<EMI ID=1.1>
un procédé de production de méthanol.
La présente invention a pour objet un procédé et une installation
de production de méthanol par pyrolyse à haute pression, à haute température et en atmosphère hydrogénée de charbon pulvérisé, avec obtention simultanée d'hydrocarbures liquides et de coke pulvérulent à faible teneur en soufre comme sous-produits de la pyrolyse. Elle présente comme avantage par rapport à d'autres procédés de production de méchanol qu'elle ne nécessite pas de source extérieure d'oxygène ou d'hydrogène, ni pour la gazéification du charbon, ni pour la synthèse du méthanol, l'oxygène et l'hydrogène contenus dans le charbon et dans des apports d'eau étant suffisants à cet effet.
Un autre avantage du procédé est qu'il peut être associé à des installations, grosses consommatrices de charbon, telles que les centrales électriques fonctionnant au charbon, permettant d'extraire les hydrocarbures liquides et gazeux contenus dans le charbon, avant sa combustion dans les chaudières,.et de produire en outre une quantité appréciable de méthanol.
Le procédé selon la présente invention met en oeuvre quatre ré-
<EMI ID=2.1>
reformage du méthane, un réacteur de synthèse catalytique du méthanol
et un réacteur de conversion catalytique, tous ces réacteurs utilisant individuellement des techniques connues en soi.
Dans le réacteur d'hydrogënopyrolyse, appelé ci-après en abrégé
RHP-, du charbon pulvérisé est soumis à une pyrolyse à haute pression
(10 à 100 bar) et haute température (400 à 900[deg.]C) dans une atmosphère riche en hydrogène, et est transformé partiellement en hydrocarbures
<EMI ID=3.1>
(benzène, toluène, xylène, hydrocarbures polyaromatiques, etc) et partiellement en coke pulvérulent. Un tel réacteur par exemple décrit dans la publication suivante :
R. CYPRES
"Hydrogénopyrolyse préalable du charbon brûlé dans les centrales électriques"
Fifth international Conférence on Coal Research, September
1980, DUsseldorf, Vol. II
Dans le réacteur de reformage du méthane appelé ci-après en abrégé RRM, les hydrocarbures gazeux sont oxydés à haute température (500 à
1000[deg.]C) par de la vapeur d'eau, de façon à les transformer partiellement ou totalement en oxyde de carbone et en hydrogène selon les réactions
<EMI ID=4.1>
<EMI ID=5.1>
en faisant éventuellement appel à un catalyseur connu, tel que par exemple le nickel ou le nickel-uranium.
Dans le réacteur de synthèse catalytique du méthanol appelé ciaprès en abrégé RSCM, du méthanol est synthétisé sous pression selon les deux réactions exothermiques suivantes:
<EMI ID=6.1>
en faisant appel à un catalyseur connu, tel que par exemple le cuivre métallique utilisé dans le domaine de température 190 à 300[deg.]C et de
<EMI ID=7.1>
Dans le réacteur de conversion catalytique, appelé ci-après RCC, il est produit, sous pression, de l'hydrogène selon la réaction exothermique
<EMI ID=8.1>
en faisant appel à un catalyseur connu, tel que par exemple le cuivre métallique utilisé dans le domaine de température 200 à 300[deg.]C ou l'oxy-. de de fer, additonnê ou non de chrome ou d'aluminium, utilisé dans le
<EMI ID=9.1>
Une des difficultés rencontrées dans les procédés de pyrolyse et de synthèse du méthanol est que les réactions chimiques utilisées ne s'effectuent que partiellement, malgré l'utilisation de catalyseurs. Il y a donc intérêt à recycler les produits des réactions chimiques, après extraction des composantes utiles, de façon à améliorer le rendement du procédé.
On connaît déjà des procédés dans lequels des recyclages s'opèrent au niveau de réacteurs individuels, comme par exemple au niveau de l'hydrogénopyrolyse, ou encore au niveau de la synthèse catalytique du méthanol. Une particularité du procédé selon l'invention est que le recyclage se fait au niveau de l'installation globale de tous les réacteurs concernés, ce qui procure des avantages qui seront mentionnés dans la suite de la description.
