CH314318A - Procédé de préparation de gaz à faible pouvoir calorifique et générateur pour la mise en oeuvre de ce procédé - Google Patents

Procédé de préparation de gaz à faible pouvoir calorifique et générateur pour la mise en oeuvre de ce procédé

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CH314318A
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Description


  
 



  Procédé de préparation de gaz à faible pouvoir calorifique
 et générateur pour la mise en   oeuvre    de ce procédé
 La présente invention concerne un procédé permettant, par la combinaison de deux catégories de réactions chimiques, d'effectuer la décomposition catalytique complète des hydrocarbures contenus dans un gaz de pouvoir calorifique élevé, en vue d'obtenir un gaz de pouvoir calorifique réduit et de faible poids spécifique contenant une forte proportion d'hydrogène; elle concerne également un générateur pour la mise en   ceuvre    de ce procédé.



   L'invention constitue un perfectionnement au procédé et à l'appareil décrits dans le brevet américain   No    2465666 du 29 mars 1949, qui concerne la décomposition catalytique d'un hydrocarbure (liquide à la pression atmosphérique) et notamment de produits liquides provenant du pétrole, procédé selon lequel on effectue la décomposition d'une émulsion de cet hydrocarbure avec de l'eau ou de la vapeur d'eau sans réaction avec de l'air ou de l'oxygène.



   Dans la présente description, on appellera    reforming     l'opération qui consiste à trans  former    par chauffage un hydrocarbure, ou un mélange de gaz contenant des hydrocarbures, à haut pouvoir calorifique, en un mélange de gaz permanents contenant une forte proportion d'hydrogène.



   On connaît des générateurs catalytiques pour   Ie    reforming des gaz qui comportent de longs tubes remplis de catalyseur. Le mélange à décomposer est chauffé et son volume augmente d'abord par suite de la dilatation due à l'augmentation de la température et ensuite par le reforming fournissant, dans les mêmes conditions de température et de pression, un plus grand volume de gaz, de sorte que le volume final peut atteindre jusqu'à 10 fois le volume initial. Toutefois, la section des tubes étant constante, la vitesse de passage des gaz augmente considérablement, surtout à la sortie, et pour obtenir un minimum de temps de contact, il est nécessaire d'utiliser des tubes très longs (environ 10 m), ce qui entraîne des inconvénients dus notamment à la dilatation, à la surchauffe du métal, à l'étanchéité des joints, etc.



   L'invention permet d'éviter ces inconvénients.



   Le procédé selon l'invention pour la production de gaz de faible pouvoir calorifique et de faible poids spécifique contenant une forte proportion d'hydrogène, à partir d'hydrocarbures, ou de gaz contenant des hydrocarbures, à pouvoir calorifique élevé, et à l'aide d'une réaction exothermique avec de l'oxygène et d'une réaction endothermique avec de la vapeur d'eau est caractérisé en ce qu'on forme un mélange gazeux du ou des hydrocarbures, de vapeur d'eau et d'oxygène ou  d'air, renfermant un excès de vapeur d'eau par rapport à la quantité théorique,

   on chauffe au préalable ce mélange d'une manière graduelle dans une série de chambres portées à des températures progressivement croissantes et en compensant l'accroissement de volume du gaz par une augmentation progressive du volume des chambres successives de façon à maintenir la vitesse de circulation du gaz inférieure à 1   mi sec.,    et on décompose ultérieurement ce mélange préchauffé, en vue d'obtenir un gaz permanent à faible pouvoir calorifique, en lui faisant traverser une masse catalytique contenue dans la dernière chambre.



   Par rapport au procédé décrit dans le brevet américain précité, la présente invention permet d'utiliser comme matière de départ non seulement les hydrocarbures liquides, mais les gaz tels que le méthane, l'éthane, le propane, le butane ou leurs mélanges, ou un mélange gazeux contenant des hydrocarbures tels que le gaz de raffinage du pétrole, le gaz d'huile, le gaz de four à coke, etc., et les produits dérivés du pétrole tels que l'essence, le gazoil, le fuel-oil, ou le benzène, soit sous forme liquide ou gazeuse.



