CA3166916C - Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme - Google Patents

Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme Download PDF

Info

Publication number
CA3166916C
CA3166916C CA3166916A CA3166916A CA3166916C CA 3166916 C CA3166916 C CA 3166916C CA 3166916 A CA3166916 A CA 3166916A CA 3166916 A CA3166916 A CA 3166916A CA 3166916 C CA3166916 C CA 3166916C
Authority
CA
Canada
Prior art keywords
flow
reaction
reactor
hydrogen
synthesis gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CA3166916A
Other languages
English (en)
Other versions
CA3166916A1 (fr
Inventor
Raynald Labrecque
Robert Schulz
Michel Vienneau
Germain LAROCQUE
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Quebec filed Critical Hydro Quebec
Publication of CA3166916A1 publication Critical patent/CA3166916A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of CA3166916C publication Critical patent/CA3166916C/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B01J19/244—Concentric tubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C01B3/363—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents characterised by the burner used
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen or mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/0006—Controlling or regulating processes
    • B01J19/0013—Controlling the temperature of the process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/24—Stationary reactors without moving elements inside
    • B01J19/2415—Tubular reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00—Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/001—Feed or outlet devices as such, e.g. feeding tubes
    • B01J4/002—Nozzle-type elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/06—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents
    • C01B3/12—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of inorganic compounds containing electro-positively bound hydrogen, e.g. water, acids, bases, ammonia, with inorganic reducing agents by reaction of water vapour with carbon monoxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
    • C10G2/32—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen with the use of catalysts
    • C10G2/34—Apparatus, reactors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G47/00—Cracking of hydrocarbon oils, in the presence of hydrogen or hydrogen- generating compounds, to obtain lower boiling fractions
    • C10G47/22—Non-catalytic cracking in the presence of hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/001—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by thermal treatment
    • C10K3/003—Reducing the tar content
    • C10K3/008—Reducing the tar content by cracking
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
    • C10K3/00—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide
    • C10K3/02—Modifying the chemical composition of combustible gases containing carbon monoxide to produce an improved fuel, e.g. one of different calorific value, which may be free from carbon monoxide by catalytic treatment
    • C10K3/026—Increasing the carbon monoxide content, e.g. reverse water-gas shift [RWGS]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/0015—Controlling the temperature by thermal insulation means
    • B01J2219/00155—Controlling the temperature by thermal insulation means using insulating materials or refractories
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00157—Controlling the temperature by means of a burner
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00051—Controlling the temperature
    • B01J2219/00159—Controlling the temperature controlling multiple zones along the direction of flow, e.g. pre-heating and after-cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00049—Controlling or regulating processes
    • B01J2219/00164—Controlling or regulating processes controlling the flow
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0205—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step
    • C01B2203/0227—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step
    • C01B2203/0238—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a reforming step containing a catalytic reforming step the reforming step being a carbon dioxide reforming step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0255—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a non-catalytic partial oxidation step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0283—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a CO-shift step, i.e. a water gas shift step
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0816—Heating by flames
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/08—Methods of heating or cooling
    • C01B2203/0805—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/0811—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel
    • C01B2203/0822—Methods of heating the process for making hydrogen or synthesis gas by combustion of fuel the fuel containing hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/12—Feeding the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1205—Composition of the feed
    • C01B2203/1211—Organic compounds or organic mixtures used in the process for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/1235—Hydrocarbons
    • C01B2203/1241—Natural gas or methane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/141—Feedstock

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Abstract

La technologie concerne une méthode de production de gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme. L'hydrogène provient d'un courant réducteur dont une première partie se retrouve dans le premier flux et une seconde partie est utilisée pour générer l'Oxy-flamme par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (O2), le second flux provenant d'un courant oxydant. Le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flamme soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène. Un réacteur, qui peut avoir différentes configurations, est également proposé pour mettre en application la méthode.

Description

MÉTHODE ET RÉACTEUR POUR LA PRODUCTION DE GAZ DE SYNTHESE
A PARTIR D'UNE SOURCE DE CARBONE ET D'HYDROGENE EN
PRÉSENCE D'UNE OXY-FLAMME
DEMANDE PRIORITAIRE
La présente demande revendique la priorité de la demande canadienne CA 3.081.971, déposée le 4 juin 2020.
DOMAINE TECHNIQUE
La présente demande se rapporte à une méthode et un réacteur pour produire un gaz de synthèse à partir d'une source de carbone et d'hydrogène (H2). Plus particulièrement, la méthode de production du gaz de synthèse est réalisée en présence directe d'une Oxy-flamme pour transformer un flux comprenant une source de carbone et de l'hydrogène en gaz de synthèse.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
La lutte contre les changements climatiques va devoir impliquer, entre autres, une diminution substantielle des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES), notamment celles de CO2 et méthane. Pour ce faire, au-delà de toute mesure liée à des améliorations incrémentales, des moyens drastiques seront nécessaires pour pouvoir atteindre les objectifs visés en matière de diminution des émissions de GES. A l'heure actuelle, des efforts considérables sont réalisés pour minimiser la consommation de ressources fossiles en tant que source d'énergie et aussi en tant qu'ingrédient de base pour plusieurs synthèses chimiques. Pour la fabrication de produits contenant du carbone dans leur composition atomique, l'utilisation du comme réactif de base pour fournir la source de carbone est une solution prometteuse. Le CO2 se retrouve dans l'air ambiant, mais aussi dans les rejets atmosphériques issus de procédés industriels émetteurs de CO2 (ex: cimenterie, aluminerie, aciérie, etc.). Le procédé de capture de CO2 de l'air ambiant ou rejeté
par des procédés industriels pour le recycler pour une utilisation ultérieure est aussi connu sous le nom Carbone Capture Utilization (CCU). Le CO2 ainsi Date Reçue/Date Received 2023-05-25
2 capté peut être utilisé en tant que source de carbone pour la production d'un large spectre de produits que l'on peut considérer comme étant carboneutres, i.e., dont le cycle de production et d'utilisation n'implique pratiquement pas d'émission nette de GES. Il est ainsi possible de produire des carburants synthétiques carboneutres qui peuvent être utilisés dans les infrastructures existantes.
Il y a plusieurs moyens d'utiliser du CO2 en tant que réactif de base pour fournir du carbone. Le moyen le plus pratique consiste à transformer le CO2 en monoxyde de carbone (CO) selon la réaction (A) appelée Reverse VVater Gas Shift ou RVVGS.
CO2 + H2 CO + H20 (vapeur) (A) En faisant réagir du CO2 avec un excès d'hydrogène (H2), on peut produire des mélanges à base d'hydrogène et de CO. De tels mélanges sont appelés gaz de synthèse ou syngas en anglais. Ces gaz de synthèse peuvent également contenir un peu de CO2 résiduel.
Les gaz de synthèse peuvent être utilisés pour produire un spectre de produits chimiques de base. Parmi ces produits, on retrouve notamment le méthanol et les hydrocarbures tels que ceux qu'on retrouve dans l'essence à moteur, le diesel, le kérosène.
Le méthanol est une molécule plate-forme pouvant servir de matière première pour un grand nombre d'autres produits de base tels que le form aldéhyde. Le méthanol est aussi connu pour son utilisation dans le liquide lave-glace et en tant que solvant industriel. Il peut aussi être utilisé comme combustible. Le méthanol peut même être transformé en hydrocarbures synthétiques. Enfin, le méthanol peut être transformé en diméthyléther (DME), lui-même un intermédiaire chimique. Le DME
est utilisé entre autres comme agent de propulsion pour les aérosols. Le DME
peut servir de carburant pour moteur diesel ou de carburant de substitution au propane.
Une réaction de base connue, pour la production de méthanol à partir de gaz de synthèse, est la réaction (B) suivante:
CO +2 H2 CH3OH (B) Des hydrocarbures synthétiques peuvent être produits à partir de gaz de synthèse, selon la réaction (C) de Fischer-Tropsch :
n CO + 2n H2 -(CH2)n- n H20 (C) Dépendamment des produits chimiques à fabriquer, les mélanges à base de CO/H2 utiles comme gaz de synthèse pour ces produits, doivent être balancés, i.e., ils doivent contenir les bonnes proportions de H2 et de CO. En considérant les réactions (B) et (C), on constate que, en théorie, le gaz de synthèse (syngas) doit contenir essentiellement du H2 et du CO selon un rapport molaire H2/C0 proche de 2. Plus précisément, tenant compte de la présence possible de CO2 résiduel dans les gaz de synthèse, les proportions molaires des gaz pour pouvoir réaliser les réactions (B) ou (C) correspondent généralement aux ratios R1 ou R2 des équations (D) et (E) suivantes :
(D) R1 = H2/C0 2 (E) R2 = (H2-0O2) / (CO + CO2) > 2 Un très grand nombre de synthèses chimiques et d'hydrocarbures peuvent être réalisées avec des syngas pouvant respecter les critères de composition molaire R1 ou R2. Il est aussi à noter qu'il est possible de produire du méthane, CH4, à
partir de gaz de synthèse. Une mole de méthane peut être formée à partir de 1 mole de CO et 3 moles de H2.
La réaction du RVVGS (A) est endothermique (enthalpie de réaction de 41 kJ/mole à la température ambiante). Selon la stoechiométrie de cette réaction, pour produire 1 kg de CO, il faut 1,57 kg de CO2 et 0,07 kg de H2 et il faut fournir 1465 kJ ou encore 0.4 kWh d'énergie thermique. Pour réaliser cette réaction, on a généralement recours à des réacteurs à lits catalytiques. Or, l'usage de catalyseurs conventionnels pour réaliser la réaction (A) ne permet pas d'obtenir des taux de conversion élevés. Cela signifie que la conversion par passe, soit la conversion lors du passage de CO2 au travers d'un lit catalytique, s'avère plutôt faible. La raison est que, pour des réacteurs à lits catalytiques, la température de
3 fonctionnement est plutôt limitée - on parle souvent de températures inférieures à
600 C. Or, il est connu que, sur le plan thermodynamique, la réaction (A) devient plutôt favorable à des niveaux de température plus élevés. Ceci est illustré
par le Tableau 1 qui présente la valeur de la constante d'équilibre en fonction de la température (à pression atmosphérique).
Tableau 1 : Variation de la constante d'équilibre de la réaction du RVVGS avec la température T AH K
C kJ/mole 0 41,20 0,0000021 100 40,78 0,0002704 200 40,08 0,0043 300 39,22 0,0248 400 38,25 0,0830 500 37,22 0,1987 600 36,18 0,3822 700 35,14 0,6334 800 34,12 0,9439 900 33,13 1,3017 1000 32,19 1,6935 1100 31,30 2,1071 1200 30,46 2,5319 1300 29,65 2,9595 1400 28,89 3,3831 1500 28,16 3,7980 Une méthode pour la production de gaz de synthèse à partir d'une source de carbone et d'hydrogène est particulièrement intéressante. Une méthode pour la production de gaz de synthèse à partir de CO2 par exemple, et d'hydrogène, sans avoir recours à l'utilisation de catalyseurs solides conventionnels, est aussi particulièrement intéressante. Une méthode pour permettre la préparation de gaz
4 de synthèse utiles pour la fabrication de produits chimiques variés est également attrayante. Une telle méthode va être décrite dans ce qui suit.
SOMMAIRE
Selon un premier aspect, la présente technologie concerne une méthode de production de gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, et dans laquelle :
l'hydrogène provient d'un courant réducteur dont une première partie se retrouve dans le premier flux et une seconde partie est utilisée pour générer l'Oxy-flamme par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), le second flux provenant d'un courant oxydant, le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flamme soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène.
Selon un mode de réalisation, la méthode est telle que la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la source de carbone comprend :
- du CO2; ou - au moins un type de molécules oxygénées de formule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5, 13 est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4; ou - un ou des hydrocarbures; ou - un mélange d'au moins deux de ces sources de carbone.
5 Selon un autre mode de réalisation, la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction comprend une réaction inverse du gaz à l'eau ou Reverse Water Gas Shift ).
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le courant réducteur est de l'hydrogène. Selon un autre mode de réalisation, le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone Selon un autre mode de réalisation, le courant réducteur comprend de l'hydrogène et du 002.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le courant réducteur comprend de l'hydrogène, du CO2 et au moins un type de molécules oxygénées de formule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5, f3 est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le courant oxydant est de l'oxygène. Selon un autre mode de réalisation, le courant oxydant comprend de l'oxygène et du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le courant réducteur comprend uniquement de l'hydrogène, le courant oxydant comprend uniquement de l'oxygène et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant.