Suivant l'invention, un procédé d'hydrogënopyrolyse dans lequel du charbon pulvérisé et un mélange gazeux riche en hydrogène réagissent à température élevée dans une enceinte sous pression pour produire des hydrocarbures gazeux et liquides et du coke pulvérulent, est caracté-
<EMI ID=10.1>
et sont recyclés dans le procédé d'hydrogénopyrolyse et en ce qu'au
cours de ce recyclage, on produit et extrait du méthanol à partir du monoxyde de carbone et d'hydrogène.
Le procédé est décrit ci-dessous plus en détail, en faisant référence aux figures 1 à 4 décrivant différentes de ses variantes.
Ce procédé peut être réalisé notamment suivant deux variantes:
1) les hydrocarbures gazeux produits dans un réacteur d'hydrogënopyrolyse et décomposés en hydrogène et monoxyde de carbone dans un réacteur de de reformage de méthane sont introduits dans un réacteur de synthèse catalytique de méthanol et les gaz résiduels après extraction du méthanol sont recyclés vers le réacteur d'hydrogénopyrolyse.
2) le mélange gazeux utilisé dans le réacteur d'hydrogénopyrolyse est fourni par un réacteur de reformage de méthane et est constitué en majeure partie d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Dans ce cas le mélange gazeux à la sortie du réacteur d'hydrogénopyrolyse et après extraction des hydrocarbures liquides et du coke pulvérulent est introduit dans un réacteur de synthèse catalytique de méthanol et les gaz résiduels après extraction du méthanol sont recyclés vers le réacteur de reformage de méthane.
Dans tous ces cas, un résultat meilleur est obtenu si les gaz résiduels après extraction du méthanol sont envoyés à travers un réac-
<EMI ID=11.1>
formé.
L'invention est expliquée ci-dessous en se référant à des variantes d'une installation dont les schémas de principe figure 1 à 4 sont représentés aux dessins annexés. Les figures 1 et 2 sont réduits aux éléments principaux. Les figures 3 et 4 reprennent davantage de détails.
A la figure 1, du charbon pulvérisé est introduit en 5 dans le réacteur d'hydrogénopyrolyse RHP via un dispositif non représenté assurant son entraînement par exemple par lit entraîné ou lit fluidisé. Un condenseur 6 à la sortie du RHP permet l'extraction par le conduit
7 des hydrocarbures liquides et de l'eau de pyrolyse. Le condenseur 8
à la sortie d'un réacteur de synthèse catalytique de méthanol RSCM permet l'extraction par le conduit 9 du méthanol Un dispositif 10 per-
<EMI ID=12.1>
un réacteur de conversion catalytique RCC. Un conduit 12 permet d'introduire dans un réacteur de reformage de méthane RRM la vapeur d'eau nécessaire au reformage des hydrocarbures gazeux. L'excès de gaz est
<EMI ID=13.1>
aide d'une ou plusieurs purges insérées par exemple en 13 et/ou en 15 et évacuant les gaz en excès par les conduits 14 et/ou 16.
La figure 2 représente schématiquement une seconde version de l'installation suivant l'invention, dans laquelle les quatre réacteurs se suivent en cascade dans l'ordre suivant:RHP puis RRM puis RSCM puis
<EMI ID=14.1>
décrits à propos de la figure 1 dans le paragraphe précédent ont les mêmes significations sur la figure 2.
Dans les deux variantes décrites ci-dessus, l'ensemble de l'installation est portée à une pression moyenne qui est choisie dans la gamme de 10 à 150 bar avec une préférence pour la gamme plus restreinte allant de 35 à 60 bar. Une circulation du flux gazeux dans le circuit semi-fermé constitué par les conduits 17-18-19-20 de la figure 1 ou
21-22-23-24 de la figure 2 est assuré dans le sens indiqué par un compresseur, inséré dans l'un quelconque des conduits.
Egalement dans les deux variantes, le charbon non transformé en hydrocarbures ou en CO se retrouve sous forme de coke pulvérulent à
<EMI ID=15.1>
d'extraction non représenté sur les figure 1 et 2.
