Procédé de transformation continue par chauffage du méthane en hydrocarbures gazeux éthyléniques et autres, plus riches en carbone. La présente invention a pour objet un procédé permettant de transformer d'une ma nière continue le gaz méthane en hydrocar bures plus riches en carbone, notamment en hydrocarbures éthyléniques, avec mise en li berté d'hydrogène actif.
On sait depuis longtemps que le méthane <B><I>(CH'),</I></B> en traversant un tube de porcelaine maintenu au rouge modéré, donne lieu à la formation d'éthylène (C'H4) et de carbures homologues plus condensés, tels 'que le pro pylène. On constate en même temps, dans les produits de la réaction, la présence d'une petite quantité d'acétylène (C'H2) et même d'éthane (CZHs).
Ces réactions sont limitées par la possi bilité de réactions inverses correspondant à un état d'équilibre suivant les conditions ex périmentales: vitesse des gaz, pressions, tem pératures, etc. De plus, on n'a pu, jusqu'à présent, éviter la formation de naphtaline et autres carbures pyrogénés susceptibles d'en gorger les appareils. La présente invention est basée sur une étude approfondie des réactions en fonction du temps, de la vitesse, de la température et de la pression, qui a permis de préciser les conditions d'équilibre et d'aboutir à un pro cédé évitant les inconvénients ci-dessus et donnant des résultats nettement déterminés.
Cette étude a permis, en particulier, de re connaître qu'il est nécessaire de réaliser si multanément les trois conditions suivants: l'échauffement progressif et uniforme du mé thane sous la forme d'une couche mince, le refroidissement brusque des gaz produits et l'aspiration continue de ceux-ci sous l'action d'une dépression.
Le procédé suivant l'invention est donc caractérisé en ce que le méthane est soumis, sous la forme d'une couche très mince, à un échauffement. progressif et uniforme 'à tra vers la section chauffée, cet échauffement étant suivi d'un refroidissement brusque lors que la température maxima a été atteinte, les produits formés étant maintenus sous l'action d'une dépression jusqu'à leur refroidissement à la. température ordinaire.
On peut ainsi ob tenir la transformation continue du gaz mé thane en hydrocarbures éthyléniques gazeux et autres plus riches en carbone avec le ren dement maximum en produits déterminés convenant pour des applications industrit#lles subséquentes, et mise en liberté d'hydrog,1@ne actif, en l'absence de naphtaline et autres hydrocarbures pyrogénés.
Parmi les applications industrielles ac tuelles des produits obtenus, on peut citer la fabrication synthétique de l'alcool en partant de l'éthylène cl; celle des hydrocarbures li quides analogues aux pétroles.
En pratique, le procédé suivant l'inven tion s'exécute avec avantage en faisant pas ser le méthane en une couche très mince, de préférence annulaire, dont l'épaisseur peut descendre à un millimètre, entre deux parois réfractaires convenablement chauffées de ma nière à. porter graduellement le méthane à une température pouvant atteindre 750 C. On évite ainsi les variations de température et de vitesse au sein du gaz à traiter et les réac tions nuisibles en résultant, que l'on ne pou vait empêcher dans un simple tube de por celaine.
D'autre part, on maintient avec avantame dans l'appareil servant à la réalisation du procédé, en vue de l'aspiration continue. des gaz produits, une dépression de l'ordre de 20 à 50 centimètres de mercure. On exelnt ainsi la possibilité de réactions inverses. qui se raient favorisées par une élévation de pres sion.
Enfin le refroidissement brusque des gaz produits provoque l'arrêt de toute transfor mation subséquente.
Avec le méthane pur on peut arriver ainsi, pratiquement, à sa. transformation à peu près intégrale en carbures éthyléniques C"H2 en proportion prépondérante, avec mise en liberté d'hydrogène actif, le reste du mélange consistant principalement en hydro carbures saturés C H2n+@.
Avec un gaz naturel comme le gaz de Vaux (Ain) renfermant environ 80 ./o de CH', 6 ô de H2, 2,5 <I>%</I> de C02, 9,6 % de C"H' etc., on arrive à transformer de manière continue, en Lin seul passage, environ 80 î) du CH<B>'</B> en éthylène C\IV et carbure: éthylé niques cnH=n.
Le dessin annexé représente, schémati- quement, à titre d'exemple, une disposition convenant pour la. réalisation industrielle du procédé suivant; l'invention.
L'appareil représenté se compose d'un nombre approprié de tubes réfractaire: 1. reliés en série par des tuyaux 4. Chacun de ces tubes 1 est monté à l'intérieur d'un tube métallique<B>10</B> et contient un cylindre réfrac taire ? centré de manière à former avec la paroi intérieure du tube 1 un espace annu laire d'uni épaisseur uniforme d'ordre milli- métrique.
Les tubes 1(-) sont montés avec ,joint étanches, dans des chambres .3a, <B>3b,</B> 3e. qui communiquent, d'une part, avec une chambre 3 chauffée par un foyer, des brûleurs ou de toute autre manièr(# appropriée, et, d'autre part, avec une chambre 311 reliée à. la, chemi née, les produits de combustion circulant dans le sens des flèches simples.
Le gaz à traiter circule dans les tuyaux -1 et les tubes 7 dans le sens des flèches dou bles, passant <B>(le</B> l'esp@lce annulaire d'un tube 1 au tuyau 4 suivant: par des perforations 5 ménagées sous le noyau. cylindrique ?. Ce gaz s'échauffe progressivement au cours de son passage dans les chambres :3e, 3b, atteint sa, température maxima en traversant la.
chambre 3z et est brusquement refroidi. au sortir de celle-ci, par son passage dans un re froidisseur fi < i. circulation d'eau, d'où il est aspiré, à. travers une tuyauterie 7, par une pompe aspirante et foulante 8, qui en tretient la, dépression requise dans le sys tème tubulaire et comprime les gaz à. la pres sion voulue en vue de leur emma.gasinemënt ou de leur traitement ultérieur.
Il est bien entendu que d'autres modes d'exécution peuvent être envisagés en vue de remplir les trois conditions susmentionnées.
Dans le cas de dépressions supérieures à. 20 centimètres de mercure, l'emploi de parois ou tubes réfractaires sera remplacé avanta geusement, vu leur peu de résistance au vide à haute température, par des tubes de fer, d'acier ou de fonte munis d'un doublage ré fractaire adhérent.