   Le générateur, pour la mise en   oeuvre    du procédé ci-dessus, comporte des cylindres concentriques fixés alternativement à une plaque de base et à un couvercle fermant le cylindre extérieur, de façon à ménager pour le mélange gazeux, pénétrant dans le générateur par un conduit axial, des passages annulaires communiquant alternativement par le haut et par le bas et constituant des chambres successives, la chambre extérieure et dernière renfermant un catalyseur, et il est caractérisé en ce que les diamètres de ces cylindres augmentent de façon telle que lesdits passages annulaires présentent une section dont l'aire va en augmentant dans le sens de circulation du mélange gazeux.



   Avec ce générateur, du fait de la réduction de hauteur du four nécessaire, les frais d'établissement et d'entretien de l'appareil sont moins élevés, les pertes de chaleur par rayonnement sont réduites, et l'abaissement de la température de marche diminue, à la fois, les calories entraînées dans les gaz brûlés et le temps de mise en allure du four, tandis que la disposition particulière de l'appareil diminue la pression nécessaire pour assurer le débit de gaz normal, tous facteurs qui améliorent le rendement et agissent de façon favorable sur le prix de revient net du gaz obtenu.



   D'une manière générale, on peut considérer que la décomposition des hydrocarbures admis dans le générateur s'effectue en deux temps, à savoir
 lo Un chauffage préliminaire au cours duquel les hydrocarbures supérieurs (c'est-à-dire à condensation en carbone supérieure à C2) contenus dans le mélange gazeux se décomposent en hydrocarbures moins carbonés;
 20 Le reforming ou décomposition complète par chauffage, en présence de vapeur d'eau et d'un catalyseur, fournissant un gaz contenant une forte proportion d'hydrogène.



   Au cours de son passage dans le générateur, depuis l'admission, qui se fait dans l'axe, jusqu'au cylindre extérieur directement chauffé, le mélange passe entre les cylindres successifs dont les températures augmentent graduellement, il est donc chauffé progressivement pendant une période de temps relativement longue. Finalement, lorsqu'il atteint le catalyseur maintenu dans l'espace compris entre les deux cylindres les plus extérieurs, le mélange est porté à la température désirée pour le reforming et il est décomposé en présence du catalyseur (masse imprégnée d'oxyde de nickel par exemple). Le reforming a pour but de craquer les molécules des hydrocarbures et, avec la vapeur dissociée et l'air ou l'oxygène, de former principalement de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone.



   Dans les chambres précédant celle contenant le catalyseur, le mélange est non seulement chauffé, mais des décompositions chimiques peuvent se produire pour des températures déterminées en raison du long temps de chauffage dû à la faible vitesse de circulation.



   En effet, lorsqu'on utilise des hydrocarbures supérieurs, propane C3H8, propylène
C3H6, butane   C4H10,    butylène C4H8 ou les au  tres hydrocarbures en C5, C6, C7, etc., ces hydrocarbures peuvent se décomposer en hydrocarbures moins carbonés, avant d'entrer dans la masse catalytique, à des températures comprises entre 3000 et 6500 par suite des vitesses de passage réduites dans le générateur et du long temps de séjour qui en découle.



   La vapeur d'eau du mélange, non dissociée à ces températures, peut participer aux réac   tions, en fournissant des corps s intermédiaires    instables se décomposant à leur tour. Par exemple, le propylène et la vapeur d'eau peuvent fournir de l'alcool isopropylique instable   C3H6+H20=(CH3)2      CH.OH    qui se décom  ppse    à son tour en éthane, oxyde de carbone et hydrogène (CH3)2   CH. OH=C2H6+CO+H2   
 La présence de vapeur d'eau et/ou d'air dilue l'hydrocarbure dans le mélange et la pression des hydrocarbures ainsi réduite peut faciliter les réactions.



