EP0316234B1 - Process and plant for the hydropyrolysis of heavy hydrocarbons by a plasma beam, in particular a h2/ch4 plasma - Google Patents
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- 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
- C10G15/00—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs
- C10G15/12—Cracking of hydrocarbon oils by electric means, electromagnetic or mechanical vibrations, by particle radiation or with gases superheated in electric arcs with gases superheated in an electric arc, e.g. plasma
Definitions
- the present invention relates to a process and an installation for hydropyrolysis of heavy hydrocarbons.
- hydropyrolysis of hydrocarbons which mainly applies to the cracking of liquid hydrocarbons with a high number of carbons and / or comprising a significant proportion of aromatic constituents, consists in carrying out a thermal cracking in the presence of hydrogen by diluting the hydrocarbons in a phase hydrogenated gas at moderate pressure (a few bars to a few tens of bars).
- the hydrogen present in excess during this reaction exerts a blocking effect on undesirable polymerization, condensation and aromatization reactions between two molecules of unsaturated hydrocarbons.
- the reactions involve essentially play free radicals (mainly H., But also CH., CH2., CH3.), A phenomenon characteristic of the hydropyrolysis relative to thermal cracking without hydrogen, the presence and the kinetics of recombination of these radicals free being essential parameters determining the efficiency and the yield of the hydropyrolysis reaction envisaged.
- Hydropyrolysis cracking applies particularly well to the transformation of heavy residues comprising a high proportion of non-volatile aromatic components as well as a high proportion of residual materials (Ni, V, S) which make direct hydrogenation by catalysis difficult and expensive, in particular due to the rapid degradation of the catalyst due to the residual materials.
- FR-A-2 542 004 describes in particular a process and a device, assisted by electricity, for cracking by hydropyrolysis, in which an electric arc is produced between an anode and a distant cathode placed opposite, the hydrocarbons being injected in the form of a vortex flow around the arc column.
- the injection of hydrocarbons is preferably done there tangentially or obliquely against the current of the arc jet, or by vortex sheathing the arc and striking the foot of the anode.
- the gas generating free radicals is injected radially into the plasma jet.
- the gas stream is non-vortex at the point of injection of the hydrocarbons, and it is accelerated prior to the injection of the hydrocarbons.
- the radial injection of the gas generating free radicals does not create any vortex and allows a very fine spraying of the charge ensuring a very superior plasma / hydrocarbon mixture.
- a convergent-divergent oriented in the axis of the plasma jet, the injection of hydrocarbons being carried out at this convergent-divergent.
- This convergent-divergent allows to obtain all the advantages mentioned above, ensuring an excellent mixture of the two reactive phases and a cooling of the flow which causes a slowdown of the recombination reactions of free radicals.
- FIG 1 there is shown schematically a conversion unit implementing the installation of the present invention.
- This conversion unit comprises a plasma torch 100, which is of a conventional type of plasma projection torch. As can be seen in detail in FIG. 2 which shows the lower part of this torch, it comprises a cathode 101 of the hot cathode type in thoriated tungsten, placed in the axis of a nozzle-anode 102 comprising a channel axial 103 at the outlet of which the plasma jet will be projected, at a temperature between 2000 and 3500 K, for example of the order of 3250 K.
- This torch 100 is supplied with plasma gas (FIG. 1) by a pipe 110 connected to reserves 120 of hydrogen and argon by means of a series of valves V and sensors of flow rate D, pressure P and temperature T.
- the plasma torch operates continuously, both with an argon-hydrogen mixture (for example, at around 10% argon) as with pure hydrogen.
- a direct current generator 130 makes it possible to supply the torch 100 with the desired voltages and intensities, for example in a range going from 300 V / 400 A to 1200 V / 100 A, the output voltage being regulated, for example by semiconductors controlled in phase.
- the reservoir 360 is pressurized, for example by a gas 362, such as natural gas or methane, to allow the charge to be injected under pressure into the stage 300.