Selon un autre mode de réalisation, le courant indépendant comprend du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, le courant indépendant comprend du CO2 et du méthane.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
6 Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 600 C. Selon un autre mode de réalisation, la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 1200 C. Selon un autre mode de réalisation, la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au plus 2200 C.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre comprise entre 0,1 mm et 100 mm.
Selon un autre mode de réalisation, le premier flux et le second flux sont à
une distance l'un de l'autre comprise entre 0,3 mm et 50 mm. Selon un autre mode de réalisation, le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre comprise entre 0,6 mm et 30 mm.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 1,8. Selon un autre mode de réalisation, le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 2.
Selon un autre mode de réalisation, le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
7 Selon un autre mode de réalisation, la méthode est telle que le gaz de synthèse produit a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) / (CO + CO2) 2.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode comprend en outre un refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
Selon un autre mode de réalisation, la méthode comprend en outre une condensation d'eau contenue dans le gaz de synthèse refroidi et récupération de l'eau. Selon un autre mode de réalisation, au moins une partie de l'eau récupérée est recyclée à l'étape de refroidissement.
Selon un autre aspect, la présente technologie concerne l'utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode selon la présente technologie, pour la fabrication de produits chimiques ou carburants.
Selon un autre aspect, la présente technologie concerne l'utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode selon la présente technologie, pour la fabrication de méthanol ou d'hydrocarbures synthétiques.
Selon un autre aspect, la présente technologie concerne un réacteur pour produire un gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), ledit réacteur comprenant :
une chambre de réaction dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, au moins un premier moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant réducteur comprenant l'hydrogène, une première partie du courant réducteur se retrouvant dans le premier flux et une seconde partie étant utilisée pour générer l'Oxy-flamme dans la chambre de réaction, par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), au moins un second moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant oxydant formant le second flux,
8 Date Reçue/Date Received 2023-05-25 le premier flux et le second flux étant à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flamme soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène.
Selon un mode de réalisation, le réacteur est tel que la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la source de carbone comprend :
du CO2; ou - au moins un type de molécules oxygénées de formule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5, p est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4; ou - un ou des hydrocarbures; ou - un mélange d'au moins deux de ces sources de carbone.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction est la réaction inverse du gaz à
l'eau ou Reverse Water Gas Shift .
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant réducteur est de l'hydrogène. Selon un autre mode de réalisation, le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone. Selon un autre mode de réalisation, le courant réducteur comprend de l'hydrogène et du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant réducteur comprend de l'hydrogène, du CO2 et au moins un type de molécules oxygénées de formule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5, 13 est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4.
9 Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant oxydant est de l'oxygène. Selon un autre mode de réalisation, le courant oxydant comprend de l'oxygène et du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le premier moyen pour alimenter le courant réducteur et le second moyen pour alimenter le courant oxydant sont des tubes.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur comprend une pluralité de seconds moyens consistant en une pluralité de tubes permettant l'injection du courant oxydant dans la chambre de réaction, et une pluralité de premiers moyens consistant en une pluralité d'ouvertures permettant l'injection du courant réducteur dans la chambre de réaction. Selon un autre mode de réalisation, chaque ouverture est définie par un espace annulaire délimité par le diamètre externe d'un tube de la pluralité de tubes et s'étendant perpendiculairement à partir de la paroi externe du tube. Selon un autre mode de réalisation, le réacteur comprend en outre une chambre de distribution du courant réducteur séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution et ladite paroi de séparation étant traversées par la pluralité de tubes, l'espace annulaire s'étendant perpendiculairement à partir de la paroi externe de chaque tube traversant également la paroi de séparation.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant réducteur est de l'hydrogène qui est alimenté dans la chambre réaction par le premier moyen consistant en un premier tube, le courant oxydant est de l'oxygène qui est alimenté
dans la chambre réaction par le second moyen consistant en un second tube, et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant qui est injecté
dans la chambre de réaction par au moins une ouverture située dans une paroi de la chambre de réaction. Selon un autre mode de réalisation, l'ouverture est formée par un troisième tube concentrique avec le premier tube et le second tube, le second tube formant le tube intérieur, le premier tube formant un tube intermédiaire et le troisième tube formant un tube extérieur. Selon un autre mode de réalisation, l'ouverture est formée par un espace annulaire délimité par un diamètre interne du troisième tube et un diamètre externe du premier tube. Selon un autre mode de réalisation, le réacteur comprend en outre une chambre de distribution séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution servant pour alimenter le courant indépendant comprenant la source de carbone et étant traversée par le premier tube et le second tube. Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant indépendant comprend du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le courant indépendant comprend du CO2 et du méthane.
ir) Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la chambre de réaction atteint une température d'au moins 600 C pendant la réaction de réduction.
Selon un autre mode de réalisation, la chambre de réaction atteint une température d'au moins 1200 C pendant la réaction de réduction. Selon un autre mode de réalisation, la chambre de réaction atteint une température d'au plus 2200 C
pendant la réaction de réduction.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre comprise entre 0,1 mm et 100 mm.
Selon un autre mode de réalisation, le premier flux et le second flux sont à
une distance l'un de l'autre comprise entre 0,3 mm et 50 mm. Selon un autre mode de réalisation, le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre comprise entre 0,6 mm et 30 mm.

Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7. Selon un autre mode de réalisation, la source de carbone comprend du CO2 et la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/002 compris entre 0,35 et 0,9.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 1,8. Selon un autre mode de réalisation, le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 2.
Selon un autre mode de réalisation, le gaz de synthèse produit a un rapport molaire 1-12/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
Selon un autre mode de réalisation, le réacteur est tel que le gaz de synthèse produit a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) /(00 + CO2) 2.
Selon encore un autre aspect, la présente technologie concerne un système comprenant le réacteur tel que défini selon la présente technologie, couplé à
un dispositif de refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
Selon un mode de réalisation, le système est tel que le dispositif de refroidissement est un refroidisseur à contact direct.
Selon un autre mode de réalisation, le système comprend en outre un appareil de condensation d'eau pour récupérer l'eau du gaz de synthèse refroidi.
Selon un autre mode de réalisation, le système est tel que l'appareil de condensation est un refroidisseur-condenseur.

Selon un autre mode de réalisation, le système comprend en outre un équipement pour recycler au moins une partie de l'eau récupérée vers le dispositif de refroidissement.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La Figure 1 représente un schéma du principe général du fonctionnement de la présente méthode pour produire du syngas.
La Figure 2 représente une vue en coupe selon la verticale d'un réacteur qui peut être utilisé pour réaliser la méthode de production de syngas selon un premier mode de réalisation.
La Figure 3 montre certains paramètres de distance entre les différents flux et/ou entre différents éléments du réacteur selon une réalisation de la méthode de production de syngas.
La Figure 4 représente une vue en coupe selon la verticale d'un réacteur qui peut être utilisé pour réaliser la méthode de production de syngas selon un autre mode de réalisation.
La Figure 5 représente une vue en coupe selon la verticale d'un réacteur qui peut être utilisé pour réaliser la méthode de production de syngas selon un autre mode de réalisation.
La Figure 6a représente une vue en coupe selon la verticale d'un réacteur qui peut être utilisé pour réaliser la méthode de production de syngas selon un autre mode de réalisation. La Figure 6b représente une vue de haut en coupe transversale du réacteur de la Figure 6a. Une vue élargie de deux tubes concentriques est également présentée sur la Figure 6b pour expliquer le paramètre de distance selon cette réalisation.
La Figure 7 représente un diagramme du processus de production de syngas selon encore un autre mode de réalisation.

