BE833352A

BE833352A - Procede thermochimique pour preparer l'hydrogene par decomposition de l'eau

Info

Publication number: BE833352A
Application number: BE159986A
Authority: BE
Priority date: 1974-09-14
Filing date: 1975-09-12
Publication date: 1975-12-31
Also published as: DE2443993A1

Description


   <EMI ID=1.1> 

  
décomposition de l'eau.

  
La présente invention se rapporte à un procédé

  
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de 1 eau.

  
. Au cours des années récentes, et pour répondre aux besoins futurs en énergie, on a mis au point plusieurs pro- <EMI ID=3.1>   <EMI ID=4.1> 

  
ou du soufre comme produits auxiliaires. Naturellement, b que cela ne soit pas obligatoire, on s'efforce de recycler

  
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drogène à des températures supérieures à 525[deg.]C environ, qu convertissait dans une deuxième zone de réaction, le fer e

  
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qu'on séparait l'hydrogène des gaz résiduaires des deux zones de réaction et qu'on évacuait de l'installation, en produit final, la partie de l'hydrogène non utilisée pour la rédaction du chlorure de fer. On peut alors exploiter la

  
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pour former de l'oxygène et du chlorure d'hydrogène dans

  
une autre réaction entre l'eau et le chlore, convertir ensuite le mélange d'oxydes de fer chaud sortant de cette réac-

  
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supérieures à S25*C environ en présence de chlore et de chlorure d'hydrogène, à la condensation du chlorure de fer-111

  
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la première zone de réaction.

  
A la place du chlore et du chlorure d'hydrogène, on peut aussi utiliser les autres halogènes et leurs composés hydrogénés. En général, la température est maintenue aux

  
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Les proportions relatives de chlorure de for-II et d'hydrogène mis en oeuvre peuvent varier dans des limites étendues,

  
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à un réchauffage des gaz de réduction entre chaque stade. L'hydrogène mis en oeuvre est de préférence préchauffé,

  
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fage peut être effectué par exemple dans un premier stade opératoire à l'aide des gaz résiduaires quittant la zone

  
d'hydrogène de réaction et contenant de l'hydrogène et du chlorure alors que dans un deuxième stade opératoire, le réchauffage à la température finale voulue peut être réalisé avec un avantage particulier par échange de chaleur indirect avec l'agent réfrigérant chaud, par exemple de l'hélium, d'un réacteur nucléaire à haute température. Comme, dans ce cas, l'échange de chaleur est effectué entre gaz, l'appareillage peut être de conception relativement simple. Le fer en général obtenu à l'état de division extrêmement fine, est transféré dans la deuxième zona de réaction, par exemple en chute libre.

  
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peut âtre avantageusement réalisé par échange de chaleur indirect avec les gaz résiduad.res contenant de l'hydrogène et quittant la zone de réaction. Naturellement, on peut aussi exploiter à cet endroit la chaleur prélevée dans un réacteur nucléaire et ici encore, en raison de la nature des deux fluides, par exemple de l'hélium et la vapeur d'e; l'échange de chaleur est relativement simple. La vapeur d'eau est en général réchauffée à une température supérieur à 225[deg.]C environ, par exemple entre 525 et 725[deg.]C. Cette

  
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plusieurs stades. Dans un tel cas, on refroidit avantageusement les gaz produits entre chaque stade opératoire !Air échange de chaleur indirect. La chaleur récupérée dans cet

  
autre

  
conditions peut être exploitée à un/endroit de l'installation. A partir des gaz résiduaires quittant les deux zones de réaction, on sépare l'hydrogène de Manière connue en soi, Cette séparation s'effectuera avantageusement dans des appareils séparés pour les deux gaz résiduaires. Dans la ases-. où l'hydrogène n'est pas utilisé pour la réduction du chlorure de fer-Il, il est évacué de l'installation et constitu le produit final. Le chlorure d'hydrogène présent dans les

  
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dans l'opération. Pour la séparation, on peut laver par exemple les gaz résiduaires à l'aide d'une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène, ce qui conduit à une concentration de cette solution. Naturellement, tous les produits secon-daires récupérés de quelque manière que ce soit sont recyclés dans l'opération.

  
Les stades opératoires correspondant à la réaction du chlore et de l'eau avec récupération d'oxygène et la

  
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température de 1050*C comme agent de transfert de la chaleur, qui est transféré de préférence en chute libre dans

  
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sieurs stades. Il est avantageux de travailler avec un gros excès de vapeur d'eau si l'on veut maintenir aussi basse que possible la teneur en chlore dans les gaz réai-

  
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manière connue en soi, par réaction avec du chlore, de l'c xygène, le sous-produit consistant alors en chlorure de fer-111.