- a gas 362 such as natural gas or methane
- the injection of the charge at the location of the throttle of the convergent-divergent creates a suction of liquid allowing a very effective injection, due to the vacuum produced at this location by plasma flow.
- stage 300 Downstream of stage 300, the mixed constituents react at the outlet of the convergent-divergent in a stage 400 forming an actual reactor, the gaseous and liquid reaction products being collected, separated and analyzed by circuits 500 of conventional type which will not described in detail.
- a probe 410 also makes it possible to take a sample and measure its temperature at the very heart of the reactor 400.
- the injection of cold gas (at a temperature close to room temperature) has the effect of lowering the temperature of the plasma set at the anode outlet (where the temperature of the argon / hydrogen mixture or of pure hydrogen is between 2000 and 3500 K, for example of the order of approximately 3250 K as indicated above) at a temperature remaining below approximately 2800 K in the lower part of the chamber 230.
- the cylinder 250 constituting the wall of the mixing chamber can be formed from an external piece 251 of copper provided with a sleeve 252 formed of a material limiting the transfer of heat to the room. made of copper, for example a 5 mm thick boron nitride sleeve.
- the stage 300 for injecting the liquid charge essentially comprises a convergent-divergent 310,320 forming a throttle 330 at the level of which the liquid charge is injected.
- the charge is preferably injected through a plurality of orifices 340 (for example three in number, arranged radially at 120 °), with a radial orientation and perpendicular to the axis nozzle.
- the homogeneity of the injection of the charge through these orifices is obtained by a distributor interposed between the orifices injection line and supply line for the liquid charge.
- the holes have for example a diameter of 1.5 mm for a nozzle diameter at the location of the neck of 3 mm and an angle at the top of the diverging point of 16 °.
- the piece constituting the convergent-divergent can be made of copper, or else of stainless steel to have a higher wall temperature.
- the depression produced at the constriction of the convergent-divergent and the suction of the resulting charge make it possible to divide and nebulize very finely the injected charge (which correlatively increases the exchange surface), the shape of the convergent- divergent favoring an intimate mixture of hydrocarbons within the plasma rich in free radicals.
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Description
La présente invention concerne un procédé et une installation d'hydropyrolyse d'hydrocarbures lourds.The present invention relates to a process and an installation for hydropyrolysis of heavy hydrocarbons.
L'hydropyrolyse des hydrocarbures, qui s'applique principalement au craquage des hydrocarbures liquides à nombre élevé de carbones et/ou comprenant une proportion importante de constituants aromatiques, consiste à effectuer un craquage thermique en présence d'hydrogène par dilution des hydrocarbures dans une phase gazeuse hydrogénée à pression modérée (quelques bars à quelques dizaines de bars).The hydropyrolysis of hydrocarbons, which mainly applies to the cracking of liquid hydrocarbons with a high number of carbons and / or comprising a significant proportion of aromatic constituents, consists in carrying out a thermal cracking in the presence of hydrogen by diluting the hydrocarbons in a phase hydrogenated gas at moderate pressure (a few bars to a few tens of bars).
L'hydrogène présent en excès au cours de cette réaction, exerce un effet de blocage des réactions indésirables de polymérisation, de condensation et d'aromatisation entre deux molécules d'hydrocarbures insaturés. Les réactions mettent essentiellement en jeu des radicaux libres (principalement H., mais également CH., CH₂., CH₃.), phénomène caractéristique de l'hydropyrolyse par rapport au craquage thermique sans hydrogène, la présence et la cinétique de recombinaison de ces radicaux libres étant des paramètres essentiels déterminant l'efficacité et le rendement de la réaction d'hydropyrolyse envisagée.The hydrogen present in excess during this reaction exerts a blocking effect on undesirable polymerization, condensation and aromatization reactions between two molecules of unsaturated hydrocarbons. The reactions involve essentially play free radicals (mainly H., But also CH., CH₂., CH₃.), A phenomenon characteristic of the hydropyrolysis relative to thermal cracking without hydrogen, the presence and the kinetics of recombination of these radicals free being essential parameters determining the efficiency and the yield of the hydropyrolysis reaction envisaged.