La figure 3 montre un exemple d'une variante plus détaillée d' une installation pour réaliser le procédé suivant l'invention , Dans cet exemple, du charbon riche en matières volatiles est mis sous pression et introduit à l'état pulvérisé par un dispositif 31, puis séché dans un séchoir 32 et entraîné, après fluidisation dans un lit 33 par des gaz recyclés amenés par un conduit 34 vers un réacteur d'hydrogêno- <EMI ID=16.1>
à une pression totale de 45 bar. On introduit également, via un conduit
36, dans ce réacteur RHP des gaz recyclés riches en hydrogène. L'hydrogéno pyrolyse du charbon produit dans le réacteur RHP 35 du coke pulvérulent, extrait par une sortie 37 et destiné par exemple à être brûlé en centrale électrique, et une vapeur composée de constituants hydrocarbones condensables, riches en hydrocarbures aromatiques et en phénols extraits du circuit de recyclage au moyen d'un condenseur 38.
La vapeur d'eau est éliminée dans un condenseur 39. Le dioxyde de carbone et les gaz soufrés sont éliminés dans un dispositif 40 au moyen de procédés connus d'absorption à action physique et/ou chimique; de préférence en plusieurs étapes. Des quantités importante d'hydrocarbures légers, d'hydrogène et de monoxyde de carbone sont véhiculées à l'aide d'un compresseur 41 vers une unité de synthèse catalytique de méthanol RSCM 45, à une pression inférieure à 100 bar.
Dans cette unité RSCM 45, le gaz sortant d'un compresseur 41, est mélangé à un gaz recyclé via un conduit 43 et dirigé, par l'intermédiaire d'un compresseur 44, l'amenant par exemple à une pression voisine de 50 bars, vers le réacteur catalytique RSCM 45, maintenu entre
<EMI ID=17.1>
cuivre métallique. Le gaz dans le conduit de sortie 46 du réacteur RSCM, contient une teneur appréciable en méthanol qui est condensé, dans un condenseur 47 et extrait par un conduit de sortie 48 pour être soumis éventuellement à une purification ultérieure.
Une fraction importante des gaz, sortant du condenseur 47 par le conduit 49 contenant encore assez bien de monoxyde de carbone et d' hydrogène, est recyclée via un conduit 43 et un compresseur 44 vers l'entrée du réacteur RSCM 45, afin d'augmenter le rendement de la synthèse catalytique du méthanol.
Une autre partie assez faible de ce gaz est éliminée par un conduit de sortie 50 pour éviter l'accumulation excessive de constituants inertes indésirables dans les boucles de recyclage. Le conduit 50 peut en raison du bon pouvoir calorifique du gaz éliminé, faire partie d'
un échangeur de chaleur, non représente, pour l'utilisation de l'énergie calorifique en divers endroits de l'installation.
Une troisième partie du gaz sortant du condenseur 47 relativement réduite en volume est envoyée par un conduit 61 et le conduit 34 vers le lit de fluidisation 33 du charbon alimentant le réacteur d'hydrogénopyrolyse RHP 35. Le gaz subsistant, pénètre par un conduit 51 dans un réacteur de conversion catalytique RCC 52, où une partie dumonoxyde de carbone qu'il contient encore réagit, en présence d'un catalyseur adéquat, avec la vapeur d'eau qui provient du dispositif de séchage du charbon 32- par l'intermédiaire d'un conduit 53 ou qui est injectée par un conduit 58 pour produire du dioxyde de carbone et de l'hydrogène.
Le dioxyde de carbone est éliminé au moyen d'un dispositif 54, par un procédé connu analogue
à un de ceux utilisés dans le dispositif 40, et le gaz résultant sortent par un conduit 55 subit un nouvel et important enrichissement en hydrogêne dans un réacteur RRM 56, grâce au reformage à haute température,
à l'aide de vapeur d'eau introduite par un conduit 57, des hydrocarbures légers (méthane, éthane, propane principalement), qu'il contient, et
qui proviennent de l'hydrogénopyrolyse du charbon.