  
Pour récupérer le chlorure de fer-II, on peut opé de plusieurs manières. Dans un mode opératoire particu-

  
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rure de fer-11 qui peut être recyclé dans la première zone de réaction, ce qui fsrma le Cycle. Dans la mise en oeuvr de ce procédé, on utilise en général un excès de chlorura d'hydrogène, par exemple de deux à trois foin la quantité théorique. Par adjonction d'une petite quantité de chlore, par exemple de 4 à 8 % en volume dans le cas de l'oxyde de

  
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rure de fer-III. La réaction s'effectue avantageusement dans un lit tourbillonnaire à des températures d'environ
300 à 900*C. Le mélange ascendant des vapeurs de chlorure de fer-III, de chlorure d'hydrogène, de chlore et de vapeur d'eau est refroidi dans une partie supérieure du réacteur

  
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racleurs, à ce que le chlorure de fer-III ne colle pas sur

  
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pression, par exemple entre 10 et 100 atmosphères, on peut condenser le chlorure de fer-lll de manière qu'il se retrou à l'état liquide, ce qui facilite son ruissellement et les déplacements dans le système cyclique et à contre-courant.

  
La volatilité du chlorure de fer-III dimère peut et

  
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site aucun transport mécanique ou pneumatique de matières solides, ce qui conduit à une simplification importante de

  
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un courant de chlore et de chlorure d'hydrogène chauffé ascendant dans un condenseur qui est l'appareil la plus

  
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dirigées à contre-courant du courant de chlore-chlorure d'hydrogène provenant de la partie haute, ce qui permet, compte tenu de la température élevée du mélange d'oxydes de fer, de procéder à la vaporisation sans apport de chalet

  
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Le chlorure de fer-II solide qui se forme dans la partie supérieure du réacteur peut être évacué de manière

  
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De préférence, dans la partie supérieure du réacteur, on utilise un excès de chlorure d'hydrogène pour abaisser la pression partielle du chlore et faciliter ainsi sa sépara-

  
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éventuellement après préchauffage, directement dans la partie supérieure du réacteur. Mais le cas échéant, il peut être avantageux de l'envoyer par le haut, par exemple à l'aide d'un conduit vertical, dans la partie inférieure du réacteur. Le chlore nécessaire peut également être introduit de cette manière. Lors du passage dans le conduit vertical, les gaz sont réchauffée par les vapeurs en mouvement ascendant. Naturellement, on peut aussi introduire le chlorure d'hydrogène et le chlore dans les diverses par-

  
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quelconques. On peut ainsi régler, le cas échéant:, sans autre refroidissement, la température de condensation du

  
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et eau qui quitte le réacteur est séparé de la manière habituelle. Le chlorure d'hydrogène et le chlore peuvent être recyclés dans le réacteur.

  
Le chlorure de fer-11 formé peut être envoyé par gravité dans toutes les zones de réaction subséquentes et

  
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rure de fer-111 obtenu par conversion directe peut également être exploité de la même manière. Les divers stades

  
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mais plus avantageusement sous pression, par exemple antre
30 et 40 atmosphères.

  
L'avantage particulier du procédé selon l'inventio consistant en le transport des produits par gravité peut être exploité de plusieurs manières? ainsi par exemple, le transport en mouvement ascendant peut être provoqué non pa par les vapeurs de chlorure de fer-111 mais à l'aide du fe à l'état de fine division qui quitte la première zone de réaction et qui est transporté dans un courant d'hydrogène au plus haut niveau des appareils. Ensuite, les diverses zones de réaction peuvent être parcourues à nouveau par gravité. Un autre avantage du procédé selon l'invention réside en ce que l'on peut combiner toutes les zones de réaction ou une partie d'entre elles, en particulier les trois premières, dans un seul appareil, en assurant naturel  <EMI ID=34.1>  l'invention, et <EMI ID=35.1>  <EMI ID=36.1> 

  
sage dans les échangeurs de chaleur B et C par les conduit:
2 et 3. Des gaz résiduaires consistant en chlorure d'hydre

  
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zone de réaction A par le conduit 4 et sont envoyés, après avoir cédé leur chaleur dans l'échangeur B, dans une instal lation de séparation non représentée. De l'hélium chaud utilisé comme agent réfrigérant dans un réacteur nucléaire à haute température traverse l'échangeur de chaleur C par les conduits 5 et provoque le réchauffage de l'hydrogène à la température finale voulue. Le fer à l'état de fine divi sion obtenu dans la zone de réaction A est évacué avec l'hydrogène et le chlore par le conduit 6 à une température  <EMI ID=38.1> 

  
parviennent ensuite dans l'appareil de séparation E. Dans ce dernier, l'eau est séparée et évacuée par le conduit il;

  
 <EMI ID=39.1> 

  
tion A par le circuit déjà décrit plus haut. L'hydrogène qui constitue le produit final est évacué par le conduit 17.