La Figure 8 représente une vue schématique en coupe selon la verticale d'un m ini-réacteur utilisé pour les exemples. La figure présente l'arrangement général des tubes pour ce mini-réacteur.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Tous les termes et expressions techniques et scientifiques utilisés ici ont la même signification que celle généralement comprise par la personne versée dans l'art de la présente technologie. La définition de certains termes et expressions utilisés est néanmoins fournie ci-dessous.
Le terme environ tel qu'utilisé dans le présent document signifie approximativement, dans la région de, et autour de. Lorsque le terme environ est utilisé en lien avec une valeur numérique, il la modifie, par exemple, au-dessus et en dessous par une variation de 10% par rapport à la valeur nominale. Ce terme peut aussi tenir compte, par exemple, de l'erreur expérimentale d'un appareil de mesure ou de l'arrondissement d'une valeur.
Lorsqu'un intervalle de valeurs est mentionné dans la présente demande, les bornes inférieures et supérieures de l'intervalle sont, à moins d'indications contraires, toujours incluses dans la définition.
Les structures chimiques décrites ici sont dessinées suivant les conventions du domaine. Aussi, lorsqu'un atome, comme un atome de carbone, tel que dessiné
semble inclure une valence incomplète, alors on assumera que la valence est satisfaite par un ou plusieurs atomes d'hydrogène même s'ils ne sont pas explicitement dessinés.
Dans la présente description, les termes gaz de synthèse et syngas sont utilisés de manière interchangeable pour identifier un mélange gazeux comprenant au moins du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2). Dans certaines réalisations, le gaz de synthèse ou syngas peut comprendre du CO2. Selon une réalisation, le rapport molaire H2/C0 dans le gaz de synthèse est supérieur ou égal 1. Dans d'autres réalisations, le gaz de synthèse peut avoir un rapport molaire H2/C0 d'au moins 1,8, par exemple compris entre 1,8 et 5,0. Selon une autre réalisation, le rapport molaire H2/C0 dans le gaz de synthèse est supérieur ou égal 2. Ainsi, le rapport molaire H2/C0 dans le gaz de synthèse peut être de 1,8 ou 1,9 ou 2,0 ou 2,1 ou 2,2 ou 2,3 ou 2,4 ou 2,5 ou 2,6 ou 2,7 ou 2,8 ou 2,9 ou 3,0 ou 3,1 ou 3,2 ou 3,3 ou 3,4 ou 3,5 ou 3,6 ou 3,7 ou 3,8 ou 3,9 ou 4,0 ou 4,1 ou 4,2 ou 4,3 ou 4,4 ou 4,5 ou 4,6 ou 4,7 ou 4,8 ou 4,9 ou 5,0. Toutefois, des gaz de synthèse avec des rapports molaires H2/C0 différents et variés peuvent être obtenus.
Le terme courant est utilisé pour décrire les différents courants gazeux qui vont alimenter la chambre de réaction dans laquelle la formation de gaz de synthèse est réalisée. Comme cela va être décrit plus en détail ci-dessous, la méthode utilise au moins un courant contenant de l'hydrogène (H2) et au moins un courant contenant de l'oxygène (02). La source de carbone utilisée dans la méthode, selon sa nature, peut être alimentée soit par un courant indépendant, soit par le courant contenant l'02, soit par le courant contenant l'H2. Les courants arrivant dans la chambre de réaction sont à l'état gazeux. Si nécessaire, les réactifs à l'état liquide peuvent être vaporisés pour qu'ils arrivent dans la chambre de réaction sous forme gazeuse.
Le terme flux est utilisé pour décrire les différents flux gazeux qui sont mis en jeu pour effectuer la réaction de production du gaz de synthèse, à l'intérieur de la chambre de réaction. Comme cela va être décrit plus en détail ci-dessous, la réaction implique un flux réducteur contenant de l'hydrogène (H2) et la source de carbone qui vont réagir entre eux pour former un gaz de synthèse, et un flux oxydant contenant de l'oxygène (02) qui va réagir avec de l'hydrogène (H2) pour former une Oxy-flamme.
Le terme source de carbone décrit le ou les composés chimiques qui sont utilisés pour fournir le carbone qui se retrouve dans le gaz de synthèse produit.
Ainsi, la source de carbone fournit au moins le carbone qui se retrouve dans le monoxyde de carbone (CO) produit. Différents composés chimiques peuvent être Utilisés comme source de carbone. Selon une réalisation, la source de carbone peut comprendre du CO2. Selon une autre réalisation, la source de carbone peut comprendre un ou plusieurs types de molécules oxygénées à base de carbone de formule Cal-IpOy où a est compris entre 1 et 5, i3 est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4. La source de carbone peut également comprendre un ou plusieurs hydrocarbures comme par exemple des alcanes, alcènes et/ou aromatiques. Il est aussi possible que la source de carbone utilisée pour produire le gaz de synthèse soit une combinaison de deux ou plusieurs des différentes sources décrites ci-dessus. Ainsi, selon certaines réalisations, la source de carbone peut comprendre du CO2 et une ou des molécules oxygénées de type CaHr30y. Selon d'autres réalisations, la source de carbone peut comprendre du CO2 et un ou plusieurs hydrocarbures, par exemple du CO2 et du méthane. Dans le cas où la source de carbone ne contient que des hydrocarbures, un apport en atomes d'oxygène sera requis. Cet oxygène peut être fourni par le CO2, mais il peut aussi être fourni sous forme de vapeur d'eau. Selon certaines réalisations, la source de carbone peut comprendre un ou des hydrocarbures, du CO2 et de la vapeur d'eau. La vapeur d'eau, lorsque requise, peut provenir de la réaction qui génère l'Oxy-flamme (voir réaction (G) plus bas) et/ou peut être alimentée dans la chambre de réaction.
Le présent document présente donc une méthode innovante pour la production de gaz de synthèse à partir d'une source de carbone. Comme indiqué
précédemment, la source de carbone peut varier. Dans certaines réalisations, la source de carbone comprend du CO2 qui peut généralement provenir de deux grandes catégories de sources: les sources anthropiques, liées aux activités humaines et les sources naturelles, dites biogéniques. La présente méthode peut utiliser du CO2 provenant de ces deux types de sources et peut également utiliser du CO2 pur. Selon une autre réalisation, un mélange gazeux comprenant du CO2 et un ou plusieurs types de molécules oxygénées de formule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5, i3 est compris entre 2 et 10 et y est compris entre 1 et 4 peut être utilisé. Alternativement, la source de carbone peut simplement comprendre un ou plusieurs types de molécules CaHpOy. Selon une autre réalisation, un mélange gazeux comprenant du CO2 et des hydrocarbures, tels que des alcanes (e.g., du méthane), des alcènes et/ou des molécules aromatiques, peut aussi être utilisé. Cependant, il est aussi possible d'utiliser seulement des hydrocarbures comme source de carbone. Selon certaines réalisations, la source de carbone peut comprendre du 002, un ou plusieurs types de molécules CaHpOy et un ou plusieurs types d'hydrocarbures. Un large éventail de molécules organiques, incluant des produits de source fossile, pouvant contenir éventuellement du soufre, peuvent être présentes dans le mélange gazeux fournissant la source de carbone.
ir) Plus particulièrement, la méthode de production de syngas est réalisée en faisant réagir la source de carbone avec un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme. Selon la présente technologie, une Oxy-flamme s'entend d'une flamme produite par la combustion d'hydrogène en présence d'un oxydant tel que de l'oxygène (02) selon la réaction (F) suivante :
H2 + 1/2 02 4 H20 (vapeur) + Chaleur (F) Cette flamme est vive et rayonnante et permet de fournir la chaleur requise pour soutenir la réaction qui va produire le gaz de synthèse à partir de la source de carbone. Cette flamme peut générer des espèces ioniques et des radicaux libres qui peuvent catalyser la conversion de la source de carbone en CO. Selon certaines réalisations, l'Oxy-flamme peut permettre d'atteindre une température moyenne, dans la chambre de réaction, au moins d'environ 600 C. Selon d'autres réalisations, la température moyenne atteinte dans la chambre de réaction est d'au moins d'environ 1200 C. La température atteinte dans la chambre de réaction peut aller jusqu'à environ 2200 C. Ainsi, la réaction de production du gaz de synthèse dans la chambre de réaction, peut être réalisée à une température moyenne d'au moins 600 C allant jusqu'à environ 2200 C. L'Oxy-flamme peut être qualifiée d' Oxy-flamme de réduction car la réaction de combustion entre l'hydrogène et l'oxygène se fait en présence d'un excès d'hydrogène. Dans un mode de réalisation, l'oxydant qui est utilisé pour produire l'Oxy-flamme peut être un mélange à base d'oxygène (02), de préférence de l'oxygène pur. Par oxygène pur , on comprend que cela ne signifie pas nécessairement une pureté de 100 %, mais que le mélange à base d'oxygène comprend substantiellement de l'02 et peut être accompagné de certaines impuretés telles que N2, H20 par exemple.
Comme mentionné ci-dessus, la réaction pour former le gaz de synthèse est réalisée en présence d'un excès d'hydrogène. Par excès d'hydrogène , on comprendra que la quantité d'hydrogène (H2) doit être suffisante pour d'une part permettre la réaction de combustion (F) pour produire l'Oxy-flamme et d'autre part pouvoir réaliser la réaction de conversion de la source de carbone en gaz de synthèse. La quantité d'hydrogène requise pourra être déterminée en fonction de la source de carbone utilisée et en tenant compte de la stoechiométrie des réactions impliquées.
Selon un autre mode de réalisation qui sera expliqué plus en détail ci-dessous, l'hydrogène requis dans la présente méthode ainsi que l'oxygène utilisé pour produire l'Oxy-flamme, peuvent, au moins en partie, résulter d'une réaction d'électrolyse de l'eau. Ceci peut être d'autant plus avantageux si le système d'électrolyse de l'eau est alimenté par de l'électricité de source renouvelable. La combustion qui permet de produire l'Oxy-flamme peut être initiée à l'aide d'un dispositif d'allumage, comme par exemple un arc électrique, un fil incandescent, ou toute autre source d'énergie connue.
Selon certaines réalisations, la présente méthode peut produire un syngas contenant essentiellement du H2 et du CO selon un rapport molaire H2/C0 proche de 2. Selon une réalisation particulière, la présente méthode est adaptée pour la production de syngas dont la composition respecte les conditions présentées par les équations (D) et (E) reportées ci-dessus. Ceci est rendu possible en faisant varier les proportions des différents courants gazeux produisant le flux oxydant et le flux réducteur.

La Figure 1 illustre le principe général du fonctionnement de la méthode. Un flux réducteur (à droite sur la figure) comprenant au moins de l'hydrogène et la source de carbone se retrouve dans une chambre de réaction (10). La chaleur requise pour effectuer la conversion de la source de carbone en CO est fournie au moyen d'une flamme chaude, appelée Oxy-flamme, laquelle est produite par la combustion d'hydrogène en présence d'un oxydant tel que de l'oxygène (partie gauche de la figure). Une partie de l'hydrogène alimenté dans la chambre de réaction peut être utilisé pour produire l'Oxy-flamme (flèche du bas de la figure).
Une autre partie de l'hydrogène alimenté dans la chambre de réaction est utilisée en tant que telle pour la production du gaz de synthèse. L'Oxy-flamme, en plus de fournir la chaleur requise pour la réaction de conversion de la source de carbone en CO, peut générer des espèces ioniques et des radicaux libres qui peuvent favoriser cette conversion. L'hydrogène est introduit en excès dans la chambre de réaction et une partie est évacuée avec le CO pour former le syngas.
Globalement, le processus complet peut être qualifié de processus autotherm igue .
Dans la chambre de réaction (10), on retrouve donc deux flux distincts : un premier qui est issu d'un gaz oxydant à base d'oxygène pur appelé flux oxydant, et un autre flux, appelé flux réducteur, issu d'un mélange gazeux réducteur à base d'hydrogène et contenant la source de carbone. Ces deux flux sont à proximités l'un de l'autre. Selon une réalisation, les deux flux peuvent être séparés par une distance d l'un de l'autre telle que 0,1 mm d 100 mm. Selon une autre réalisation, la distance d séparant les deux flux peut être telle que 0,3 mm d mm. Cette distance peut préférentiellement être telle que 0,6 mm d 30 mm.
Ainsi, la distance d séparant les deux flux peut être de 0,1 mm, 0,2 mm, 0,3 mm, 0,4 mm, 0,5 mm, 0,6 mm, 0,7 mm, 0,8 mm, 0,9 mm, 1 mm, 5 mm, 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm, 35 mm, 40 mm, 45 mm, 50 mm, 55 mm, 60 mm, 65 mm, 70 mm, 75 mm, 80 mm, 85 mm, 90 mm, 95 mm, 100 mm, ou n'importe quelle distance entre ces valeurs. Il est à noter que les flux réducteur et oxydant qui se retrouvent dans la chambre de réaction peuvent être issus de courants variés. En effet, le flux réducteur provient d'un courant réducteur comprenant au moins du H2 et le flux oxydant provient d'un courant oxydant comprenant au moins de l'oxygène.
Toutefois, la source de carbone que l'on retrouve dans le flux réducteur dans la chambre de réaction, peut être alimentée soit par le courant réducteur, soit par un courant indépendant, soit par le courant oxydant si cette source de carbone .. comprend du CO2 uniquement.
Une première réalisation de la méthode de production du syngas est montrée sur la Figure 2. Cette réalisation est particulièrement adaptée à la production de syngas à partir de CO2 comme source de carbone. Un courant comprenant de l'oxygène (1) est mélangé avec un courant comprenant du CO2 (2) pour produire un courant oxydant (3) comprenant un mélange d'Oz et de CO2. Le courant oxydant (3) est acheminé dans un tube (4) permettant l'injection du mélange d'02 et de CO2 à l'intérieur de la chambre de réaction (10) d'un réacteur. A
l'intérieur de la chambre de réaction (10), le mélange d'Oz et de CO2 forme un flux oxydant (6) dont l'02 va servir à la production de l'Oxy-flamme (9). Un courant comprenant de l'hydrogène (5) est injecté à l'intérieur de la chambre de réaction, à travers un espace annulaire défini entre la paroi extérieure du tube (4) et la circonférence d'une ouverture (7) à l'entrée de la chambre de réaction. Le courant d'hydrogène (5) constitue un courant réducteur, qui, une fois à l'intérieur de la chambre, va former un flux réducteur qui se divise lui-même en deux parties: une première partie (8a) du flux réducteur va réagir avec le flux oxydant (6) selon la réaction de combustion de l'hydrogène (F) pour produire l'Oxy-flamme (9).
La deuxième partie (8b) du flux d'hydrogène sert d'ingrédient de réactif pour la réaction du RWGS (A). La chaleur requise pour cette réaction provient de l'Oxy-flam me (9).
Les réactions (F) et (A) se produisent à l'intérieur de la chambre de réaction
(10) pour former un mélange gazeux (12) constitué d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. Le mélange gazeux (12) est aussi nommé syngas humide. Ce mélange gazeux (12) est évacué par l'ouverture (13) du réacteur.
Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Le réacteur utilisé pour cette réalisation comprend une paroi (14) qui peut être garnie de matériaux réfractaires et isolants (11). Le volume de la chambre de réaction (10) est déterminé par l'espace cylindrique défini par la longueur L
et le diamètre D. Dans le réacteur, la combustion peut être initiée à l'aide d'un dispositif d'allumage conventionnel comme par exemple un arc électrique, un fil incandescent (non montré sur la figure). Selon une réalisation, le réacteur peut être équipé d'un dispositif permettant de mesurer la température à l'intérieur de la chambre de réaction. Un tel dispositif peut être par exemple un thermocouple (non montré dans la figure). Le tube d'injection (4) du courant oxydant (3) peut être fixé
par le moyen d'un dispositif (15). Selon certaines réalisations, le dispositif de fixation (15) peut servir à la fois de guide pour le tube d'injection (4) et de système d'étanchéisation. Le dispositif de fixation (15) peut par exemple comprendre des brides de serrage avec presse-étoupe.
Selon certaines réalisations, la longueur L de la chambre de réaction peut être comprise entre 1 cm et 300 cm, préférentiellement entre 10 cm et 100 cm. Le diamètre D de la chambre de réaction peut par exemple être compris entre 0.3 cm et 100 cm, de préférence entre 1 cm et 50 cm. Selon certaines réalisations, ces valeurs de longueur et de diamètre de la chambre de réaction peuvent aussi s'appliquer aux réacteurs présentés dans les Figures 2 à 5.
Selon certaines réalisations, les différents flux gazeux peuvent être caractérisés par certains paramètres qui vont être définis ci-après. Certains de ces paramètres dépendent de différentes distances qui sont montrées par exemple dans la Figure 3.
Le flux oxydant (6) peut être caractérisé par un paramètre de vitesse v1 selon l'équation (G) suivante:
V1 = V1/ ((rr/4)*DiA2) (G) où V1 correspond au débit volumique du courant oxydant (3) aux conditions de température et de pression dans la chambre de réaction, et Di est le diamètre intérieur du tube d'admission (4) du courant oxydant (3). Dans les équations, le symbole = signifie multiplié et le symbole "2 signifie au carré
.
Le diamètre Di est tel que la vitesse v1 caractérisant le flux oxydant (6) est d'au moins 1 m/s, en se basant sur le débit volumique V1. Selon une autre réalisation, le diamètre Di est tel que la vitesse v1 se situe entre 5 m/s et 150 m/s, préférentiellement entre 5 et 100 m/s. La vitesse v1 peut donc être par exemple comprise entre 5 m/s et 90 m/s, entre 5 m/s et 80 m/s, entre 5 m/s et 70 m/s, entre 5 m/s et 60 m/s, entre 5 m/s et 50 m/s, entre 5 m/s et 40 m/s, entre 5 m/s et m/s, entre 5 m/s et 20 m/s, ou entre 5 m/s et 10 m/s.
Le flux du courant réducteur (8a, 8b) est caractérisé par un paramètre de vitesse v2 selon l'équation (H) suivante:
v2 = V2 / ((-rr/4)=(DA2-D'iA2)) (H) où V2 est le débit volumique du courant réducteur (8a, 8b) aux conditions de température et de pression dans la chambre de réaction, D est le diamètre interne du réacteur et D'i est le diamètre externe du tube d'admission (4) du courant oxydant (3).
L'ouverture (7) caractérisée par (D/2-D'i/2) peut être telle que la vitesse v2 du courant réducteur circulant dans l'espace annulaire défini entre la paroi externe du tube (4) et la circonférence de l'ouverture (7), sera d'au moins 1 m/s en se basant sur le débit volumique V2. Selon une autre réalisation, l'ouverture (7) (D/2-D'i/2) est telle que la vitesse v2 se situe entre 5 m/s et 150 m/s, préférentiellement entre 10 et 100 m/s. La vitesse v2 peut donc être par exemple comprise entre 10 m/s et 90 m/s, entre 10 m/s et 80 m/s, entre 10 m/s et 70 m/s, entre 10 m/s et 60 m/s, entre 10 m/s et 50 m/s, ou entre 10 m/s et 40 m/s.
Selon certaines réalisations, il est possible de définir un paramètre pour caractériser le niveau de proximité entre le flux réducteur (8a, 8b) et le flux produisant l'Oxy-flamme (9). Ce paramètre peut être défini par la distance d selon l'équation (I) suivante :
d= (D ¨ )/4 (I) Comme indiqué précédemment, la distance d peut être comprise entre 0,1 mm et 100 mm, de préférence entre 0,3 mm et 50 mm, et préférentiellement entre 0,6 mm et 30 mm. La distance d peut aussi être n'importe quelle distance comprise dans ces gammes de valeurs.
Selon un mode de réalisation, le volume de la chambre de réaction (10) du réacteur va permettre un certain temps de séjour de tous les réactifs à
l'intérieur de la chambre de réaction (10) d'au moins 0,01 seconde. Ce temps de séjour peut être défini selon l'équation (J) suivante :
t= ((rr/4).DA2-eL) / (V1 +V2) (J) où L est la longueur de la chambre de réaction (10), i.e., la longueur du volume intérieur du réacteur tel que montré par exemple sur la Figure 2.
Selon certaines réalisations, V1 peut être compris entre 2 Umin (3,33E-5 m3/s) et 100000 L/min (1,67 m3/s), de préférence entre 5 Umin (8,33E-05 m3/s) et 50000 Um in (0,84 m3/s). Selon certaines réalisations, V2 peut être compris entre 10 L/min (1,67E-04 m3/s) et 300000 L/min (5 m3/s), de préférence entre 25 L/min (4,17E-m3/s) et 200000 Umin (3,33 m3/s).
Selon certaines réalisations, la méthode pour produire le syngas peut être réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7. Le ratio molaire 02/CO2 peut par exemple être compris entre 0,35 et 0,9. La production de syngas peut être réalisée en utilisant par exemple un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Selon certaines réalisations, la méthode pour produire le syngas peut être réalisée en utilisant les proportions molaires suivantes des différents réactifs :
= ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7; et = ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9; et = ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
La température atteinte à l'intérieur de la chambre de réaction lors de la production du syngas peut être d'au moins 600 C. Cette température peut être d'au plus 2200 C. On comprendra que la température peut donc varier entre une valeur de 600 C et de 2200 C, et peut donc être par exemple de 1000 C, 1100 C, 1200 C, 1300 C, 1400 C, 1500 C, 1600 C, 1700 C, 1800 C, 1900 C, 2000 C, 2100 C et 2200 C ou n'importe quelle température comprise entre ces valeurs. On comprend qu'à l'intérieur de la chambre de réaction, un profil de température s'établit pendant la réaction. Ainsi, la température n'est pas nécessairement la même à un point précis par rapport à un autre point à l'intérieur de la chambre de réaction.
En d'autres termes, il y a des endroits plus chauds et d'autres moins chauds à
l'intérieur de la chambre de réaction. Lorsqu'on parle de la température atteinte dans la chambre de réaction, il est donc question d'une température moyenne représentative.
La température peut varier en fonction de la pression dans la chambre de réaction pendant la réaction de production de syngas. La pression pour réaliser la réaction de production du syngas peut être d'au moins 0,5 atm. Selon certaines réalisations, la production du syngas peut être effectuée à une pression d'au plus 3 atm. Selon certaines réalisations, la pression peut donc être de 0.5 atm, 1 atm, 1,5 atm, 2 atm, 2,5 atm ou de 3 atm, ou encore n'importe quelle pression comprise entre ces valeurs. Par exemple, la pression peut être comprise entre 1 atm et atm.