L'avantage du procédé selon l'invention décrit ci-dessus par rapport à d'autres procédés connus de liquéfaction du charbon est que la quantité d'hydrogène nécessaire à l'élaboration des hydrocarbures liquides dans le réacteur d'hydrogénopyrolyse, ainsi que la quantité d'hydrogène nécessaire à la production du méthanol dans le RSCM sont produites toutes deux au sein même de l'installation, dans le réacteur de conversion catalytique et surtout dans le réacteur de reformage des hydrocarbures gazeux, eux-mêmes produits dans l'hydrogénopyrolyse. L'ensemble de l'installation est donc auto-suffisante en hydrogène; l'absence d'alimentation en hydrogène en diminue fort le coût de fonctionnement.
Un autre avantage est que le monoxyde de carbone, produit en grande quantité dans le réacteur de rëformage de méthane RRM et en moindre quantité dans le réacteur d'hydrogénopyrolyse RHP est valorisé dans le réacteur de synthèse catalytique de méthanol RSCM pour la production de méthanol.
Les deux avantages qui viennent d'être cités (bilan d'hydrogène
et bilan de CO) sont obtenus grâce au recyclage global, objet de la présente invention, qui dans la figure 3 se réalise au sein du circuit semi-fermé constitué par les conduits 36,42,46,49,51,55,59,60,61 reliant entr'eux les réacteurs RHP 35, RSCM 45, RCC 52 et RRM 56.
Grâce au conduit 34, une dérivation d'une petite fraction du débit gazeux dans le conduit 61 est utilisée pour effectuer dans le dispositif 33 le transport du charbon pulvérisé dans l'installation,
par exemple en lit fluidisé ou en lit entraîné.
Il est à noter que cette dérivation peut aussi être effectuée non entre le condenseur 47 et le réacteur de conversion catalytique RCC 52, mais bien entre le RCC 52 et le réacteur de reformage de méthane RRM
56, soit avant élimination du C02(conduit représenté en pointillé en 62), soit après élimination du C02 (conduit 63), étant entendu que des trois voies possibles une seule est réalisée dans l'installation au moyen d'un conduit 34 ou 62 ou 63.
La figure 4 montre une autre variante d'une installation convenant à l'exécution du procédé suivant l'invention. Dans cette figure les références identiques à celles de la figure 3 représentent des éléments identiques et ne sont*'plus expliquées ici.
Un réacteur de reformage à la vapeur RRM 66 des hydrocarbures gazeux est placé à la sortie du compresseur 41 et en amont du compresseur 44. D'autr��art la sortie des gaz par le conduit 50 a lieu après l'élimination des produits condensables par les condenseurs 38 et 39
et la purification au moins partielle dans le dispositif 40. Toutefois une étape de purification poussée séparée 40* peut être prévue après <EMI ID=18.1>
catalyseur du réacteur de synthèse catalytique de méthanol RSCM 45.
Le flux gazeux circule également selon un circuit semi-fermé constitue par les conduits 36, 59,42,60,46,49,51 reliant entr'eux les réacteurs RHP 35, RRM 66, RSCM 45 et RCC 52.
L'avantage de la variante selon la figure 4 sur celle selon la figure 3 est double : <EMI ID=19.1>
RSCM ni le réacteur RCC.
b) Le monoxyde de carbone CO produit dans le réacteur RRm est ttansformé immédiatement en aval dans le réacteur RSCM en méthanol;
il ne vient donc pas encombrer (ou du moins dans une moins grande mesure) les réacteur RCC et RHP
II en résulte que pour une même production de méthanol et d'hydrocarbures liquides par tonne de charbon, les débits gazeux (et donc les consommations de chaleur) sont plus faibles dans la variante de la figure 4 que dans celle de la figure 3.
Dans chacune des variantes décrites ci-dessus, des échangeurs
de chaleur peuvent être utilisés afin de réduire la quantité de calories nécessaires pour porter les gaz aux températures de réaction. C'est
<EMI ID=20.1>
4 cinq échangeurs notés respectivement 71/81, 72/82, 73/83, 74/84 et
75/85, dans lesuqels 71 à 75 sont les circuits chauds et 81 à 85 les circuits froids.