  
 <EMI ID=40.1> 

  
Lea gaz résiduaires consistant en chlorure d'hydrogène et oxygène sont envoyés par le conduit 14 dans une installation de séparation non représentée; les oxydes de fer chauds tombent par le conduit 15 dans la zone de chloration G. Dana cette dernière on envoie en outre un mélange chlorure d'hydrogène-chlore par le conduit plongeur H. Dans la zone

  
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fer-111 qui atteint, presque complètement à l'état dimère volatil, en mélange avec le chlorure d'hydrogène et la vapeur d'eau, la partie supérieure du réacteur K par le conduit J. Dans la zone L, il y a condensation des vapeurs de chlorure de fer-III. Dans la zone K, il s'établit un

Claims

système da circuit et à contre-courant d'où l'on évacue par <EMI ID=42.1>

gaz résiduaires de la zone de réaction K consistant en chlo-

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le conduit 16 et envoyés à une installation de séparation

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chlorure d'hydrogène, chlore et eau, sont recyclés dans l'opération.

En référence maintenant à la figure 2, faisant ressortir schématiquement un des modes opératoires possibles, on décrira plus en détail la conversion des oxydas de fer en chlorure de fer-11. Dans la zone inférieure du réacteur

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on envoie du haut, par le conduit 2 et un conduit plongeur B, un mélange de 60 parties de chlorure d'hydrogène et d'une

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gaz en mouvement ascendant. En outre, dans la zone supérieure du réacteur, en envoie par les conduits 3 du chlorure d'hydrogène en excès. Dans la zone C, le chlorure de fer-III

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avec un rendement pratiquement quantitatif^ le mélange gazeux consistant en chlorure d'hydrogène, chlore et eau quitte

le réacteur par le conduit 5 à une température d'environ

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par décomposition de l'eau à l'aide de composés minéraux du fer et de chlore ou de chlorure d'hydrogène comme produits auxiliaires, le procédé se caractérisant en ce que, dans une première zone de réaction, on réduit en fer à l'aide

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avec du chlorure de fer-III à das températures supérieuras à 525[deg.]C environ, dans une deuxième zone de réaction, on co:

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la vapeur d'eau chauffée à une température supérieure à 225[deg.]C, en exploitant l'énergie thermique des gaz résiduair contenant de l'hydrogène et sortant des deux zones de réac-

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on sépare l'hydrogène des gaz résiduaires des deux zones

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duit final, la partie de l'hydrogène non utilisée pour la réduction du chlorure de fer.

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en tant qu'élément caloporteur, dans une troisième zone de réaction dans laquelle il cède la chaleur nécessaire à la réaction, effectuée en cet endroit, de l'eau et de l'oxyde

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sépare des gaz résiduaires de la zone de réaction et qu'on évacue, en tant que produit final, de l'installation.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérise en ce que, pour reformer le chlorure de fer-il, on convertit le mélange chaud d'oxyde de fer quittant la troisième zone de réaction à des températures supérieures à 525[deg.]C en

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d'un réacteur vertical en présence de chlore et de chlorure d'hydrogène, on condense le mélange des vapeurs ascendantes

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cyclique et à centre-courant consistant en vapeurs ascendantes de chlorure de fer-111 et de chlorure de fer-III monomère condensé qui s'établit dans cette partie du réacteur, on sépare le chlorure de fer-II formé qu'on évacua

du réacteur et qu'on recycle dans la première zone de réaction.

4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le chlorure d'hydrogène nécessaire pour la réaction et le chlore introduit en même temps sont injectés dans la partie inférieure du réacteur, par un conduit plongeur, provenant du haut, qui pénètre dans le réacteur.

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on envoie par le tube plongeur un excès de chlorure d'hydrogène, réglant ainsi l'excès voulu de chlorure d'hydrogène dana la partie supérieure du réacteur.

6. Procédé salon la revendication 3, caractérisé en

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à l'état liquide.

7. Procédé, selon la revendication 3 , caractérisé en ce que l'on place le condenseur des vapeurs ascendantes

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de fer-II formé à la condensation tombe par gravité dans les zones de réaction subséquentes en subissant les conversions chimiques correspondantes.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le fer à l'état de fine division obtenu à la réduction dans la prépaiera zone de réaction est envoyé dans un courant d'hydrogène dans la seconde zone de réaction, laquelle est disposée de manière telle

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gravité dans les zones de réaction subséquentes en subissant les conversions chimiques correspondantes. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 à 8, caractérisé en ce que, pour récupérer le chlorure de fer-II, on fait réagir le mélange chaud d'oxydes de fer quittant la troisième zone de réaction avec du chlore et de l'hydrogène et on renvoie le chlorure de fer-II formé dans la première zone de réaction.

10. Procédé selon l'une quelconque des revendica-

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drogène utilité pour la réduction et/ou de la vapeur d'eau introduite dans la troisième zone de réaction à la température d'utilisation nécessaire est effectué en totalité ou en partie à l'aide d'un agent réfrigérant chaud d'un réacteur nucléaire.