP> normal
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantity <SEP> of <SEP> gas <SEP> effluent <SEP> 28.8 <SEP> N <SEP> m3 / h
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Quantity <SEP> of <SEP> fuel <SEP> heated <SEP> 3,7 <SEP> kg / h
<tb>
<Desc / Clms Page number 11>
EMI11.1
<tb> Composition <SEP> of <SEP> the gaseous <SEP> <SEP> 48.2% <SEP> H2
<tb> 21.3% <SEP> CO
<tb>
<tb> 6.4 <SEP>% <SEP> CO2
<tb>
EMI11.2
.1- .1, 0 -% 2
EMI11.3
<tb> 0.5% C2H4
<tb> 22.6 <SEP>% N2
<tb>
<tb> General <SEP> rate <SEP> of <SEP> gasification <SEP> of the <SEP> carbon <SEP> in <SEP> the <SEP> reactions
<tb>
EMI11.4
praira and secondary 94.8%
EMI11.5
:? E7EIIDTQl4: I #ffi.
1.- Process i p: nJc): - ::; i; 1o-.û. of gas, characterized by an o :: ç.tio: n ': pIl.: t "icl1e exits ms appropriate pressure of a hydrocar- 1:) 1'2'e or us.; ué1al1gC' .ih: a:?: '} cc ..- ;; bu.rcs. having a boiling point reJ: tiYE' :: ": 121; high: in 7x ± cc'n'Sast an oxidizing agent chosen t1 ::: '':; 1l.:1 ,, à>? '3 icoi # = G:; ::: s l2.lJ., oxygen enriched air and 1 f --r:; "' ;: e: - :-) ... ,,; GtY ;;: - :! C :: '7 == 3 ". GOQ; .7 ±: T (; de produced at high temperature on in'É'¯'.â., 1) '(,;> ,,,,,,.,', ', ("';, - , 7, m "" latl! "1'e C (C, u.'9W." .. 'ElT: i> r3 "" vdnt TH.; Oint Ci! 01 .-: 1 "Ii ti; :: : -; r, L. ''; i'7'3T: bsa and -vapor in this C, 1 ': = :::: 1' ôe:; ..: c ['C'1 :; 6c = - :::;: - ': ..:, J) l, mix them quickly and close again at. La' Ve .; JG LGl :: - 21G thus obe.aaca or without cataJ.ys <.i> 1.2.r, ecrü.s' one pTù ::;, z-ic :: J.
C1ïlJropriée.1 by heating it by a clu ::. Uf: f'te de l 'e :: i.: R.! C: # surface. do. reaction system and: basis in recovering the product.