Egalement dans chacune des variantes décrites ci-dessous, des sources de chaleur sont nécessaires:
- d'une part dans le réacteur RRM pour fournir la chaleur de réaction et porter les gaz à la température de réaction,
- d'autre part à l'entrée du réacteur RHP pour porter les gaz â la température d'hydrogénopyrolyse.
Ces sources de chaleurs peuvent être constituées par des torches à plasma et/ou des brûleurs brûlant soit les gaz en excès évacués par les conduits 14 et/ou 16 des figures 1 et 2, soit une partie du coke pulvérulent, soit êventuellelemnt un combustible venant de l'extérieur de l'installation.
Il est d'autre part possible de recycler dans le réacteur RHP par des conduits 90 (figures 3 et 4) les huiles lourdes et le.,% goudrons
<EMI ID=21.1>
dans le condenseur 38 et qui ne seraient pas valorisables économiquement.
Le taux d'huiles lourdes et de goudrons peut être fortement diminué et le taux de benzène, toluène et xylène augmente en utilisant la technique connue de la "pyrolyse-flash", dans laquelle la pression et
<EMI ID=22.1>
et des gaz de réaction à cette température est faible (de l'ordre de la seconde ou moins par exemple) .
REVENDICATIONS.
<EMI ID=23.1>
dans une enceinte sous pression pour produire des hydrocarbures gazeux
et liquides et du coke pulvérulent,
caractérisé en ce que les hydrocarbures gazeux produits par l'
<EMI ID=24.1>
jeure partie d'hydrogène et de monoxyde de carbone par reformage à la
vapeur d'eau et sont recyclés dans le procédé d'hydrogénopyrolyse et
en ce qu'au cours de ce recyclage, on produit et extrait du méthanol à
partir du monoxyde de carbone et d'hydrogène.
<EMI ID=25.1>
<EMI ID = 1.1>
a process for producing methanol.
The subject of the present invention is a method and an installation
for producing methanol by pyrolysis at high pressure, at high temperature and in a hydrogenated atmosphere of pulverized coal, with simultaneous production of liquid hydrocarbons and pulverulent coke with low sulfur content as by-products of pyrolysis. It has the advantage over other methods of producing mechanol that it does not require an external source of oxygen or hydrogen, neither for the gasification of coal, nor for the synthesis of methanol, oxygen and the hydrogen contained in the coal and in water supplies being sufficient for this purpose.
Another advantage of the process is that it can be associated with installations, large consumers of coal, such as coal-fired power stations, making it possible to extract the liquid and gaseous hydrocarbons contained in the coal, before its combustion in the boilers. , .and also produce a significant amount of methanol.
The method according to the present invention implements four re-
<EMI ID = 2.1>
methane reforming, a methanol catalytic synthesis reactor
and a catalytic conversion reactor, all these reactors individually using techniques known per se.
In the hydrogen pyrolysis reactor, hereinafter abbreviated
RHP-, pulverized coal is subjected to high pressure pyrolysis
(10 to 100 bar) and high temperature (400 to 900 [deg.] C) in an atmosphere rich in hydrogen, and is partially transformed into hydrocarbons
<EMI ID = 3.1>
(benzene, toluene, xylene, polyaromatic hydrocarbons, etc.) and partially in pulverulent coke. Such a reactor for example described in the following publication:
R. CYPRES
"Prior hydrogen-pyrolysis of burnt coal in power plants"
Fifth international Conference on Coal Research, September
1980, DUsseldorf, Vol. II
In the methane reforming reactor hereinafter abbreviated as RRM, the gaseous hydrocarbons are oxidized at high temperature (500 to
1000 [deg.] C) by steam, so as to partially or totally transform them into carbon monoxide and hydrogen according to the reactions
<EMI ID = 4.1>
<EMI ID = 5.1>
optionally using a known catalyst, such as for example nickel or nickel-uranium.