Le craquage par hydropyrolyse s'applique particulièrement bien à la transformation des résidus lourds comprenant une proportion élevée de composants aromatiques non volatils ainsi qu'une proportion élevée de matières résiduelles (Ni, V, S) qui rendent l'hydrogénation directe par catalyse difficile et coûteuse, notamment en raison de la dégradation rapide du catalyseur du fait des matières résiduelles.Hydropyrolysis cracking applies particularly well to the transformation of heavy residues comprising a high proportion of non-volatile aromatic components as well as a high proportion of residual materials (Ni, V, S) which make direct hydrogenation by catalysis difficult and expensive, in particular due to the rapid degradation of the catalyst due to the residual materials.
En particulier, le craquage par hydropyrolyse procure une conversion pratiquement complète de ces résidus lourds à nombre élevé de carbones en produits liquides et gazeux.In particular, cracking by hydropyrolysis provides an almost complete conversion of these heavy residues with a high number of carbons into liquid and gaseous products.
Le FR-A-2 542 004 décrit en particulier un procédé et un dispositif, assistés par l'électricité, de craquage par hydropyrolyse, dans lequel un arc électrique est produit entre une anode et une cathode distantes placées en vis-à-vis, les hydrocarbures étant injectés sous forme d'un écoulement tourbillonaire autour de la colonne d'arc.FR-A-2 542 004 describes in particular a process and a device, assisted by electricity, for cracking by hydropyrolysis, in which an electric arc is produced between an anode and a distant cathode placed opposite, the hydrocarbons being injected in the form of a vortex flow around the arc column.
L'une des difficultés rencontrées dans ce type de conversion, et qui est inhérente au rôle qui y est joué par les radicaux libres, consiste à produire la quantité la plus élevée possible de radicaux libres et à maintenir ceux-ci à leur état libre pendant la durée du contact avec les hydrocarbures, en évitant les réactions prématurées de recombinaison (essentiellement H. en H₂) avant réaction, et à mélanger le plus intimement possible ces radicaux libres aux produits à convertir avant cette recombinaison.One of the difficulties encountered in this type of conversion, which is inherent in the role played by free radicals, consists in producing the highest possible amount of free radicals and in maintaining them in their free state for the duration of contact with the hydrocarbons, avoiding premature recombination reactions (mainly H. en H₂) before reaction, and mixing the as closely as possible these free radicals to the products to be converted before this recombination.
Il y a également lieu d'augmenter au maximum la surface d'échange des radicaux libres avec les produits à convertir.It is also necessary to increase as much as possible the surface area for exchange of free radicals with the products to be converted.
Le document précité propose de réaliser un écoulement tourbillonaire des hydrocarbures injectés autour de l'arc électrique, au voisinage de l'anode (c'est à dire dans la région de l'arc électrique la plus riche en radicaux libres).The aforementioned document proposes to produce a vortex flow of the hydrocarbons injected around the electric arc, in the vicinity of the anode (that is to say in the region of the electric arc richest in free radicals).
L'injection des hydrocarbures y est de préférence faite tangentiellement ou en oblique à contre-courant du jet de l'arc, ou par vortex gainant l'arc et frappant le pied de l'anode.The injection of hydrocarbons is preferably done there tangentially or obliquely against the current of the arc jet, or by vortex sheathing the arc and striking the foot of the anode.
Ce mode d'écoulement, destiné à améliorer le mélange des radicaux libres avec les produits à convertir, limite cependant la zone d'échange à la région où le plasma d'arc est confiné par les hydrocarbures injectés autour de la colonne d'arc.This flow mode, intended to improve the mixing of free radicals with the products to be converted, however limits the exchange zone to the region where the arc plasma is confined by the hydrocarbons injected around the arc column.