   Le résultat est que, grâce au préchauffage réglable à vitesse de circulation réduite, les hydrocarbures supérieurs sont décomposés avant d'atteindre la masse catalytique, en fournissant des hydrocarbures inférieurs ; or, les hydrocarbures inférieurs sont plus faciles à décomposer et demandent moins de calories que les hydrocarbures supérieurs.   1l    en résulte qu'avec le procédé selon l'invention, le mélange qui traverse la masse catalytique exige moins de chaleur que le mélange initial pour les réactions endothermiques avec la vapeur d'eau. En outre, la prédécomposition des hydrocarbures supérieurs avant l'entrée dans le catalyseur, combinée à la dilution par l'excès de vapeur d'eau, réduit le risque de formation de carbone libre dans la masse catalytique, surtout lorsqu'on utilise des hydrocarbures supérieurs non saturés (propylène, butylène, etc.).



   Une autre conséquence de ce chauffage préalable prolongé du mélange à décomposer et de la vitesse de passage réduite dans les diverses chambres du générateur est que l'action du catalyseur dans la dernière chambre est plus aisée, ce qui permet d'effectuer le reforming à une température moins élevée que dans les appareils courants et réduit encore la possibilité de dépôt de carbone dans la masse catalytique.



   La seconde opération ou reforming proprement dit se produit dans la masse catalytique de la dernière chambre. Ce reforming exige une température un peu plus élevée atteignant 7500 à 8000 et de la chaleur, les réactions de décomposition des hydrocarbures avec la vapeur d'eau étant endothermiques.



  Cette chaleur peut être fournie de. l'extérieur par des sources appropriées, mais, de préférence, une partie de la chaleur nécessaire est fournie par une réaction exothermique entre les hydrocarbures et l'oxygène ou l'air du mélange, réaction qui se produit dans les premières parties de la masse catalytique traversée par le mélange gazeux à traiter. La réaction avec l'oxygène est rapide et violente, elle se produit avant la réaction avec la vapeur d'eau en fournissant de l'oxyde de carbone et des calories qui échauffent le mélange à décomposer.



   Par suite de l'excès de vapeur et grâce au temps plus long de contact avec le catalyseur, une partie de l'oxyde de carbone contenu dans le gaz traversant le dernier étage réagit avec cette vapeur d'eau en excès pour produire de l'hydrogène supplémentaire selon la réaction   CO +H20=CO2+H2,    de sorte que le volume de gaz obtenu est supérieur au volume de gaz théorique fourni par le seul reforming des hydrocarbures utilisés, et que ce gaz contient potentiellement plus de calories que n'en peuvent fournir les hydrocarbures du mélange envoyé dans le générateur.



   Dans un mode de réalisation avantageux du générateur, l'ensemble des cylindres de la plaque de base et du couvercle est supporté, ou suspendu, dans le four de chauffage, par une seule extrémité, l'alimentation en mélange à traiter et l'évacuation du gaz produit étant effectués à travers cette plaque de base ou le couvercle, de sorte que les diverses parties constituant le générateur peuvent se dilater librement.



   De préférence, les organes de chauffage prévus autour du cylindre extérieur seront disposés de façon à chauffer deux zones super  posées, espacées d'une distance correspondant à la zone dans laquelle s'effectue la réaction exothermique, les deux zones chauffées rece
 vant respectivement les calories nécessaires pour porter à la température d'amorçage de la réaction exothermique le mélange gazeux préchauffé à l'intérieur du générateur, et pour fournir à ce mélange gazeux, après achèvement de la réaction exothermique, les calories supplémentaires nécessaires aux réactions endothermiques subséquentes.



   La disposition particulière du générateur formé d'éléments de diamètres croissants, montés les uns dans les autres suivant un même axe, permet en outre de maintenir facilement, dans la dernière chambre, la vitesse de passage du mélange, au travers de la masse catalytique, à une valeur inférieure à toute limite donnée, malgré l'augmentation de volume du gaz due au reforming des hydrocarbures, il suffit pour cela de remplacer le cylindre extérieur par un cône s'évasant dans la direction de passage du gaz.