Dans certaines réalisations, pour un débit donné de CO2 et de H2, le débit d'alimentation d'Oz peut être ajusté de manière à obtenir un niveau désiré de température et de chaleur à l'intérieur du réacteur pour opérer la réaction du RWGS. D'autre part, le débit de H2 peut être ajusté de manière à obtenir le rapport H2/C0 ou le rapport R2 défini par l'équation (E) que l'on désire avoir pour le mélange gazeux (12) évacué par l'ouverture (13).
La Figure 4 présente une autre réalisation possible de la méthode de production de syngas et d'un réacteur pouvant être utilisé pour cette production. Cette réalisation est adaptée à la production de syngas à partir de toute source de carbone possible. Dans ce cas-ci, un courant comprenant une source de carbone (2) est mélangé avec un courant d'hydrogène (5a) pour former un courant réducteur (5b) qui est ensuite envoyé dans le réacteur. Même si la source de carbone comprend du CO2 qui est un oxydant, le mélange (5b) formé par mélange du gaz comprenant le CO2 et l'hydrogène, est toutefois un mélange réducteur puisqu'il est majoritairement constitué d'hydrogène. Selon certaines réalisations, la source de carbone est du CO2 et le rapport molaire H2/CO2 dans le courant réducteur peut être d'au moins environ 2, et préférablement au moins 3. Une fois dans la chambre de réaction (10), le courant réducteur (5b) devient le flux réducteur (8a, 8b). Un courant oxydant comprenant de 1'02 (1) est acheminé
dans le réacteur au moyen du tube (4) pour former le flux oxydant (6). Une première partie (8a) du flux réducteur réagit avec le flux oxydant (6) pour produire l'Oxy-flamme (9). La deuxième partie (8b) du flux d'hydrogène qui contient aussi la source de carbone réagit en utilisant la chaleur provenant de l'Oxy-flamme (9).
Étant donné que le flux (8b) comprend un excès d'hydrogène, le mélange gazeux (12) qui est formé en sortie du réacteur est constitué d'hydrogène, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau. Ce courant gazeux, ou syngas humide, est évacué par l'ouverture (13) du réacteur.
Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Selon une réalisation, la source de carbone formant le courant (2) peut comprendre essentiellement du CO2 et la réaction qui se produit dans la chambre de réaction est la réaction RVVGS (A).
Selon une autre réalisation, la source de carbone formant le courant (2) peut comprendre des molécules organiques de formule chimique CalipOy où a peut varier entre 1 et 5, 13 peut varier entre 2 et 10 et y peut varier entre 1 et 4. D'autres types de molécules organiques peuvent également former le courant (2), comme des hydrocarbures tels que des alcanes (e.g., méthane), des alcènes, des aromatiques. Ces molécules organiques peuvent éventuellement être en mélange ir) avec du CO2 dans le courant (2).
Lorsque la source de carbone comprend des molécules organiques de type CaHp0y, les réactions suivantes peuvent se produire dans la chambre de réaction :
= Formation de syngas selon l'équation (K) :
CaHpOy + a' H2 Q c H2 + d CO + e' H20 + f CO2 (K) = Combustion d'hydrogène selon l'équation (L) :
a" H2 + b 02 e" H20 + Q (L) où a', a", b, c, d, e', e" et f sont des coefficients stoechiométriques dont les valeurs dépendent des molécules en jeu et des conditions de fonctionnement considérées pour réaliser la production de gaz de synthèse, et Q est la chaleur impliquée dans le processus.
Avec a = a' + a" et e = e'+ e", la somme des équations (K) et (L) donne donc l'équation stoechiométrique (M) suivante :
CaHpOy + a H2 + b02 C H2 + d CO + e H20 + f CO2 (M) Les coefficients stoechiométriques peuvent être déterminés en partant de la formule chimique du composé organique utilisé comme source de carbone.

Par exemple, pour a = 1, les coefficients peuvent avoir les valeurs suivantes :
= a entre 1 et 5 = a" entre 0,5 et 2 = b entre 0,25 et 1 = c entre 2 et 3 = d entre 0,5 et 1 = e entre 0,5 et 2,5 = e" entre 0,5 et 2 = f entre 0,15 et 0,75.
Comme mentionné ci-dessus, le courant (2) peut comprendre un mélange de CO2 et de molécules organiques de formule CaHpOy. Dans ce cas, les deux réactions (A) et (M) peuvent se produire dans la chambre de réaction pour former le syngas.
Lorsque la source de carbone comprend un hydrocarbure, la production de syngas peut s'effectuer dans la chambre de réaction en présence d'un oxydant pour permettre l'oxydation de l'hydrocarbure. Un tel oxydant peut comprendre de la vapeur d'eau et/ou du CO2. La vapeur d'eau peut être générée par la réaction (F) de combustion d'H2 lors de la formation de l'Oxy-flamme et/ou peut être alimentée indépendamment dans la chambre de réaction.
Si la source de carbone comprend du méthane comme hydrocarbure, les réactions suivantes peuvent se produire dans la chambre de réaction, selon l'oxydant mis en jeu (vapeur d'eau, CO2):
CH4 + H20 CO +3 H2 (N) CH4 + CO2 2 CO + 2 H2 (0) Si la source de carbone comprend un hydrocarbure de formule CnHrn, la réaction suivante peut se produire dans la chambre de réaction :
CnHrn n H20 n CO + (n + 1/2 m) H2 (P) Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Ainsi, la présente méthode de production de syngas offre la possibilité
d'utiliser des sources de carbone variées. Par exemple, la source de carbone peut être un mélange gazeux produit par des procédés industriels tels que des procédés de gazéification ou de pyrolyse de biomasses.
II est à noter que les différents paramètres de réaction mentionnés ci-dessus en relation avec la Figure 3 (pression, température, distance, diamètres, vitesses, débits volumétriques, temps de séjour, etc.) peuvent également s'appliquer au mode de réalisation impliquant les différentes sources de carbone qui vient d'être présenté en relation avec la Figure 4.
La Figure 5 présente une autre réalisation de la méthode de production de syngas et d'un réacteur utilisable, entre autres, pour cette réalisation. Comme pour la réalisation présentée en Figure 4, celle de la Figure 5 est adaptée à la production de syngas à partir de toute source de carbone possible (e.g., CO2, molécules de formule Cal-430y, hydrocarbures ou leurs mélanges). Tel que montré sur la Figure 5, l'Oxy-flamme (9) peut être produite par injection d'oxygène et d'hydrogène au moyen de deux tubes concentriques distincts (4a et 4b), comme cela va être expliqué plus en détail ci-dessous. Dans cette réalisation, le réacteur comprend dans sa partie inférieure un tube central (4a) qui s'insère dans un second tube de diamètre plus large (4b). Le tube central (4a) peut être fixé au tube plus large (4b) au moyen d'un dispositif de fixation (15b) tel un dispositif d'étanchéisation.
Le second tube plus large (4b) peut lui-même être fixé à la paroi (14) du réacteur au moyen d'un dispositif de fixation (15a) qui est de préférence similaire au dispositif de fixation (15b). L'intérieur du réacteur est divisé en deux compartiments (10a et 10b). Les deux compartiments (10a, 10b) sont séparés par une paroi (16) munie d'une ouverture (7b). Le premier compartiment (10a) constitue la chambre de réaction du réacteur.
Comme on peut le voir sur la Figure 5, un courant oxydant (1) à base d'oxygène est injecté dans le tube central (4a), alors qu'un courant comprenant de l'hydrogène (5) est injecté dans le second tube (4b). Le courant d'hydrogène (5) passe au travers d'une ouverture définie par l'espace annulaire (7a) entre la paroi intérieure du tube médian (4b) et la paroi extérieure du tube central (4a). Un courant (2) comprenant une source de carbone est injecté à l'intérieur du compartiment (10b) qui peut être qualifié de chambre de distribution, et passe ensuite au travers de l'ouverture (7b) pour pénétrer dans la chambre de réaction (10a). Dans le réacteur, le courant de 02 (1) devient un flux oxydant (6), le courant de H2 (5) devient un flux d'hydrogène (8c) et le courant (2) comprenant la source de carbone se retrouve dans un troisième flux (8d). Le flux d'oxygène (6) et une partie du flux d'hydrogène (8c) servent à la production de l'Oxy-flamme (9), alors que l'hydrogène en excès, i.e. qui n'est pas brûlé, vient réagir avec le flux comprenant la source de carbone (8d). On comprend que, même si directement à
l'entrée de la chambre de réaction, on aura bien un flux (8c) d'112 distinct d'un flux (8d) comprenant la source de carbone, ces deux flux (8c) et (8d) ne constituent plus des flux totalement séparés dès qu'ils pénètrent dans la chambre de réaction, et qu'ils peuvent alors chacun comprendre à la fois du H2 et la source de carbone une fois dans la chambre de la réaction.
Dans le mode de réalisation illustré à la Figure 5, le courant comprenant la source de carbone (2) peut être du CO2. Cependant, le courant (2) peut aussi comprendre d'autres composés comme les molécules organiques et/ou hydrocarbures tels que décrits ci-dessus tout en étant exempt de CO2. En outre, selon certaines réalisations, le courant (2) peut aussi comprendre de l'hydrogène. Ainsi, une certaine quantité d'hydrogène peut être alimentée dans le tube médian (4b) pour servir à former le flux d'hydrogène (8c) alors qu'une autre partie d'hydrogène peut être mélangée avec du CO2 et/ou des vapeurs organiques et/ou d'hydrocarbure pour former le flux (8d).
Il est à noter que les différents paramètres de réaction mentionnés ci-dessus en relation avec la Figure 3 (pression, température, vitesses, diamètres, débits volumétriques, temps de séjour, etc.) peuvent également s'appliquer au mode de réalisation impliquant les différentes sources de carbone qui vient d'être présenté
en relation avec la Figure 5.