Le caractère turbulent de l'écoulement et l'interaction des différents courants gazeux rendent en outre difficile la maîtrise des paramètres de la réaction.The turbulent nature of the flow and the interaction of the various gas streams also make it difficult to control the parameters of the reaction.
L'un des buts de la présente invention est de pallier ces difficultés, en proposant un procédé et une installation procurant une grande surface d'échange entre les hydrocarbures et les radicaux libres, qui permette :
- d'assurer un mélange rapide et intime des deux phases réactives, avec pour conséquence un temps de réaction très court, et
- de conserver une proportion élevée de radicaux libres pendant toute la durée de réaction de craquage et d'hydrogénation.
- ensure rapid and intimate mixing of the two reactive phases, with the consequence of a very short reaction time, and
- to maintain a high proportion of free radicals throughout the duration of the cracking reaction and hydrogenation.
A cet effet, le procédé de la présente invention propose de réaliser l'hydropyrolyse des hydrocarbures par les étapes suivantes :
- production et éjection d'un jet de plasma sous pression produit à partir d'un gaz plasmagène, générateur de radicaux libres H.,
- injection, dans le jet de plasma ainsi produit, d'un gaz générateur de radicaux libres, notamment de radicaux H., CH., CH₂. et CH₃.,
- injection, dans le courant gazeux résultant, des hydrocarbures à hydropyrolyser pour les faire réagir avec le gaz générateur de radicaux libres,
- récupération des produits de l'hydropyrolyse ainsi obtenus.
- production and ejection of a pressurized jet of plasma generated from a plasma gas, free radical generator H. ,
- injection, into the plasma jet thus produced, of a gas generating free radicals, in particular H radicals . , CH . , CH₂ . and CH₃ . ,
- injection, into the resulting gas stream, of hydrocarbons to be hydropyrolyzed to make them react with the gas generating free radicals,
- recovery of the hydropyrolysis products thus obtained.
Le gaz générateur de radicaux libres est injecté radialement dans le jet de plasma.The gas generating free radicals is injected radially into the plasma jet.
Le courant gazeux est non tourbillonnaire au point d'injection des hydrocarbures, et il est accéléré préalablement à l'injection des hydrocarbures.The gas stream is non-vortex at the point of injection of the hydrocarbons, and it is accelerated prior to the injection of the hydrocarbons.
En effet, il a été constaté que la création d'un vortex dans l'écoulement (comme l'envisageait le FR-A-2 542 004 précité, mais dans une autre configuration) du fait de l'injection du gaz générateur de radicaux libres dans le jet de plasma en aval du débouché de la torche confinait le jet de plasma sur l'axe, accroissant ainsi son inhomogénéité ; cette inhomogénéité se traduit par une pulvérisation très médiocre de la charge , qui s'écoule en grosses gouttes le long de la paroi de l'installation en aval du point d'injection.Indeed, it has been observed that the creation of a vortex in the flow (as envisaged by the aforementioned FR-A-2 542 004, but in another configuration) due to the injection of the gas generating radicals free in the plasma jet downstream of the torch outlet confined the plasma jet on the axis, thus increasing its inhomogeneity; this inhomogeneity results in a very poor spraying of the charge, which flows in large drops along the wall of the installation downstream of the injection point.
Au contraire, l'injection radiale du gaz générateur de radicaux libres ne crée aucun vortex et permet une pulvérisation très fine de la charge assurant un mélange plasma/hydrocarbures très supérieur.On the contrary, the radial injection of the gas generating free radicals does not create any vortex and allows a very fine spraying of the charge ensuring a very superior plasma / hydrocarbon mixture.