   La description qui va suivre en regard du dessin annexé, donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. Dans ce dessin
 la fig. 1 est une élévation avec coupe axiale partielle d'une forme d'exécution du générateur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention;
 la fig. 2 est une coupe transversale partielle par la ligne 2-2 de la fig. 1 ;
 la fig. 3 est une coupe verticale axiale d'une autre forme d'exécution du générateur, dans laquelle les cylindres et la masse catalytique sont suspendus dans le four de chauffagne;
 les fig. 4 et 5 sont des schémas de deux variantes, dans lesquelles la paroi extérieure maintenant la masse catalytique est conique afin de fournir une section plus importante à la sortie qu'à l'entrée de la dernière chambre et favoriser l'écoulement des produits gazeux à travers la masse catalytique.



   Dans le mode de réalisation représenté sur les fig. 1 et 2, le générateur   1 1    présente une
 embase conique 12, munie d'une bride 13 reposant sur une plaque d'appui 14 supportée par des poteaux 15 soutenant le four, dont les briques réfractaires 16 sont enfermées dans une enveloppe métallique 17 présentant des ouvertures pour les brûleurs à gaz 18, qui sont alimentés en combustible par une canalisation
 19. La partie supérieure du four est fermée par des éléments réfractaires 20 qui peuvent
 être enlevés pour permettre de soulever le générateur en vue de sa réparation ou de son remplacement, si cela est nécessaire.



   La partie supérieure du générateur est fermée par une plaque ou couvercle 21 présentant une série de tubulures 22 qui y sont soudées et permettent l'introduction du catalyseur; chacune de ces tubulures est normalement fermée par un bouchon 23. Entre le couvercle 21 et la partie supérieure 20 du four est disposée une couche 24 de matière isolante, qui repose sur le couvercle et sert à empêcher le passage des gaz de combustion à travers le toit du four. Une conduite 25 d'échappement des gaz brûlés est prévue pour diriger les gaz chauds de combustion provenant du four vers une chaudière de récupération, ou vers tout autre dispositif récupérateur de chaleur, avant de les évacuer à l'atmosphère ou de les utiliser comme produits de chauffage.



   Le générateur 11 présente, en son centre, une tubulure d'alimentation 30 qui traverse le couvercle 21 et se dirige vers le bas jusqu'à proximité de la plaque de base 31 et qui est reliée à une conduite d'alimentation 32 au moyen d'un joint de dilatation 33. La tubulure d'alimentation 30 est soudée ou fixée de toute autre manière, sur le couvercle 21 qui est supporté par son bord extérieur sur un anneau 34 soudé à la partie supérieure du cylindre extérieur 35 du générateur. Ce cylindre 35 peut être en acier inoxydable si la température à laquelle il est soumis reste inférieure à   10000    C.



   Le cylindre extérieur 35 est monté sur la plaque de base 31. Des poteaux 37 sont prévus pour supporter l'embase 12, sur la bride 13 de laquelle repose la plaque 31. La bride 13 et la plaque 31 reposent sur la plaque  d'appui 14 et forment ensemble un organe de fermeture inférieur pour la chambre de combustion.



   Le volume intérieur du générateur est divisé en chambres concentriques, communiquant alternativement à leurs extrémités, au moyen de cylindres 39, 40, 41, en acier inoxydable ou en acier ordinaire, fixés soit à leur partie inférieure à la plaque inférieure 31 ou à leur partie supérieure au couvercle 21, par exemple par soudure, afin de constituer un canal en zigzag, de section transversale croissante, depuis l'intérieur vers l'extérieur. Les cylindres 39 et 41, dans l'exemple représenté, sont fixés à la plaque inférieure 31 et le cylindre 40 est fixé au couvercle 21, et ils laissent à leurs extrémités libres un passage pour le mélange gazeux en cours de traitement permettant à ce mélange de passer d'une chambre annulaire à la suivante et, en outre, aux cylindres de se dilater librement.