Les Figures 6a et 6b présentent un mode de réalisation de la méthode de production de syngas utilisant un réacteur de grande capacité. Comme pour la réalisation présentée en relation avec la Figure 2, la réalisation des Figures 6a et 6b est particulièrement adaptée à la production de syngas à partir de CO2 comme source de carbone. Selon ce mode de réalisation, le réacteur peut comprendre une paroi (14) et un matériau isolant et réfractaire (11) pour protéger la chambre de réaction (10a). Une chambre de distribution (10b) est disposée dans la partie inférieure du réacteur en communication avec la chambre de réaction (10a). La chambre de distribution reçoit le courant réducteur (5) comprenant de l'hydrogène avant qu'il pénètre dans la chambre de réaction. La chambre de réaction (10a) est séparée de la chambre de distribution du courant réducteur (10b) par une paroi.
La paroi peut être constituée de matériau réfractaire avec isolant et être soutenue par une plaque (16). La plaque (16) peut par exemple être une plaque métallique.
Le compartiment (10b) peut être traversé par une multitude de tubes concentriques (4) qui peuvent être fixés à la paroi (14) du réacteur dans la partie inférieure du compartiment (10b). Les tubes (4) peuvent être fixés à la paroi (14) au moyen d'un dispositif d'étanchéisation (15). Les dispositifs de fixation et d'étanchéisation (15) peuvent également servir de guides pour maintenir la position des tubes (4). Les tubes concentriques (4) s'étendent à travers la chambre de distribution (10b) jusque dans la partie inférieure de la chambre de réaction (10a) pour former une multitude de ports d'entrée (7b) par lesquels le courant oxydant (3) est injecté dans la chambre de réaction. De plus, la paroi entre la chambre de distribution et la chambre de réaction est munie d'ouvertures formant une multitude de ports d'entrée (7a) de rayon ri par lesquels le courant réducteur (5) peut pénétrer à l'intérieur de la chambre de réaction. Selon une réalisation préférée, les ouvertures (7a) forment un anneau autour des tubes (4) comme on peut le voir sur la Figure 6b. Les ports d'entrées (7b) de rayon r2 peuvent être concentriques par rapport aux ports d'entrées (7a). Le courant réducteur (5) peut être injecté dans la chambre de distribution (10b) par plus d'un port d'entrée. Sur la Figure 6b, on voit que le réacteur peut être muni d'au moins 4 ports d'entrée pour le courant réducteur (5). De plus, tel que montré par la figure 6a, le réacteur peut comprendre une multitude de tubes (4) pour injecter le courant oxydant (3) dans la chambre de réaction (10a). Finalement, le réacteur selon cette réalisation comprend aussi une sortie (13) pour permettre l'évacuation du syngas produit dans la chambre de réaction.
Selon cette réalisation, plusieurs Oxy-flammes peuvent se former dans la chambre de réaction. Le paramètre de distance entre le flux réducteur et le flux oxydant (Oxy-flamme) pour cette réalisation peut être défini comme suit :
d = (ri -r2)/2 (0) Comme pour l'ensemble des réalisations, la distance d peut être comprise de préférence entre 0,1 mm et 100 mm. Selon une autre réalisation, la distance d séparant les deux flux peut être comprise entre 0,3 mm et 50 mm, ou encore préférentiellement entre 0,6 mm et 30 mm. La distance d peut aussi être n'importe quelle distance comprise dans ces gammes de valeurs.
Comme mentionné plus haut, selon certaines réalisations, l'hydrogène dont on a besoin dans le courant réducteur et qui est utilisé pour obtenir le syngas, peut être produit à partir de ressources renouvelables. Notamment, l'hydrogène peut être produit à partir d'un système d'électrolyse de l'eau alimenté par de l'électricité
issue de sources renouvelables. Le courant comprenant la source de carbone (e.g.
CO2) dont on a aussi besoin comme réactif, peut être lui-même un mélange gazeux issu de techniques de gazéification ou de pyrolyse de biomasses, comme cela a été mentionné ci-dessus. Ainsi, globalement, il est possible de produire des gaz de synthèse à partir d'une source de carbone captée, d'eau et d'électricité de sources renouvelables.
Cette réalisation de la méthode de production de syngas à partir de ressources renouvelables est représentée sur une partie de la Figure 7. La Figure 7 montre également des étapes additionnelles, comprenant par exemple la récupération d'eau formée pendant la réaction de production du gaz de synthèse. Ainsi, la Figure 7 présente les étapes suivantes:

= électrolyse (20) de l'eau alimentée (H20-a) par de l'électricité de source renouvelable (E);
= production de syngas (30) selon l'une des réalisations décrites précédemment;
= refroidissement des gaz produits (40), par exemple au moyen d'un refroidissement par contact direct;
= récupération d'eau (H20-c) par condensation (50).
Plus particulièrement, comme on peut le voir sur la Figure 7, le système d'électrolyse (20) est alimenté avec de l'eau (H20-a) pour produire de l'hydrogène (H2) et de l'oxygène. L'hydrogène (H2) produit par l'électrolyse est mélangé
avec un gaz comprenant du CO2 et/ou une autre source carbone, préférentiellement du 002. Ce gaz comprenant du CO2 et/ou une autre source carbone, peut provenir, au moins en partie, d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
Le mélange obtenu (GO) forme un courant réducteur qui peut ensuite être utilisé
pour la production de syngas (30). Une partie de l'oxygène (02-a) produit par l'électrolyse (20) est envoyée vers la production de syngas (30), où il peut être utilisé pour générer l'Oxy-flamme. L'autre partie de l'oxygène (02-b) produit par l'électrolyse (20) peut être évacuée.
Le gaz (G1) résultant de la production de syngas (30) est ensuite refroidi (40) rapidement afin de limiter/éviter que se produise la réaction inverse de la réaction (A). Le refroidissement peut être effectué en utilisant une méthode conventionnelle. Selon une réalisation préférée, le refroidissement (40) peut être réalisé au moyen d'un refroidisseur à contact direct avec un courant d'eau (H20-b). Selon une réalisation, le gaz (G1) est refroidi à une température supérieure au point de rosée du gaz chaud et n'excédant pas 250 C. Selon certaines réalisations, le point de rosée du gaz chaud (G1) est inférieur à 90 C à
pression atmosphérique. Par exemple, le point de rosée du gaz chaud (G1) est compris entre 60 C et 90 C à pression atmosphérique. Selon certaines réalisations, le gaz (G1) peut être refroidi à une température comprise entre 90 C et 250 C.
Le gaz refroidi (G2) obtenu à l'issue du refroidissement (40) est un gaz humide.
Ce gaz (G2) peut ensuite subir un deuxième refroidissement qui peut être effectué
par condensation (50). Selon certaines réalisations, cette condensation peut être réalisée en utilisant un refroidisseur-condenseur. Selon une réalisation préférée, l'étape de condensation (50) peut être effectuée de telle manière à ce que le gaz (G2) soit refroidi jusqu'à une température de 35 C et moins. A la sortie du refroidisseur-condenseur, on obtient d'une part le syngas (G3) et d'autre part de l'eau condensée (H20-c). Une partie de l'eau condensée (H20-c) peut être recyclée (écoulement H20-b) à l'étape de refroidissement (40) alors que l'autre partie de l'eau condensée peut être évacuée (écoulement H20-d). Selon certaines réalisations, l'écoulement H20-d peut être utilisé, au moins en partie, pour alimenter en eau le système d'électrolyse (20).
Comme cela a été mentionné précédemment, la méthode de production de syngas décrite dans le présent document peut permettre de produire des mélanges gazeux à base de CO et de H2 (syngas) qui sont balancés, i.e., avec des proportions de CO et H2 appropriées, pour ensuite permettre la production d'une variété de produits par des synthèses chimiques conventionnelles. Ainsi, il est possible en contrôlant la nature et la quantité de réactifs utilisés (e.g., le débit des courants gazeux), de produire un syngas où la proportion de CO et H2 est adaptée pour que le mélange soit directement utilisable dans une synthèse chimique ultérieure. Il est également possible de jouer sur la proportion de CO et H2 dans le syngas, en contrôlant la température, la pression et le débit d'alimentation d'02 dans la chambre de réaction. En outre, la température dans le réacteur peut être contrôlée par le débit d'oxygène alimenté. Selon un mode de réalisation, le syngas produit contient du H2 et du CO dans un rapport molaire H2/C0 2. Le syngas produit par la méthode décrite peut aussi contenir du CO2. Dans ce cas, les ratios molaires du H2, CO et CO2 dans le syngas peuvent être tels que (H2-002) / (CO
+
002) 2.