L'invention concerne également une installation d'hydropyrolyse, comprenant :
- une torche à plasma, pour produire et éjecter un jet de plasma sous pression produit à partir d'un gaz plasmagène,
- un étage intermédiaire comprenant des moyens pour injecter périphériquement et radialement par une pluralité d'orifices, dans ce jet de plasma, un gaz générateur de radicaux libres, notamment de radicaux H., CH., CH₂. et CH₃.,
- des moyens pour injecter, dans le courant gazeux aval résultant, les hydrocarbures à hydropyrolyser,
- des moyens pour recueillir, en aval, les produits de l'hydropyrolyse.
- a plasma torch, for producing and ejecting a jet of pressurized plasma produced from a plasma gas,
- an intermediate stage comprising means for inject peripherally and radially through a plurality of orifices, into this plasma jet, a gas generating free radicals, in particular H radicals . , CH . , CH₂ . and CH₃ . ,
- means for injecting, into the resulting downstream gas stream, the hydrocarbons to be hydropyrolyzed,
- means for collecting, downstream, the hydropyrolysis products.
Dans un mode de réalisation préférentiel, il est prévu, en aval de l'étage intermédiaire, un convergent-divergent orienté dans l'axe du jet de plasma, l'injection des hydrocarbures étant effectuée au niveau de ce convergent-divergent.In a preferred embodiment, there is provided, downstream of the intermediate stage, a convergent-divergent oriented in the axis of the plasma jet, the injection of hydrocarbons being carried out at this convergent-divergent.
Ce convergent-divergent permet d'obtenir l'ensemble des avantages mentionnés plus haut, en assurant un excellent mélange des deux phases réactives et un refroidissement de l'écoulement qui provoque un ralentissement des réactions de recombinaison des radicaux libres.This convergent-divergent allows to obtain all the advantages mentioned above, ensuring an excellent mixture of the two reactive phases and a cooling of the flow which causes a slowdown of the recombination reactions of free radicals.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'un mode de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés, sur lesquels :
- la figure 1 est une représentation schématique d'une unité de conversion incorporant l'installation d'hydropyrolyse de la présente invention,
- la figure 2 est une vue partielle montrant la structure de cette installation,
- la figure 3 est une vue en coupe de la zone d'injection des hydrocarbures et de la zone de réaction de l'installation de la figure 2 ,
- les figures 4 et 5 sont des vues en plan, respectivement en coupe selon les lignes IV-IV et V-V de la figure 3. Elles présentent des détails qui n'apparaissent pas sur la figure 3.
- FIG. 1 is a schematic representation of a conversion unit incorporating the hydropyrolysis installation of the present invention,
- FIG. 2 is a partial view showing the structure of this installation,
- FIG. 3 is a sectional view of the hydrocarbon injection zone and of the reaction zone of the installation of FIG. 2,
- FIGS. 4 and 5 are plan views, respectively in section along the lines IV-IV and VV of FIG. 3. They present details which do not appear in FIG. 3.
Sur la figure 1, on a représenté schématiquement une unité de conversion mettant en oeuvre l'installation de la présente invention.In Figure 1, there is shown schematically a conversion unit implementing the installation of the present invention.