   Les diamètres successifs des cylindres 39, 40, 41 et 35 sont calculés en fonction de la composition du mélange et de la loi d'échauffement choisie, de façon à ménager entre eux des canaux annulaires présentant une section croissante et permettant au mélange gazeux, en cours de traitement, de circuler à l'intérieur du générateur à une vitesse inférieure à 1 m/sec. dans les sections libres, malgré la dilatation de ce mélange due à son chauffage graduel et à l'augmentation de son volume due aux décompositions des hydrocarbures supérieurs qui se produisent pendant la période de préchauffage.



   La chambre extérieure comprise entre les cylindres 35 et 41 est remplie de fragments 42 d'une matière convenable imprégnée d'oxyde de nickel ou d'un autre catalyseur, jusqu'à une hauteur suffisante pour assurer le reforming désiré. La colonne de catalyseur absorbe une quantité importante de chaleur, elle empêche celle-ci d'atteindre le cylindre suivant, tandis qu'au-dessus du catalyseur, la paroi du cylindre 35 transmet aisément la chaleur vers les cylindres intérieurs. Par conséquent, en changeant la hauteur à laquelle arrive le catalyseur dans la chambre extérieure, on peut faire varier les températures des différentes chambres intérieures de manière à répondre aux exigences d'un processus déterminé.

   En remplissant plus ou moins de masse catalytique, la chambre extérieure, on peut donc faire varier les températures du mélange gazeux dans les chambres intérieures avant qu'il n'atteigne le catalyseur, et on peut en outre faire varier ces températures en agissant sur la température régnant dans la chambre de combustion.



   Des ouvertures d'évacuation 43 sont prévues dans la plaque de base 31 pour permettre l'évacuation du gaz produit et pour soutirer périodiquement le catalyseur situé dans la chambre annulaire extérieure, ces ouvertures étant normalement munies de grilles amovibles ou de sections annulaires 44 fixées par des coins de blocage ou d'autres moyens 45 aisément accessibles après démontage du fond inférieur 46 et manoeuvrables de l'extérieur.



  L'espace situé à l'intérieur de l'embase 12 permet de collecter le gaz produit par le générateur et qui y pénètre par les ouvertures 43.



  Cette embase forme une chambre de traitement par pulvérisation d'eau sortant d'une tuyère 47 à jets multiples, reliée par un tuyau 48 à une source d'alimentation convenable. Un tuyau d'évacuation d'eau 49 est prévu et le gaz est évacué par une conduite 50.



   Ainsi qu'on le voit sur la fig. 2, les axes des brûleurs 18 sont inclinés par rapport à la paroi extérieure 35 du générateur afin d'assurer une mise en giration des gaz chauds et d'augmenter le temps pendant lequel ces gaz sont en contact avec cette paroi, ce qui améliore le rendement. De préférence, les brûleurs sont disposés, ainsi qu'il a déjà été dit, suivant deux zones superposées. Dans la zone supérieure correspondant à la partie supérieure du cylindre 35 ne contenant pas de catalyseur, on fournit les calories nécessaires à chauffer les chambres intérieures et à porter le mélange gazeux à décomposer à la température requise à l'entrée de la masse catalytique 42, ces calories traversant directement la paroi 35 dans sa partie baignée par le mélange gazeux.

   Sous cette zone supérieure, une hauteur H, correspondant à la hauteur du cataly  seur, dans laquelle s'effectue la réaction exothermique, n'est pas chauffée par les brûleurs, et la seconde zone de chauffage intéresse la partie inférieure du générateur, cette zone recevant le surplus de calories nécessaires pour entretenir les réactions endothermiques avec la vapeur d'eau.



   Le fonctionnement est le suivant : le mélange gazeux contenant les hydrocarbures à décomposer, l'air ou l'oxygène et la vapeur d'eau préalablement mélangés, et éventuellement préchauffé entre 2000 et 3500 C, pénètre dans le générateur par la tubulure centrale 30 et circule dans les espaces annulaires compris entre la tubulure 30 et le cylindre 39, ce dernier et le cylindre 40, les cylindres 40 et 41, pour pénétrer finalement dans la dernière chambre située entre le cylindre 41 et le cylindre extérieur chauffé 35, chambre contenant la masse catalytique 42.