In the methanol catalytic synthesis reactor called RSCM for short, methanol is synthesized under pressure according to the following two exothermic reactions:
<EMI ID = 6.1>
using a known catalyst, such as for example metallic copper used in the temperature range 190 to 300 [deg.] C and
<EMI ID = 7.1>
In the catalytic conversion reactor, hereinafter called RCC, hydrogen is produced, under pressure, according to the exothermic reaction.
<EMI ID = 8.1>
using a known catalyst, such as for example metallic copper used in the temperature range 200 to 300 [deg.] C or oxy-. of iron, whether or not with added chromium or aluminum, used in the
<EMI ID = 9.1>
One of the difficulties encountered in the pyrolysis and methanol synthesis processes is that the chemical reactions used are only carried out partially, despite the use of catalysts. There is therefore an advantage in recycling the products of chemical reactions, after extraction of the useful components, so as to improve the yield of the process.
Processes are already known in which recycling takes place at the level of individual reactors, such as for example at the level of hydrogenopyrolysis, or also at the level of the catalytic synthesis of methanol. A particular feature of the process according to the invention is that recycling takes place at the level of the overall installation of all the reactors concerned, which provides advantages which will be mentioned in the following description.
According to the invention, a process of hydrogen pyrolysis in which pulverized coal and a gaseous mixture rich in hydrogen react at high temperature in a pressurized enclosure to produce gaseous and liquid hydrocarbons and pulverulent coke, is characterized
<EMI ID = 10.1>
and are recycled in the hydrogen pyrolysis process and in that
during this recycling, methanol is produced and extracted from carbon monoxide and hydrogen.
The method is described below in more detail, with reference to Figures 1 to 4 describing different of its variants.
This process can be carried out in particular according to two variants:
1) the gaseous hydrocarbons produced in a hydrogen pyryrolysis reactor and decomposed into hydrogen and carbon monoxide in a methane reforming reactor are introduced into a methanol catalytic synthesis reactor and the residual gases after extraction of the methanol are recycled to the hydrogen pyrolysis reactor.
2) the gas mixture used in the hydrogen pyrolysis reactor is supplied by a methane reforming reactor and consists mainly of hydrogen and carbon monoxide. In this case, the gaseous mixture at the outlet of the hydrogen pyrolysis reactor and after extraction of the liquid hydrocarbons and of the pulverulent coke is introduced into a methanol catalytic synthesis reactor and the residual gases after extraction of the methanol are recycled to the reforming reactor of methane.
In all these cases, a better result is obtained if the residual gases after extraction of the methanol are sent through a reaction.
<EMI ID = 11.1>
form.
The invention is explained below with reference to variants of an installation whose block diagrams in Figures 1 to 4 are shown in the accompanying drawings. Figures 1 and 2 are reduced to the main elements. Figures 3 and 4 show more details.
In FIG. 1, pulverized coal is introduced at 5 into the RHP hydrogen-pyrolysis reactor via a device not shown ensuring its entrainment, for example by entrained bed or fluidized bed. A condenser 6 at the RHP outlet allows extraction through the conduit
7 liquid hydrocarbons and pyrolysis water. The condenser 8
at the outlet of a methanol catalytic synthesis reactor RSCM allows methanol to be extracted via line 9 A device 10 allows
<EMI ID = 12.1>
an RCC catalytic conversion reactor. A conduit 12 makes it possible to introduce into a RRM methane reforming reactor the water vapor necessary for the reforming of gaseous hydrocarbons. Excess gas is
<EMI ID = 13.1>
using one or more purges inserted for example at 13 and / or at 15 and evacuating the excess gases through the conduits 14 and / or 16.
FIG. 2 schematically represents a second version of the installation according to the invention, in which the four reactors follow one another in cascade in the following order: RHP then RRM then RSCM then
<EMI ID = 14.1>
described in connection with Figure 1 in the previous paragraph have the same meanings in Figure 2.
In the two variants described above, the entire installation is brought to an average pressure which is chosen in the range from 10 to 150 bar with a preference for the more restricted range going from 35 to 60 bar. A circulation of the gas flow in the semi-closed circuit constituted by the conduits 17-18-19-20 of Figure 1 or
21-22-23-24 of Figure 2 is provided in the direction indicated by a compressor, inserted in any of the conduits.