Cette unité de conversion comprend une torche à plasma 100, qui est d'un type classique de torche de projection par plasma. Comme on peut le voir en détail sur la figure 2 qui montre la partie inférieure de cette torche, celle-ci comprend une cathode 101 du type cathode chaude en tungstène thorié, placé dans l'axe d'une tuyère-anode 102 comportant un canal axial 103 en sortie duquel sera projeté le jet de plasma, à une température comprise entre 2000 et 3500 K, par exemple de l'ordre de 3250 K.This conversion unit comprises a
Une chemise 104 de refroidissement permet de limiter la température de l'anode de manière à permettre le maintien de celle-ci à sa température optimale de fonctionnement.A
Cette torche 100 est alimentée en gaz plasmagène (figure 1) par une conduite 110 reliée à des réserves 120 d'hydrogène et d'argon par l'intermédiaire d'une série de vannes V et de capteurs de débit D, de pression P et de température T. Selon le réglage des vannes V, la torche à plasma fonctionne, en continu, aussi bien avec un mélange argon-hydrogène (par exemple, à 10 % d'argon environ) qu'avec de l'hydrogène pur.This
Enfin, un générateur de courant continu 130 permet de fournir à la torche 100 les tensions et intensités voulues, par exemple dans une gamme allant de 300 V/400 A à 1200 V/100 A, la tension de sortie étant régulée, par exemple par des semi-conducteurs commandés en phase.Finally, a direct
L'installation comporte ensuite un étage intermédiaire 200 d'injection du gaz générateur de radicaux libres. Cet étage 200, qui sera décrit plus en détail par la suite en référence aux figures 2 à 5, permet d'injecter en sortie de l'anode un gaz qui peut être soit de l'hydrogène, soit du gaz naturel (essentiellement du méthane), permettant d'enrichir en radicaux libres tels que H. ou CH. (et éventuellement CH₂. ou CH₃.) le plasma projeté par la torche dans cet étage intermédiaire. L'hydrogène et le méthane sont amenés à l'étage intermédiaire 200 par une conduite 210 reliée à des réserves 220 par l'intermédiaire de vannes V et de moyens de mesure du débit D, de la pression P et de la température T des gaz injectés.The installation then comprises an
En aval de cet étage intermédiaire, il est prévu un étage 300 d'injection de la charge à craquer, cette injection se faisant au niveau de l'étranglement d'un convergent-divergent, également décrit par la suite en référence aux figures 2 à 5, qui a pour fonction d'accélérer l'écoulement et en évitant de le rendre tourbillonnaire au point d'injection.Downstream of this intermediate stage, there is provided a
La charge à hydropyrolyser est amenée à cet étage 300 par une conduite 350 reliée au réservoir 360 contenant cette charge, sous forme liquide ; le réservoir 360 est éventuellement préchauffé à une température légèrement inférieure à la température d'ébullition ou de décomposition de la charge, par un ruban chauffant 361 de manière que tous les constituants de la charge soient sous forme liquide (même ceux qui pourraient se solidifier à une température voisine de la température ambiante) et aient une viscosité suffisamment réduire pour permettre leur nébulisation au moment de l'injection.The charge to be hydropyrolyzed is brought to this
Enfin, le réservoir 360 est mis sous pression, par exemple par un gaz 362, tel que du gaz naturel ou du méthane, pour permettre d'injecter sous pression la charge dans l'étage 300.Finally, the
Par ailleurs, outre cette pressurisation des hydrocarbures à injecter, l'injection de la charge à l'endroit de l'étranglement du convergent-divergent crée une aspiration de liquide permettant une injection très efficace, en raison de la dépression réalisée à cet endroit par l'écoulement du plasma.Furthermore, in addition to this pressurization of the hydrocarbons to be injected, the injection of the charge at the location of the throttle of the convergent-divergent creates a suction of liquid allowing a very effective injection, due to the vacuum produced at this location by plasma flow.
En aval de l'étage 300, les constituants mélangés viennent réagir en sortie du convergent-divergent dans un étage 400 formant réacteur proprement dit, les produits gazeux et liquides de réaction étant recueillis, séparés et analysés par des circuits 500 de type classique quine seront pas décrits en détail. Une sonde 410 permet en outre le prélèvement d'un échantillon et la mesure de sa température au coeur même du réacteur 400.Downstream of
On va maintenant décrire plus en détail, en référence aux figures 2 à 5, les éléments caractéristiques de la présente invention.We will now describe in more detail, with reference to Figures 2 to 5, the characteristic elements of the present invention.
En sortie de la torche 100, le jeu de plasma est projeté dans une chambre de mélange 230 alimentée par ailleurs en gaz générateur de radicaux libres par une série d'orifices 240, de préférence radiaux, reliés à la conduite 210 d'alimentation en gaz (généralement l'hydrogène, ou un mélange d'hydrogène et de méthane).At the outlet of the
On peut par exemple prévoir six orifices d'injection de diamètre 1,5 mm pour un débit de gaz de l'ordre de 40 Nl/mn.One can for example provide six injection holes with a diameter of 1.5 mm for a gas flow rate of the order of 40 Nl / min.