   Au cours de ce trajet, ce mélange est graduellement chauffé à des températures de plus en plus élevées dépassant 6000, de sorte que les hydrocarbures supérieurs qu'il contient sont décomposés en hydrocarbures renfermant moins d'atomes de carbone dans la molécule et forment éventuellement avec la vapeur d'eau une petite quantité d'hydrogène et d'oxyde de carbone. A mesure que la température du mélange gazeux augmente, son volume croît mais la section de passage qui lui est offerte croît également, de sorte que la vitesse de ce mélange n'augmente pas, cette vitesse étant maintenue inférieure à 1 m/sec jusqu'à l'entrée dans le catalyseur.

   Dans la partie supérieure de la dernière chambre, la température du mélange gazeux, partiellement décomposé, est portée à la température nécessaire pour le reforming catalytique (environ 8000) et dans les premières couches de la masse catalytique la réaction exothermique entre les hydrocarbures et l'oxygène se produit, puis immédiatement après la vapeur d'eau réagit en présence du catalyseur sur les hydrocarbures en donnant naissance à de nouvelles quantités d'hydrogène et de CO, lequel est en partie détruit par l'excès de vapeur d'eau en donnant naissance à de l'hydrogène supplémentaire et à du gaz carbonique. Finalement, le gaz obtenu pénètre dans la chambre de lavage formée par l'embase 12 en passant par les orifices 43, et, après refroidissement rapide qui aide au reforming, il est évacué par la conduite 50.



   La fig. 3 montre une autre forme de réalisation du générateur, analogue à celle représentée sur les fig. 1 et 2, le générateur étant toujours monté dans un four en briques réfractaires 51 maintenant des brûleurs 52 et comportant des chambres de traitement concentriques pour le mélange gazeux à traiter.



  L'ensemble du générateur est suspendu à la plaque supérieure 53 formant toit qui, à son tour, repose sur la partie supérieure des murs 51. Les cylindres concentriques 54, 55 et 56 sont soudés à un couvercle 57 et les cylindres    intermédiaires 58 8 et 59 sont soudés à une pla-    que de base 60, le couvercle et la plaque étant fixés de façon amovible au cylindre extérieur 61 du générateur, au moyen de brides soudées 62 et 63. La matière catalytique 65 est suspendue dans des paniers convenables en toile métallique 66 auxquels les tubulures 68 d'évacuation du gaz sont connectées de façon amovible.



   On peut prévoir, ainsi qu'on l'a représenté sur la fig. 1, un tuyau 69 débouchant dans une chambre intermédiaire intérieure, pour soutirer dans le générateur du gaz à pouvoir calorifique plus élevé, en vue d'enrichir le gaz à faible pouvoir calorifique provenant du reforming et maintenir le pouvoir calorifique du gaz final. La quantité de gaz riche prélevée peut être réglée au moyen d'une vanne à papillon 70 à commande hydraulique ou mécanique, réglée par un calorimètre ou un autre dispositif indicateur et de réglage calorifique 71, déterminant le pouvoir calorifique du gaz final et enregistrant ce pouvoir, ainsi qu'il est bien connu dans cette technique. Un pyromètre 72 est avantageusement prévu pour régler l'alimentation en combustible des brûleurs.



   Dans les variantes représentées sur les fig.



  4 et 5, le cylindre métallique extérieur du générateur est remplacé par un cône afin de constituer une chambre évasée pour le catalyseur, en vue de compenser l'augmentation de  volume due au reforming et maintenir réduite la vitesse de passage et augmenter le temps de contact avec le catalyseur, le cône 78 augmentant de diamètre vers la partie supérieure du générateur, dans le cas de la fig. 4, et le cône 79 augmentant de diamètre vers le bas du générateur, dans le cas de la fig. 5, c'est-àdire suivant le sens de circulation du gaz. La construction du générateur, à tous autres points de vue, est la même que celle représentée sur les fig. 3 et 1 respectivement.