Also in the two variants, coal not transformed into hydrocarbons or CO is found in the form of pulverulent coke with
<EMI ID = 15.1>
extraction not shown in Figures 1 and 2.
FIG. 3 shows an example of a more detailed variant of an installation for carrying out the process according to the invention. In this example, carbon rich in volatile matter is pressurized and introduced in the pulverized state by a device 31 , then dried in a dryer 32 and entrained, after fluidization in a bed 33 by recycled gases brought by a pipe 34 to a hydrogen reactor <EMI ID = 16.1>
at a total pressure of 45 bar. We also introduce, via a conduit
36, in this RHP reactor recycled gases rich in hydrogen. The hydrogen pyrolysis of the coal produced in the RHP reactor 35 of pulverulent coke, extracted by an outlet 37 and intended for example to be burned in a power plant, and a vapor composed of condensable hydrocarbon constituents, rich in aromatic hydrocarbons and in phenols extracted from the recycling circuit by means of a condenser 38.
The water vapor is eliminated in a condenser 39. The carbon dioxide and the sulfur gases are eliminated in a device 40 by means of known absorption methods with physical and / or chemical action; preferably in several stages. Significant quantities of light hydrocarbons, hydrogen and carbon monoxide are conveyed using a compressor 41 to a methanol catalytic synthesis unit RSCM 45, at a pressure of less than 100 bar.
In this RSCM 45 unit, the gas leaving a compressor 41 is mixed with a recycled gas via a pipe 43 and directed, via a compressor 44, bringing it for example to a pressure close to 50 bars , to the RSCM 45 catalytic reactor, maintained between
<EMI ID = 17.1>
metallic copper. The gas in the outlet pipe 46 of the RSCM reactor contains an appreciable methanol content which is condensed in a condenser 47 and extracted by an outlet pipe 48 to be subjected, if necessary, to subsequent purification.
A significant fraction of the gases, leaving the condenser 47 via the conduit 49 still containing fairly well carbon monoxide and hydrogen, is recycled via a conduit 43 and a compressor 44 to the inlet of the RSCM reactor 45, in order to increase the yield of methanol catalytic synthesis.
Another fairly small part of this gas is eliminated by an outlet conduit 50 to avoid excessive accumulation of undesirable inert constituents in the recycling loops. The duct 50 may, because of the good calorific value of the gas eliminated, be part of
a heat exchanger, not shown, for the use of heat energy in various places of the installation.
A third part of the gas leaving the condenser 47 relatively reduced in volume is sent through a line 61 and the line 34 to the fluidization bed 33 of the coal supplying the RHP hydrogen-pyrolysis reactor 35. The remaining gas enters via a line 51 into a catalytic conversion reactor RCC 52, where a part of the carbon monoxide which it still contains reacts, in the presence of an adequate catalyst, with the water vapor which comes from the coal drying device 32- via a line 53 or which is injected through a line 58 to produce carbon dioxide and hydrogen.
The carbon dioxide is removed by means of a device 54, by a similar known method
to one of those used in the device 40, and the resulting gas leave via a conduit 55 undergoes a new and significant enrichment in hydrogen in an RRM reactor 56, thanks to the reforming at high temperature,
using water vapor introduced through a pipe 57, light hydrocarbons (mainly methane, ethane, propane), which it contains, and
which come from the hydrogenopyrolysis of coal.
The advantage of the process according to the invention described above compared to other known processes for liquefying coal is that the quantity of hydrogen necessary for the preparation of liquid hydrocarbons in the hydrogen-pyrolysis reactor, as well as the quantity of hydrogen necessary for the production of methanol in the RSCM are both produced within the installation itself, in the catalytic conversion reactor and especially in the reforming reactor for gaseous hydrocarbons, themselves produced in the hydrogen pyrolysis . The entire installation is therefore self-sufficient in hydrogen; the absence of hydrogen supply greatly reduces the operating cost.
Another advantage is that carbon monoxide, produced in large quantity in the methane reforming reactor RRM and in less quantity in the hydrogen pyryrolysis reactor RHP, is used in the methanol catalytic synthesis reactor RSCM for the production of methanol.