Comme indiqué plus haut, il est important que l'injection soit effectuée radialement dans le jet de plasma, pour éviter la création de vortex.As indicated above, it is important that the injection is carried out radially into the plasma jet, to avoid the creation of a vortex.
L'injection du gaz froid (à température voisine de la température ambiante) a pour conséquence d'abaisser la température du jeu de plasma en sortie d'anode (où la température du mélange argon/hydrogène ou de l'hydrogène pur est comprise entre 2000 et 3500 K, par exemple de l'ordre de 3250 K environ comme indiqué plus haut) à une température restant inférieure à 2800 K environ en partie inférieure de la chambre 230.The injection of cold gas (at a temperature close to room temperature) has the effect of lowering the temperature of the plasma set at the anode outlet (where the temperature of the argon / hydrogen mixture or of pure hydrogen is between 2000 and 3500 K, for example of the order of approximately 3250 K as indicated above) at a temperature remaining below approximately 2800 K in the lower part of the
Pour résister à ces valeurs élevées de température, le cylindre 250 constituant la paroi de la chambre de mélange peut être formé d'une pièce externe 251 en cuivre pourvue d'une manchon 252 formé d'un matériau limitant le transfert de chaleur vers la pièce en cuivre, par exemple un manchon en nitrure de bore de 5 mm d'épaisseur.To resist these high temperature values, the
L'étage 300 d'injection de la charge liquide comprend essentiellement un convergent-divergent 310,320 formant un étranglement 330 au niveau duquel est injectée la charge liquide.The
Pour réaliser une pulvérisation aussi fine que possible, on injecte de préférence la charge au travers d'une pluralité d'orifices 340 (par exemple au nombre de trois, disposés radialement à 120°), avec une orientation radiale et perpendiculaire à l'axe de tuyère.To achieve as fine a spray as possible, the charge is preferably injected through a plurality of orifices 340 (for example three in number, arranged radially at 120 °), with a radial orientation and perpendicular to the axis nozzle.
L'homogénéité de l'injection de la charge par ces orifices est obtenue par un répartiteur interposé entre les orifices d'injection et la conduite d'alimentation de la charge liquide.The homogeneity of the injection of the charge through these orifices is obtained by a distributor interposed between the orifices injection line and supply line for the liquid charge.
Les trous ont par exemple un diamètre de 1,5 mm pour un diamètre de tuyère à l'endroit du col de 3 mm et un angle au sommet du divergent de 16°. La pièce constituant le convergent-divergent peut être réalisée en cuivre, ou bien en acier inoxydable pour avoir une température de paroi plus élevée.The holes have for example a diameter of 1.5 mm for a nozzle diameter at the location of the neck of 3 mm and an angle at the top of the diverging point of 16 °. The piece constituting the convergent-divergent can be made of copper, or else of stainless steel to have a higher wall temperature.
Par ailleurs, un alésage 370 permet d'introduire un thermocouple permettant de mesurer approximativement la température au voisinage de la paroi au niveau de l'étranglement.Furthermore, a
La dépression réalisée au niveau de l'étranglement du convergent-divergent et l'aspiration de la charge qui en résulte permettent de diviseur et nébuliser très finement la charge injectée (ce qui augmente corrélativement la surface d'échange), la forme du convergent-divergent favorisant un mélange intime des hydrocarbures au sein du plasma riche en radicaux libres.The depression produced at the constriction of the convergent-divergent and the suction of the resulting charge make it possible to divide and nebulize very finely the injected charge (which correlatively increases the exchange surface), the shape of the convergent- divergent favoring an intimate mixture of hydrocarbons within the plasma rich in free radicals.
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