   Le procédé et le générateur qui viennent d'être décrits peuvent être utilisés pour la décomposition ou le reforming de nombreux hydrocarbures et, à titre d'exemple, on va donner quelques valeurs numériques ayant permis de produire, à partir de propane industriel, un gaz à faible pouvoir calorifique contenant une forte proportion d'hydrogène et utilisable dans de nombreuses applications.

   Dans ce but, on a fait passer sur une colonne de catalyseur à l'oxyde de nickel, ayant environ 6,35 cm d'épaisseur et   1,80    m de hauteur, contenue dans la chambre extérieure du générateur et maintenue à 7600 C environ, un mélange de propane industriel, de vapeur d'eau et d'air, renfermant de trois à quatre fois la quantité de vapeur d'eau théorique et préalablement chauffé à 6000 environ dans quatre chambres intérieures, la vitesse moyenne de passage du gaz dans le générateur et à l'entrée du catalyseur ayant été maintenue inférieure à 1 m/ sec. La température du chauffage préalable dans la chambre adjacente à celle renfermant le catalyseur était sensiblement de 5930, et la température dans la chambre suivante était d'environ 5100.

   Le reforming du mélange gazeux a été pratiquement complet et a fourni jusqu'à 68   o/o    d'hydrogène, le gaz obtenu ne contenait pratiquement pas de carbone libre.



   Parmi les avantages procurés par le générateur qui vient d'être décrit,   l'un    des plus importants réside dans le fait qu'il est possible d'effectuer la réaction exothermique entre les hydrocarbures et l'oxygène du mélange sans risque de brûler le récipient de réaction par suite de la chaleur dégagée, ainsi que cela se produit avec les générateurs formés de tubes de grande longueur. Ceci est dû au fait que   l'on    peut donner au cylindre extérieur 35 une épaisseur supérieure à celle des tubes couramment utilisés et que le diamètre de ce cylindre est considérablement plus grand que celui des tubes, de sorte que la masse de métal sur laquelle agit la chaleur dégagée par cette réaction est plus grande que dans les appareils connus.



   REVENDICATIONS :
 I. Procédé de production de gaz de faible pouvoir calorifique et de faible poids spécifique contenant une forte proportion d'hydrogène, à partir d'hydrocarbures, ou de gaz contenant des hydrocarbures, à pouvoir calorifique élevé, et à l'aide d'une réaction exothermique avec de l'oxygène et d'une réaction endothermique avec de la vapeur d'eau, caractérisé en ce qu'on forme un mélange gazeux du ou des hydrocarbures, de vapeur d'eau et d'oxygène, renfermant un excès de vapeur d'eau par rapport à la quantité théorique, on chauffe au préalable ce mélange d'une manière graduelle dans une série de chambres portées à des températures progressivement croissantes et en compensant l'accroissement de volume du gaz par une augmentation progressive du volume des chambres successives de façon à maintenir la vitesse de circulation du gaz inférieure à 1 m/sec.,

   et on décompose ultérieurement ce mélange préchauffé, en vue d'obtenir un gaz permanent à faible pouvoir calorifique, en lui faisant traverser une masse catalytique contenue dans la dernière chambre.
  

Claims (1)