The two advantages which have just been mentioned (hydrogen balance
and CO balance) are obtained thanks to the overall recycling, object of the present invention, which in FIG. 3 is carried out within the semi-closed circuit constituted by the conduits 36,42,46,49,51,55,59, 60.61 connecting the RHP 35, RSCM 45, RCC 52 and RRM 56 reactors together.
Thanks to the pipe 34, a bypass of a small fraction of the gas flow in the pipe 61 is used to carry out in the device 33 the transport of the pulverized coal in the installation,
for example in a fluidized bed or in a driven bed.
It should be noted that this bypass can also be carried out not between the condenser 47 and the catalytic conversion reactor RCC 52, but indeed between the RCC 52 and the methane reforming reactor RRM
56, either before elimination of the C02 (conduit shown in dotted line at 62), or after elimination of the C02 (conduit 63), it being understood that of the three possible paths only one is produced in the installation by means of a conduit 34 or 62 or 63.
Figure 4 shows another variant of an installation suitable for carrying out the method according to the invention. In this figure, the references identical to those of FIG. 3 represent identical elements and are * * no longer explained here.
An RRM 66 steam reforming reactor for gaseous hydrocarbons is placed at the outlet of compressor 41 and upstream of compressor 44. In addition, the outlet of gases through line 50 takes place after l elimination of condensable products by condensers 38 and 39
and at least partial purification in the device 40. However, a separate advanced purification step 40 * can be provided after <EMI ID = 18.1>
catalyst for the methanol catalytic synthesis reactor RSCM 45.
The gas flow also circulates according to a semi-closed circuit constituted by the conduits 36, 59,42,60,46,49,51 connecting between them the reactors RHP 35, RRM 66, RSCM 45 and RCC 52.
The advantage of the variant according to FIG. 4 over that according to FIG. 3 is twofold: <EMI ID = 19.1>
RSCM nor the RCC reactor.
b) The carbon monoxide CO produced in the RRm reactor is transformed immediately downstream in the RSCM reactor into methanol;
it therefore does not clutter (or at least to a lesser extent) the RCC and RHP reactors
As a result, for the same production of methanol and liquid hydrocarbons per tonne of coal, the gas flow rates (and therefore the heat consumption) are lower in the variant of FIG. 4 than in that of FIG. 3.
In each of the variants described above, exchangers
heat can be used to reduce the amount of calories required to bring the gases to reaction temperatures. This is
<EMI ID = 20.1>
4 five exchangers noted respectively 71/81, 72/82, 73/83, 74/84 and
75/85, in which 71 to 75 are the hot circuits and 81 to 85 the cold circuits.
Also in each of the variants described below, heat sources are necessary:
- on the one hand in the RRM reactor to supply the reaction heat and bring the gases to the reaction temperature,
- on the other hand at the inlet of the RHP reactor to bring the gases to the hydrogen pyrolysis temperature.
These heat sources can be constituted by plasma torches and / or burners burning either the excess gases evacuated by the conduits 14 and / or 16 of FIGS. 1 and 2, either a part of the pulverulent coke, or possibly a fuel coming from from outside the facility.
It is also possible to recycle in the RHP reactor through pipes 90 (Figures 3 and 4) heavy oils and.,% Tars
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in the condenser 38 and which would not be economically recoverable.
The level of heavy oils and tars can be greatly reduced and the level of benzene, toluene and xylene increases using the known technique of "flash pyrolysis", in which the pressure and
<EMI ID = 22.1>
and reaction gases at this temperature is low (on the order of a second or less for example).
CLAIMS.
<EMI ID = 23.1>
in a pressure vessel to produce gaseous hydrocarbons
and liquids and powdery coke,
characterized in that the gaseous hydrocarbons produced by the
<EMI ID = 24.1>
part of hydrogen and carbon monoxide by reforming with
water vapor and are recycled in the hydrogen pyrolysis process and
in that during this recycling, methanol is produced and extracted at
from carbon monoxide and hydrogen.
<EMI ID = 25.1>