En respectant ces ratios molaires, le syngas produit par la présente méthode peut être utilisé pour produire un grand nombre de produits chimiques de base.
Parmi ces produits, on retrouve notamment le méthanol et les hydrocarbures tels que ceux qu'on retrouve dans l'essence à moteur, le diesel, le kérosène, pour nommer quelques exemples.
La méthode de production de syngas décrite ci-dessus et le réacteur que l'on peut utiliser pour réaliser cette méthode présentent donc plusieurs avantages. Les réactifs sont facilement accessibles et peuvent dériver de sources renouvelables.
Il n'est pas nécessaire d'avoir recours à l'utilisation de catalyseurs solides. Le taux de conversion des réactifs peut également être supérieur au taux de conversion observé dans le cas d'une réaction R\NGS réalisée de manière conventionnelle en présence de catalyseur. Enfin, la présente méthode est caractérisée par sa robustesse, en ce qu'elle est versatile et simple à mettre en oeuvre. Ces avantages permettent donc de diminuer les coûts de production en plus de l'effet environnemental bénéfique de recycler des sources de carbone comme le CO2 par exemple.
EXEMPLES
Exemple 1 Cet exemple s'appuie sur un réacteur de petite taille tel que représenté
schématiquement sur la Figure 8. Ce mini-réacteur fonctionne selon un scénario impliquant la co-injection d'02 et CO2 pré-mélangés, à l'intérieur du tube interne, i.e., dans l'espace A, et injection de H2 dans l'espace annulaire B. Le réacteur a été construit à partir de petits tubes en Inconel 600Tm. Les dimensions suivantes sont utilisées pour caractériser la géométrie du mini-réacteur (D.I. =
diamètre interne; D.E. = diamètre externe) où L correspond à une longueur à partir du début de la zone de réaction (dimensions en mm):
= Tube externe : D.I. = 10,41; D.E. = 12,7; L =
371,83 = Tube médian : D.I. = 7,752; D.E. = 9,53; L 0 (début de la zone de réaction) = Tube interne D.I. = 3,048; D.E. = 6,35; L 0 (début de la zone de réaction) Un système d'allumage servant à l'ignition d'un pulsoréacteur, i.e., une bougie d'allumage avec ignition à 20 kV, a été inséré à l'intérieur du réacteur, tout près de l'extrémité supérieure des tubes interne et médian. Une perforation a été
effectuée pour permettre d'introduire la bougie d'allumage (non montré dans la figure pour fins de clarté). L'évolution du niveau de température dans le réacteur est suivie à
l'aide de thermocouples. La température est mesurée dans une partie basse et aussi dans une partie haute de la zone de réaction à l'intérieur du mini-réacteur.
Autrement dit, une lecture de la température près de la base de la zone de réaction (où les gaz sont injectés) plus précisément 13 mm plus haut que la ligne du début de la zone de réaction (voir figure 8) et une autre lecture à 89 mm plus haut que la ligne du début de la zone de réaction (voir figure 8), sont réalisées. Les thermocouples ont été installés par le moyen de raccords en T (non montrés par la figure).
Le montage expérimental comprend ce qui suit: le réacteur proprement dit, un échangeur de chaleur à tube et jaquette permettant un refroidissement rapide des gaz sortant du réacteur, un réservoir de récupération du condensat, un système d'analyse d'humidité relative (RH) des gaz, et enfin, un système d'analyse (CO2/CO/CxHy/02) permettant de mesurer les teneurs en CO, CO2, hydrocarbures (CH) ainsi que la teneur en oxygène du gaz produit, à la sortie du système de refroidissement des gaz.
Un système de débitmètres massiques avec vannes de contrôle automatisées est également mis en place. Le système est accompagné d'un logiciel permettant de programmer des changements de composition du mélange de gaz introduit dans le réacteur. Finalement, des valves manuelles sont utilisées afin de diriger chacun des gaz dans le tube du réacteur désiré.
Pour éviter les retours de flammes à l'allumage, l'allumage est réalisé par paliers (d'une durée d'environ 1 seconde). Les principales étapes de la séquence d'allumage comprennent: 1) débuter l'injection de H2, 2) après quelques secondes, injecter l'oxygène par paliers successifs jusqu'au débit désiré, chaque palier étant d'une durée de quelques secondes, 3) débuter l'injection du CO2.
Une fois que l'allumage se produit, on peut procéder aux paliers d'analyse en tant que tels. Chacun de ces paliers a une durée de 60 secondes. Après ce laps de temps, on procède aux différentes mesures. Les débits des intrants (litres standard (SL) à 25 C, 1 atm par min) sont les suivants :
= CO2: 1,3 SL/min = 02: 0,93 SL/min - H2 :6,1 SL/min Les débits de CO2 et 02 sont pré-mélangés. La pression de fonctionnement est de près de 1 atm.
Les résultats suivants ont été obtenus :
= Concentration molaire en CO du gaz: 22.2 %
= Concentration molaire en CO2 du gaz: 8,1 %
= Concentration molaire en hydrocarbure : trace = Ratio molaire CO/CO2 du gaz produit : 2,74 = Taux de conversion de CO2 en CO: 73 %
= Température moyenne dans la chambre de réaction : 686 C
= Vitesse à l'entrée du mélange 02/CO2 (à température moyenne, 1 atm) : 16,4 m/s = Vitesse à l'entrée de H2 (à température moyenne) : 21,1 m/s = Temps de séjour dans le réacteur (s) : <0,06 s = Rapport R2 = (H2-0O2) / (CO+CO2): 2,26 Pour le calcul du rapport R2, la concentration de H2 est calculée à partir d'un bilan atomique. Le bilan atomique est lui-même effectué en tenant compte de tous les intrants (CO2, H2, 02) et en tenant compte de la composition du gaz sortant (teneurs en CO et CO2, teneur en hydrocarbures exprimée en équivalent CI-14, humidité du gaz, teneur en oxygène résiduel). Le bilan atomique sur les atomes d'hydrogène permet de calculer la composition en hydrogène du gaz à la sortie du réacteur.
Exemple 2 Dans cet exemple, le même dispositif que pour l'exemple 1 est utilisé, mais avec injection de 02 dans le tube interne (espace A), injection de H2 dans l'espace annulaire entre le tube médian et le tube interne (espace B), et injection d'un mélange équimolaire CO2/CH4 dans l'espace annulaire entre le tube externe et le tube médian (espace C). Les débits des intrants (litres standard à 25 C, 1 atm par min) sont les suivants :
= CO2: 0,40 SL/min = CH4: 0,40 SL/min = 02: 0,9 SL/min = H2: 3,3 SL/min Ces trois écoulements sont injectés séparément dans le mini-réacteur. Les résultats suivants ont été obtenus :
= Concentration en CO du gaz sec: 13,3 (:)/0 = Concentration molaire en CO2 du gaz: 10,2 %
= Concentration molaire en hydrocarbure du gaz : 2135 ppm = Ratio CO/CO2 du gaz produit : 1,30 = Taux de conversion de CO2: 13,1 %
= Taux de conversion du CH4 : 98.2 %
= Température moyenne : 855 C
= Vitesse à l'entrée de 02 (à température moyenne, 1 atm) : 7,77 m/s = Vitesse à l'entrée du H2 (à température moyenne, 1 atm) : 13,4 m/s = Vitesse à l'entrée du mélange CO2/CH4 (à température moyenne,1 atm) :
7,46 m/s = Temps de séjour des réactifs : <0,07 s = R2 = (H2-0O2) / (CO+CO2) : 2,87 Pour le calcul du rapport R2, la concentration de H2 est calculée à partir d'un bilan atomique.
Exemple 3 Dans cet exemple, le même réacteur que celui de l'exemple 1 est utilisé, mais le tube externe en lnconelTM est remplacé par un tube de quartz. La longueur de la chambre de réaction est la même. Pour cet exemple, les débits de CO2 et 02 sont pré-mélangés. Le mélange obtenu est injecté à l'intérieur du tube interne (espace A), alors que l'hydrogène est injecté à l'intérieur de l'espace B. La pression de fonctionnement est de près de 1 atm. La température ne pouvant être mesurée directement, la température utilisée est une valeur de température d'équilibre thermodynamique calculée pour l'obtention d'un gaz présentant le même rapport CO/CO2 que ce qui a été mesuré.
Les débits des intrants (litres standard à 25 C,1 atm par min) sont les suivants :
= CO2: 1,3 SL/min = 02: 0,93 SL/min = H2 : 6,2 SL/min Les résultats suivants ont été obtenus :
= Concentration en CO du gaz: 22.9 (:)/0 = Concentration en CO2 du gaz: 7,30 %
= Concentration molaire en hydrocarbure : trace = Ratio CO/CO2 du gaz produit : 3,14 = Taux de conversion de CO2 en CO: 75,8 %
= Température d'équilibre T: 1230 C
= Vitesse à l'entrée du mélange 02/CO2 (à température T,1 atm) : 25,6 m/s = Vitesse à l'entrée du H2 (à température T et 1 atm) : 33,7 m/s = Temps de séjour des réactifs : <0,04 s = R2 = (H2-0O2) / (CO+CO2) : 2,34 Pour le calcul du rapport R2, la concentration en H2 du gaz sortant du réacteur est calculée à partir d'un bilan atomique. La comparaison des résultats de l'exemple 1 avec ceux de l'exemple 3 montre que la nature des matériaux du réacteur (InconelTm versus quartz) n'a pas d'influence significative sur le taux de conversion du CO2.
Exemple 4 Cet exemple utilise le même équipement que l'exemple 3, i.e., basé sur l'utilisation d'un tube de quartz comme tube externe. Dans cet exemple, 02 est injecté dans l'espace A, H2 est injecté dans l'espace B et CO2 dans l'espace C. La température ne pouvant être mesurée directement, la température utilisée est une valeur de température d'équilibre thermodynamique calculée pour l'obtention d'un gaz présentant le même rapport CO/CO2 que ce qui a été mesuré. Les débits des intrants (litres standard (SL) à 25 C, 1 atm) par min) sont les suivants :
= CO2: 1,3 SL/min = 02: 0,93 SL/min = H2 :6,1 SL/min Les résultats suivants ont été obtenus :
= Concentration en CO du gaz: 18.21 %
= Concentration de CO2 du gaz : 11,5%
= Concentration en hydrocarbure : trace = Ratio CO/CO2 du gaz: 1,58 = Taux de conversion de CO2 en CO: 61,2 %
= Température d'équilibre T: 877 C
= Vitesse de 02 (à température T) : 8,20 m/s = Vitesse de H2 (à température T, 1 atm) : 25,4 m/s = Vitesse du CO2 (à température T, 1 atm) : 9,02 m/s = Temps de séjour dans le réacteur : <0,05 s = R2 = (H2-0O2) / (CO+CO2) : 2,26 Pour le calcul du rapport R2, la concentration en H2 du gaz sortant du réacteur est calculée à partir d'un bilan atomique.
L'applicabilité du procédé de production de gaz de synthèse a été démontrée dans les exemples ci-dessus, entre autres, sur la base de l'utilisation de CO2 comme source de carbone. Le CO2 est une molécule très stable chimiquement, et beaucoup plus stable qu'une molécule CaHpOy où a est compris entre 1 et 5.
Puisque les exemples ci-dessus ont démontré que le procédé est applicable pour le CO2 qui s'avère plus difficile à transformer chimiquement qu'une molécule de type CaHp0y, il est raisonnable de conclure que le procédé est aussi applicable aux molécules de type CaHpOy comme source de carbone.
Bien que certaines réalisations de la présente méthode, et du réacteur qui peut être utilisé pour réaliser cette méthode, ont été décrites ci-dessus, la méthode et le réacteur ne sont pas limités à ces seules réalisations. Plusieurs modifications pourraient être effectuées à l'un ou l'autre des modes de réalisations décrits ci-dessus, et ce, sans sortir du cadre de la présente technologie telle qu'envisagée.
***
Selon certains aspects, la présente demande concerne une ou plusieurs des réalisations suivantes Réalisation 1- Une méthode de production de gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, et dans laquelle :
l'hydrogène provient d'un courant réducteur dont une première partie se retrouve dans le premier flux et une seconde partie est utilisée pour générer l'Oxy-flamme par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), le second flux provenant d'un courant oxydant, Date Reçue/Date Received 2023-05-25 le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flamme soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène, la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,1 mm et 100 mm, la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide, et la source de carbone comprend du CO2 ou du CO2 et au moins un hydrocarbure.
Réalisation 2- La méthode selon la réalisation 1, dans laquelle l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
Réalisation 3- La méthode selon la réalisation 1 ou 2, dans laquelle la source de carbone comprend :
- du CO2; ou - du CO2 et du méthane.
Réalisation 4- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à 3, dans laquelle la réaction de réduction comprend une réaction inverse du gaz à
l'eau ou Reverse Water Gas Shift .
Réalisation 5- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
4, dans laquelle le courant réducteur est de l'hydrogène.
Réalisation 6- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à 4, dans laquelle le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone.
Réalisation 7- La méthode selon la réalisation 6, dans laquelle la source de carbone est du CO2.
Réalisation 8- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à 7, dans laquelle le courant oxydant est de l'oxygène.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 9- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
7, dans laquelle le courant oxydant comprend de l'oxygène et la source de carbone qui est du CO2.
Réalisation 10- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
5, dans laquelle le courant réducteur comprend uniquement de l'hydrogène, le courant oxydant comprend uniquement de l'oxygène et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant.
Réalisation 11- La méthode selon la réalisation 10, dans laquelle la source carbone comprend du CO2.
Réalisation 12- La méthode selon la réalisation 10, dans laquelle la source de carbone comprend du CO2 et du méthane.
Réalisation 13- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
12, dans laquelle l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Réalisation 14- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
13, dans laquelle l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Réalisation 15- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
14, dans laquelle la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
Réalisation 16- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
15, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 600 C.
Réalisation 17- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
16, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 1200 C.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 18- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
17, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au plus 2200 C.
Réalisation 19- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
18, dans laquelle la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,3 mm et 50 mm.
Réalisation 20- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
19, dans laquelle la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,6 mm et 30 mm.
Réalisation 21- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à 20, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7.
Réalisation 22- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
21, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9.
Réalisation 23- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
22, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
Réalisation 24- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
23, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire 1-12/C0 d'au moins 1,8.
Réalisation 25- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
24, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 2.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 26- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
24, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
Réalisation 27- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
26, dans laquelle le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
Réalisation 28- La méthode selon la réalisation 27, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) / (CO
+
CO2) k 2.
Réalisation 29- La méthode selon l'une quelconque des réalisations 1 à
28, comprenant en outre un refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
Réalisation 30- La méthode selon la réalisation 29, comprenant en outre une condensation d'eau contenue dans le gaz de synthèse refroidi et récupération de l'eau.
Réalisation 31- La méthode selon la réalisation 30, dans laquelle au moins une partie de l'eau récupérée est recyclée à l'étape de refroidissement.
Réalisation 32- Utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode telle que définie selon l'une quelconque des réalisations 1 à 31, pour la fabrication de produits chimiques ou carburants.
Réalisation 33- Utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode telle que définie selon l'une quelconque des réalisations 1 à 31, pour la fabrication de méthanol ou d'hydrocarbures synthétiques Réalisation 34- Un réacteur pour produire un gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), ledit réacteur comprenant :