  1. II. Générateur pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication I, comportant des cylindres concentriques fixés alternativement à une plaque de base et à un couvercle fermant le cylindre extérieur de façon à ménager pour le mélange gazeux, pénétrant dans le générateur par un conduit axial, des passages annulaires communiquant alternativement par le haut et par le bas et constituant des chambres successives, la chambre extérieure et dernière renfermant un catalyseur, caractérisé en ce que les diamètres de ces cylindres augmentent de façon telle que lesdits passages annulaires présentent une section dont l'aire va en augmentant dans le sens de circulation du mélange gazeux.
    SOUS-REVENDICATIONS : 1. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que le chauffage préalable du mélange gazeux s'effectue dans des chambres successives portées à des températures croissant graduellement jusqu'à 6500, en vue de réaliser une décomposition des hydrocarbures supérieurs en hydrocarbures moins carbonés, en l'absence d'une masse catalytique, la masse catalytique où s'effectue la décomposition ultérieure étant portée à une température inférieure à 8000 C.
    2. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'oxygène est incorporé au mélange gazeux sous forme d'air.
    3. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on maintient constante la vitesse de passage du mélange gazeux à travers la masse catalytique.
    4. Procédé selon la revendication I et la sous-revendication 2, caractérisé en ce que l'on opère de façon à faire réagir suivant une réaction exothermique, à l'entrée de la masse catalytique, une partie des hydrocarbures du mélange avec l'oxygène présent en vue de produire une partie des calories nécessaires à l'élévation de la température du mélange et à effectuer les réactions endothermiques ultérieures.
    5. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on utilise un mélange gazeux contenant un fort excès de vapeur d'eau par rapport à la quantité théorique nécessaire pour former avec les hydrocarbures de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone, et l'on chauffe le mélange dans la dernière chambre en présence de la masse catalytique à une température suffisante pour que cet excès de vapeur d'eau réagisse sur l'oxyde de carbone précédemment formé aux dépens des hydrocarbures, pour fournir de l'hydrogène additionnel s'ajoutant à celui formé par la décomposition des hydrocarbures, un volume final de gaz plus important et des calories disponibles sous forme de ce volume supplémentaire d'hydrogène.
    6. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce qu'on maintient constant le pouvoir calorifique du gaz final en mélangeant au gaz obtenu par décomposition catalytique des hydrocarbures du gaz riche prélevé dans les chambres de préchauffage.
    7. Procédé selon la revendication I, caractérisé en ce que l'on fournit à la dernière chambre contenant la masse catalytique toute la chaleur nécessaire au processus, et en ce qu'on réalise le préchauffage du mélange en ménageant, dans ladite chambre, une zone libre de catalyseur, de façon que la portion de paroi correspondante transmette directement de la chaleur au mélange gazeux.
    8. Générateur selon la revendication II, caractérisé en ce que l'ensemble susdit est supporté uniquement par la plaque de base à l'intérieur d'un four de chauffage, et en ce que, sur le conduit axial d'admission du mélange traversant le couvercle, est prévu un joint de dilatation, de sorte que les divers organes du générateur puissent se dilater librement vers le haut.
    9. Générateur selon la revendication II, caractérisé en ce que l'ensemble susdit est suspendu par sa partie supérieure à l'intérieur d'un four de chauffage, de sorte que les divers organes du générateur puissent se dilater librement vers le bas.
    10. Générateur selon la revendication II, caractérisé en ce que la paroi extérieure du générateur est un tronc de cône s'évasant dans le sens de l'écoulement du mélange gazeux, de sorte que la section droite offerte aux gaz dans la dernière chambre contenant le catalyseur augmente au fur et à mesure que le volume de gaz traversant cet étage augmente par suite de la décomposition des hydrocarbures.
    11. Générateur selon la revendication II, dans lequel une enveloppe réfractaire cylindrique coaxiale entoure à distance le cylindre ex térieur, de façon à former un espace dans lequel débouchent des brûleurs de chauffage, caractérisé en ce que les axes de ces brûleurs sont inclinés par rapport aux normales au cylindre extérieur aux points où ces axes rencontrent ce cylindre, et en ce que ces brûleurs sont disposés de façon à chauffer deux zones superposées et espacées de la dernière chambre.
    12. Générateur selon la revendication II et la sous-revendication 8, présentant à la partie supérieure de la dernière chambre des ouvertures munies de tampons de fermeture et à la partie inférieure des ouvertures munies de grilles de support pour le catalyseur, caractérisé en ce que ces grilles sont articulées à l'intérieur d'une chambre étanche de sortie du gaz située sous la plaque de base et sont manoeu- vrables de l'extérieur de cette chambre, de sorte qu'il est possible de changer en marche la masse catalytique ou d'en modifier la hauteur dans la chambre.
    13. Générateur selon la revendication II et les sous-revendications 8 et 12, caractérisé en ce que dans la chambre située sous la plaque de base est prévue une tuyère d'injection d'eau à orifices multiples pour assurer le refroidissement brusque du gaz sortant de la dernière chambre.
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