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 une chambre de réaction dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, au moins un premier moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant réducteur comprenant l'hydrogène, une première partie du courant réducteur se retrouvant dans le premier flux et une seconde partie étant utilisée pour générer l'Oxy-flamme dans la chambre de réaction, par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), au moins un second moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant oxydant formant le second flux, le premier flux et le second flux étant à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flamme soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène, la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,1 mm et 100 mm, la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide, et la source de carbone comprend du CO2 ou du CO2 et au moins un hydrocarbure.
Réalisation 35- Le réacteur selon la réalisation 34 dans lequel l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
Réalisation 36- Le réacteur selon la réalisation 34 ou 35, dans lequel la source de carbone comprend :
- du CO2; ou - du CO2 et du méthane.
Réalisation 37- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
36, dans lequel la réaction de réduction est la réaction inverse du gaz à l'eau ou Reverse Water Gas Shift .
Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 38- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
37, dans lequel le courant réducteur est de l'hydrogène.
Réalisation 39- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
37, dans lequel le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone_ Réalisation 40- Le réacteur selon la réalisation 39, dans lequel la source de carbone est du CO2.
Réalisation 41- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
40, dans lequel le courant oxydant est de l'oxygène.
Réalisation 42- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
40, dans lequel le courant oxydant comprend de l'oxygène et la source de carbone qui est du CO2.
Réalisation 43- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
42, dans lequel le premier moyen pour alimenter le courant réducteur et le second moyen pour alimenter le courant oxydant sont des tubes.
Réalisation 44- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
42, comprenant une pluralité de seconds moyens consistant en une pluralité de tubes permettant l'injection du courant oxydant dans la chambre de réaction, et une pluralité de premiers moyens consistant en une pluralité d'ouvertures permettant l'injection du courant réducteur dans la chambre de réaction.
Réalisation 45- Le réacteur selon la réalisation 44, dans lequel chaque ouverture est définie par un espace annulaire délimité par le diamètre externe d'un tube de la pluralité de tubes et s'étendant perpendiculairement à partir de la paroi externe du tube.
Réalisation 46- Le réacteur selon la réalisation 45, comprenant en outre une chambre de distribution du courant réducteur séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution et ladite paroi de Date Reçue/Date Received 2023-05-25 séparation étant traversées par la pluralité de tubes, l'espace annulaire s'étendant perpendiculairement à partir de la paroi externe de chaque tube traversant également la paroi de séparation Réalisation 47- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
38, dans lequel le courant réducteur est de l'hydrogène qui est alimenté dans la chambre réaction par le premier moyen consistant en un premier tube, le courant oxydant est de l'oxygène qui est alimenté dans la chambre réaction par le second moyen consistant en un second tube, et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant qui est injecté dans la chambre de réaction par au moins une ouverture située dans une paroi de la chambre de réaction.
Réalisation 48- Le réacteur selon la réalisation 47, dans lequel l'ouverture est formée par un troisième tube concentrique avec le premier tube et le second tube, le second tube formant le tube intérieur, le premier tube formant un tube intermédiaire et le troisième tube formant un tube extérieur.
Réalisation 49- Le réacteur selon la réalisation 48, dans lequel l'ouverture est formée par un espace annulaire délimité par un diamètre interne du troisième tube et un diamètre externe du premier tube.
Réalisation 50- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisation 47 à
49, comprenant en outre une chambre de distribution séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution servant pour alimenter le courant indépendant comprenant la source de carbone et étant traversée par le premier tube et le second tube.
Réalisation 51- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 47 à
50, dans lequel la source de carbone comprend du CO2.
Réalisation 52- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 47 à
50, dans lequel la source de carbone comprend du CO2 et du méthane.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 53- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
52, dans lequel l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Réalisation 54- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
53, dans lequel l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
Réalisation 55- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
54, dans lequel la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé
de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
Réalisation 56- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
55, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au moins .. 600 C pendant la réaction de réduction.
Réalisation 57- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
56, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au moins 1200 C pendant la réaction de réduction.
Réalisation 58- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
57, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au plus 2200 C pendant la réaction de réduction.
Réalisation 59- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
58, dans lequel la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,3 mm et 50 mm.
Réalisation 60- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
59, dans lequel la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,6 mm et 30 mm.
Réalisation 61- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
60, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 62- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
61, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9.
Réalisation 63- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
62, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
Réalisation 64- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
63, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire Hz/CO d'au moins 1,8.
Réalisation 65- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
64, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire Hz/CO d'au moins 2.
Réalisation 66- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
63, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
Réalisation 67- Le réacteur selon l'une quelconque des réalisations 34 à
66, dans lequel le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
Réalisation 68- Le réacteur selon la réalisation 67, dans lequel le gaz de synthèse produit a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) / (CO
+
CO2) k 2.
Réalisation 69- Un système comprenant le réacteur tel que défini selon l'une quelconque des réalisations 34 à 68, couplé à un dispositif de refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
Réalisation 70- Le système selon la réalisation 69, dans lequel le dispositif de refroidissement est un refroidisseur à contact direct.
Réalisation 71- Le système selon la réalisation 69 ou 70, comprenant en outre un appareil de condensation d'eau pour récupérer l'eau du gaz de synthèse refroidi.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25 Réalisation 72- Le système selon la réalisation 71, dans lequel l'appareil de condensation est un refroidisseur-condenseur.
Réalisation 73- Le système selon la réalisation 71 ou 72, comprenant en outre un équipement pour recycler au moins une partie de l'eau récupérée vers le dispositif de refroidissement.
Date Reçue/Date Reeeived 2023-05-25

Claims (73)

REVENDICATIONS
1- Une méthode de production de gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, et dans laquelle :
l'hydrogène provient d'un courant réducteur dont une première partie se retrouve dans le premier flux et une seconde partie est utilisée pour générer l'Oxy-flamme par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), le second flux provenant d'un courant oxydant, le premier flux et le second flux sont à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flam me soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène, la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,1 mm et 100 mm, la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide, et la source de carbone comprend du CO2 ou du CO2 et au moins un hydrocarbure.
2- La méthode selon la revendication 1, dans laquelle l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
3- La méthode selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle la source de carbone com prend :
- du CO2; ou - du CO2 et du méthane.
4- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans laquelle la réaction de réduction comprend une réaction inverse du gaz à l'eau ou Reverse Water Gas Shift .
5- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le courant réducteur est de l'hydrogène.
6- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans laquelle le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone_
7- La méthode selon la revendication 6, dans laquelle la source de carbone est du CO2.
8- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le courant oxydant est de l'oxygène.
9- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans laquelle le courant oxydant comprend de l'oxygène et la source de carbone qui est du CO2.
10- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans laquelle le courant réducteur comprend uniquement de l'hydrogène, le courant oxydant comprend uniquement de l'oxygène et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant.
11- La méthode selon la revendication 10, dans laquelle la source carbone comprend du CO2.
12- La méthode selon la revendication 10, dans laquelle la source de carbone comprend du CO2 et du méthane.
13- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, dans laquelle l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
14- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, dans laquelle l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
15- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 14, dans laquelle la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
16- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 15, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 600 C.
17- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 16, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au moins 1200 C.
18- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 17, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée à une température moyenne d'au plus 2200 C.
19- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans laquelle la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,3 mm et 50 mm.
20- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 19, dans laquelle la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,6 mm et 30 mm.
21- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7.
22- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9.
23- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans laquelle la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.
24- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 1,8.
25- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 2.
26- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
27- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, dans laquelle le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
28- La méthode selon la revendication 27, dans laquelle le gaz de synthèse produit a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) / (CO + CO2) 2.
29- La méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 28, comprenant en outre un refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
30- La méthode selon la revendication 29, comprenant en outre une condensation d'eau contenue dans le gaz de synthèse refroidi et récupération de l'eau.
31- La méthode selon la revendication 30, dans laquelle au moins une partie de l'eau récupérée est recyclée à l'étape de refroidissement.
32- Utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 31, pour la fabrication de produits chimiques ou carburants.
33- Utilisation d'un gaz de synthèse produit par la méthode telle que définie selon l'une quelconque des revendications 1 à 31, pour la fabrication de méthanol ou d'hydrocarbures synthétiques.
34- Un réacteur pour produire un gaz de synthèse comprenant du monoxyde de carbone (CO) et de l'hydrogène (H2), ledit réacteur comprenant :

une chambre de réaction dans laquelle le gaz de synthèse est produit par une réaction de réduction d'un premier flux comprenant une source de carbone et un excès d'hydrogène au contact d'une Oxy-flamme, au moins un premier moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant réducteur comprenant l'hydrogène, une première partie du courant réducteur se retrouvant dans le premier flux et une seconde partie étant utilisée pour générer l'Oxy-flamme dans la chambre de réaction, par combustion de l'hydrogène en présence d'un second flux comprenant de l'oxygène (02), au moins un second moyen pour alimenter la chambre de réaction avec un courant oxydant formant le second flux, le premier flux et le second flux étant à une distance l'un de l'autre telle que l'Oxy-flam me soutient la réaction entre la source de carbone et l'hydrogène, la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,1 mm et 100 mm, la réaction de réduction est réalisée en l'absence de catalyseur solide, et la source de carbone comprend du CO2 ou du CO2 et au moins un hydrocarbure.
35- Le réacteur selon la revendication 34 dans lequel l'Oxy-flamme génère des espèces ioniques et des radicaux libres qui favorisent la conversion de la source de carbone en CO.
36- Le réacteur selon la revendication 34 ou 35, dans lequel la source de carbone com prend :
- du CO2; ou - du CO2 et du méthane.
37- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 36, dans lequel la réaction de réduction est la réaction inverse du gaz à l'eau ou Reverse Water Gas Shift .
38- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 37, dans lequel le courant réducteur est de l'hydrogène.
Date Reçue/Date Received 2023-05-25
39- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 37, dans lequel le courant réducteur comprend de l'hydrogène et la source de carbone_
40- Le réacteur selon la revendication 39, dans lequel la source de carbone est du CO2.
41- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 40, dans lequel le courant oxydant est de l'oxygène.
42- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 40, dans lequel le courant oxydant comprend de l'oxygène et la source de carbone qui est du CO2.
43- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 42, dans lequel lo .. le premier moyen pour alimenter le courant réducteur et le second moyen pour alimenter le courant oxydant sont des tubes.
44- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 42, comprenant une pluralité de seconds moyens consistant en une pluralité de tubes permettant l'injection du courant oxydant dans la chambre de réaction, et une pluralité
de 1 5 .. premiers moyens consistant en une pluralité d'ouvertures permettant l'injection du courant réducteur dans la chambre de réaction.
45- Le réacteur selon la revendication 44, dans lequel chaque ouverture est définie par un espace annulaire délimité par le diamètre externe d'un tube de la pluralité de tubes et s'étendant perpendiculairement à partir de la paroi externe du 20 tube.
46- Le réacteur selon la revendication 45, comprenant en outre une chambre de distribution du courant réducteur séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution et ladite paroi de séparation étant traversées par la pluralité de tubes, l'espace annulaire s'étendant 25 perpendiculairement à partir de la paroi externe de chaque tube traversant également la paroi de séparation.

Date Reçue/Date Reeeived 2023-05-25
47- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 38, dans lequel le courant réducteur est de l'hydrogène qui est alimenté dans la chambre réaction par le premier moyen consistant en un premier tube, le courant oxydant est de l'oxygène qui est alimenté dans la chambre réaction par le second moyen consistant en un second tube, et la source de carbone est alimentée par un courant indépendant qui est injecté dans la chambre de réaction par au moins une ouverture située dans une paroi de la chambre de réaction.
48- Le réacteur selon la revendication 47, dans lequel l'ouverture est formée par un troisième tube concentrique avec le premier tube et le second tube, le second tube formant le tube intérieur, le premier tube formant un tube intermédiaire et le troisième tube formant un tube extérieur.
49- Le réacteur selon la revendication 48, dans lequel l'ouverture est formée par un espace annulaire délimité par un diamètre interne du troisième tube et un diamètre externe du premier tube.
50- Le réacteur selon l'une quelconque des revendication 47 à 49, comprenant en outre une chambre de distribution séparée de la chambre de réaction par une paroi de séparation, ladite chambre de distribution servant pour alimenter le courant indépendant comprenant la source de carbone et étant traversée par le premier tube et le second tube.
51- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 47 à 50, dans lequel la source de carbone comprend du CO2.
52- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 47 à 50, dans lequel la source de carbone comprend du CO2 et du méthane.
53- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 52, dans lequel l'oxygène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.
54- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 53, dans lequel l'hydrogène provient d'une réaction d'électrolyse de l'eau.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25
55- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 54, dans lequel la source de carbone provient d'un mélange gazeux issu d'un procédé de gazéification ou de pyrolyse de biomasse.
56- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 55, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au moins 600 C
pendant la réaction de réduction.
57- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 56, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au moins 1200 C
pendant la réaction de réduction.
58- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 57, dans lequel la chambre de réaction atteint une température moyenne d'au plus 2200 C
pendant la réaction de réduction.
59- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 58, dans lequel la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,3 mm et 50 MM.
60- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 59, dans lequel la distance entre le premier flux et le second flux est comprise entre 0,6 mm et 30 mm.
61- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 60, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire H2/CO2 compris entre 2 et 7.
62- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 61, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/CO2 compris entre 0,35 et 0,9.
63- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 62, dans lequel la réaction de réduction est réalisée en utilisant un ratio molaire 02/H2 compris entre 0,1 et 0,3.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25
64- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 63, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 1,8.
65- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 64, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 d'au moins 2.
.. 66- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 63, dans lequel le gaz de synthèse produit a un rapport molaire H2/C0 compris entre 1,8 et 5,0.
67- Le réacteur selon l'une quelconque des revendications 34 à 66, dans lequel le gaz de synthèse produit comprend en outre du CO2.
68- Le réacteur selon la revendication 67, dans lequel le gaz de synthèse produit .. a un ratio molaire en H2, CO et CO2 tel que (H2 - CO2) / (CO + CO2) 2.
69- Un système comprenant le réacteur tel que défini selon l'une quelconque des revendications 34 à 68, couplé à un dispositif de refroidissement du gaz de synthèse pour former un gaz de synthèse refroidi.
70- Le système selon la revendication 69, dans lequel le dispositif de refroidissement est un refroidisseur à contact direct.
71- Le système selon la revendication 69 ou 70, comprenant en outre un appareil de condensation d'eau pour récupérer l'eau du gaz de synthèse refroidi.
72- Le système selon la revendication 71, dans lequel l'appareil de condensation est un refroidisseur-condenseur.
73- Le système selon la revendication 71 ou 72, comprenant en outre un équipement pour recycler au moins une partie de l'eau récupérée vers le dispositif de refroidissement.

Date Reçue/Date Received 2023-05-25
CA3166916A 2020-06-04 2021-06-03 Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme Active CA3166916C (fr)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA3081971A CA3081971A1 (fr) 2020-06-04 2020-06-04 Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme
CA3,081,971 2020-06-04
PCT/CA2021/050761 WO2021243462A1 (fr) 2020-06-04 2021-06-03 Méthode et réacteur pour la production de gaz de synthèse à partir d'une source de carbone et d'hydrogène en présence d'une oxy-flamme

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CA3166916A1 CA3166916A1 (fr) 2021-12-09
CA3166916C true CA3166916C (fr) 2023-09-12

Family

ID=78816947

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CA3081971A Abandoned CA3081971A1 (fr) 2020-06-04 2020-06-04 Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme
CA3166916A Active CA3166916C (fr) 2020-06-04 2021-06-03 Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CA3081971A Abandoned CA3081971A1 (fr) 2020-06-04 2020-06-04 Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d'une source de carbone et d'hydrogene en presence d'une oxy-flamme

Country Status (9)

Country Link
US (2) US11999618B2 (fr)
EP (1) EP4161869A1 (fr)
JP (1) JP2023529629A (fr)
KR (1) KR20230019463A (fr)
CN (1) CN115667128A (fr)
AU (1) AU2021283462A1 (fr)
BR (1) BR112022023777A2 (fr)
CA (2) CA3081971A1 (fr)
WO (1) WO2021243462A1 (fr)

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3639261A (en) 1968-03-27 1972-02-01 Texaco Inc Process for the generation of synthesis gas from oil
US3919114A (en) 1969-11-21 1975-11-11 Texaco Development Corp Synthesis gas process
US3723344A (en) 1969-11-21 1973-03-27 Texaco Development Corp Oxo-synthesis gas
US4006100A (en) 1975-04-29 1977-02-01 Texaco Inc. Manufacture of gaseous mixtures comprising hydrogen and carbon monoxide
US4371379A (en) 1980-12-03 1983-02-01 Texaco Inc. Partial oxidation process using a swirl burner
US5714657A (en) 1994-03-11 1998-02-03 Devries; Louis Natural gas conversion to higher hydrocarbons
US7250151B2 (en) 2002-08-15 2007-07-31 Velocys Methods of conducting simultaneous endothermic and exothermic reactions
FR2904832B1 (fr) 2006-08-08 2012-10-19 Inst Francais Du Petrole Procede de production de gaz de synthese avec conversion de co2 a l'hydrogene
JP5592250B2 (ja) 2007-04-27 2014-09-17 サウディ ベーシック インダストリーズ コーポレイション 二酸化炭素の合成ガスへの接触水素化
FI20105503A (fi) * 2010-05-10 2011-11-11 Neste Oil Oyj Menetelmä hiilivetykoostumuksen tuottamiseksi
FR2963932A1 (fr) * 2010-12-23 2012-02-24 Commissariat Energie Atomique Procede de recyclage ameliore du co2 par reaction inverse du gaz a l'eau (rwgs)
FR2982272B1 (fr) 2011-11-04 2014-03-07 Commissariat Energie Atomique Procede de conversion thermochimique d'une charge carbonee en gaz de synthese contenant majoritairement h2 et co
WO2017072649A1 (fr) * 2015-10-30 2017-05-04 Sabic Global Technologies B.V. Procédés et systèmes de production de gaz de synthèse à partir de dioxyde de carbone et d'hydrogène
EP3397780B1 (fr) 2015-12-28 2020-04-08 HYL Technologies, S.A. de C.V. Procédé et système destiné à la production de frd à haute teneur en carbone à l'aide de gaz de synthèse
CN205717209U (zh) 2016-06-28 2016-11-23 新奥科技发展有限公司 气体加热系统
CN113165883B (zh) * 2018-12-03 2023-08-22 国际壳牌研究有限公司 用于将二氧化碳转化为一氧化碳的方法及反应器
EP3953295A1 (fr) 2019-04-08 2022-02-16 Haldor Topsøe A/S Installation de synthèse chimique
DE102019008016A1 (de) * 2019-11-18 2021-05-20 Linde Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Kohlenmonoxid durch reverse Wassergas-Shift
GB2593179B (en) 2020-03-17 2022-04-27 Nordic Electrofuel As Production of hydrocarbons
EP4157791A1 (fr) 2020-06-01 2023-04-05 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Procédé flexible de conversion de dioxyde de carbone, d'hydrogène et de méthane en gaz de synthèse

Also Published As

Publication number Publication date
US11999618B2 (en) 2024-06-04
CA3081971A1 (fr) 2021-12-04
KR20230019463A (ko) 2023-02-08
JP2023529629A (ja) 2023-07-11
AU2021283462A1 (en) 2023-02-02
BR112022023777A2 (pt) 2022-12-20
CA3166916A1 (fr) 2021-12-09
US20240279055A1 (en) 2024-08-22
US20230249969A1 (en) 2023-08-10
WO2021243462A1 (fr) 2021-12-09
CN115667128A (zh) 2023-01-31
EP4161869A1 (fr) 2023-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FR2850372A1 (fr) Nouveau reacteur d&#39;oxydation partielle
FR2758317A1 (fr) Conversion d&#39;hydrocarbures assistee par les arcs electriques glissants en presence de la vapeur d&#39;eau et/ou de gaz carbonique
FR2985517A1 (fr) Procede integre de gazeification et combustion indirecte de charges hydrocarbonees solides en boucle chimique
CA1338791C (fr) Procede et appareil pour la conversion des hydrocarbures
EP3322777A1 (fr) Dispositif et procédé de production de gaz de synthèse
CA3166916C (fr) Methode et reacteur pour la production de gaz de synthese a partir d&#39;une source de carbone et d&#39;hydrogene en presence d&#39;une oxy-flamme
CA1258373A (fr) Procede de fabrication de gaz de synthese utilisable notamment pour la production de methanol
EP1146010B1 (fr) Procédé de production d&#39;un mélange comportant de l&#39;hydrogène et du monoxyde de carbone
CA2659547A1 (fr) Procede de production d&#39;hydrogene hautement integre thermiquement par reformage d&#39;une charge hydrocarbonee
FR2960449A1 (fr) Reacteur pour le reformage autotherme de gasoil
KR20160022640A (ko) 이중관 구조의 플라즈마/촉매 일체형 가스 개질 장치 및 가스 개질 방법
WO2023193115A1 (fr) Méthode et système pour la production de gaz de synthèse par une oxyflamme à partir de diverses sources de carbone et d&#39;hydrogène
EP3809132B1 (fr) Procede d&#39;analyse in situ de goudrons dans un gaz
FR2883861A1 (fr) Enceinte de reaction et d&#39;echanges thermiques pour la production d&#39;hydrogene a partir d&#39;hydrocarbure, d&#39;eau et d&#39;oxygene et dispositif generateur d&#39;hydrogene
EP0318342B1 (fr) Procédé de reformage de méthanol impur et dispositif de mise en oeuvre
CA3166968A1 (fr) Procede et systeme pour produire un gaz comprenant de l&#39;azote (n2) et de l&#39;hydrogene (h2) par combustion d&#39;hydrogene en presence d&#39;air
WO2003084867A1 (fr) Procédé et appareils de mise en oeuvre utilisant des radicaux libres pour déclencher une réaction de conversion de charges hydrocarbonées en gaz de synthèse
BE519007A (fr)
CH314318A (fr) Procédé de préparation de gaz à faible pouvoir calorifique et générateur pour la mise en oeuvre de ce procédé
BE478320A (fr)
FR2589848A1 (fr) Procede de conversion d&#39;hydrocarbures
BE606207A (fr)
BE547760A (fr)
BE541642A (fr)
EP2812277A1 (fr) Procede, systeme et installation de traitement de matieres hydrocarbonees liquides et/ou pateuses

Legal Events

Date Code Title Description
EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803

EEER Examination request

Effective date: 20220803