FR2811975A1 - Procede et dispositif de production d'un melange gazeux contenant de l'hydrogene et du co - Google Patents

Abstract

Proc ed e et installation de production d'un m elange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO par oxydation d'un hydrocarbure, selon lequel on introduit un hydrocarbure et un milieu oxyg en e pr ealablement pr echauff e dans un r eacteur (14) renfermant un lit catalytique (15). On r ealise le pr echauffage dudit milieu oxyg en e ou du m elange de l'hydrocarbure et du milieu oxyg en e au moins en partie par des moyens (10) thermiquement ind ependants du restant de l'installation.

Description

L'invention concerne le domaine de la production d'atmosphères réductrices

comportant de l'hydrogène et du CO telles H2/CO ou H2/CO/N2

telles qu'obtenues par oxydation d'un hydrocarbure gazeux.

Les atmosphères protectrices constituées d'un mélange réducteur H2/CO ou H2/CO/N2 sont couramment utilisées dans l'industrie métallurgique pour diverses opérations de traitement des métaux telles que: le recuit, le revenu, la chauffe avant trempe, le recuit décarburant, le brasage

ou encore le frittage.

Ces atmosphères doivent être strictement contrôlées au niveau io de leurs teneurs en eau et en CO2 afin de protéger les pièces contre l'oxydation. Des exemples d'applications sont donnés dans le brevet

EP-A-482 992.

Le mélange H2/CO ou H2/CO/N2 est avantageusement obtenu I5 par une oxydation partielle de méthane (ou d'un autre hydrocarbure gazeux) sur un lit catalytique contenu dans un réacteur et dans le rapport stoechiométrique de 1 mole de méthane pour une demie mole d'oxygène suivant la réaction globale (lorsque le milieu oxygéné est un mélange d'oxygène et d'azote tel que l'air): CH4 + 1/202 + xN2 -> CO + 2H2 + xN2 Si l'atmosphère obtenue est trop riche en CO et H2 pour l'usage qui doit en être fait, une dilution par un apport d'azote supplémentaire peut

être pratiquée.

Ce type de réacteur peut être utilisé également pour la production d'hydrogène après séparation avec le CO. Il est aussi possible d'ajouter un réacteur de gaz à l'eau en sortie pour convertir le monoxyde de

carbone en CO2 et H2.

Le mécanisme réactionnel généralement admis peut être schématisé en deux réactions globales ayant lieu essentiellement dans deux zones successives du réacteur: - une zone exothermique o a lieu la réaction exothermique:

CH4 + 202 --> C0O2 +2H20

- une zone endothermique o ont lieu les réactions endothermiques de reformage:

CH4 + H20 -> CO + 3H2

CH4 + C02 -> 2C0 + 2H2

Il est connu de réaliser un préchauffage du milieu oxygéné à une température de l'ordre de 500 C avant son entrée dans le réacteur, par échange de chaleur avec les gaz sortant du réacteur avant leur envoi sur leur lieu d'utilisation. Mais ce préchauffage seul est le plus souvent insuffisant, et doit être complété par un apport de calories à l'intérieur du réacteur. Le catalyseur généralement utilisé est à base de Ni ou de Pt, Rh, Pd ou autre métal noble, déposé sur un support poreux en silice ou en alumine. Les réacteurs présentant une zone endothermique, il est nécessaire

de les équiper d'un chauffage annexe par brûleurs ou résistance électrique.

o C'est ainsi que l'on peut atteindre un niveau de température suffisant pour que les réactions de reformage endothermiques puissent se dérouler à une vitesse suffisante, afin que la quantité résiduelle du CO2 et H20 soit suffisamment faible. D'autre part, la température radiale à l'intérieur du lit catalytique du réacteur doit être la plus homogène possible afin d'éviter la présence de zones plus froides que souhaité, qui conduiraient fatalement à

l'augmentation de la teneur en H20 et CO2 dans les gaz produits.

Il existe de nombreux brevets décrivant des réacteurs munis de moyens de chauffage, dans lesquels on cherche à améliorer et contrôler les gradients de température axiale et radiale: Dans le brevet EP-A-0450872 un brûleur est placé au centre du

réacteur ce qui permet un chauffage plus efficace du lit.

Le même principe est amélioré dans le brevet WO-A-90/03218 grâce à une circulation des gaz de combustion à l'extérieur du lit catalytique,

permettant ainsi de limiter les gradients de température radiaux et axiaux.

Une configuration de réacteur en forme de U est proposé dans le

brevet US-A-4,869,730.

Dans le brevet US-A-4,391,794 une résistance chauffante est insérée au centre du réacteur en zone endothermique pour apporter la

chaleur additionnelle.

Dans le brevet US-A-4,355,003 le réacteur du générateur de gaz endothermique est placé dans un four électrique tubulaire pour opérer à haute

température (<1000 C).

Cependant, aucune des solutions proposées jusqu'ici n'a permis d'obtenir de solution pleinement satisfaisante au problème de l'existence d'un gradient de température radial à l'intérieur du lit catalytique. L'apport de chaleur s'effectue soit par la périphérie, soit par le centre du lit catalytique, et il est fatal que la température du lit catalytique (qui est constitué d'un matériau mauvais conducteur de la chaleur) soit plus élevée dans les zones proches du lieu d'apport de la chaleur que dans les zones qui en sont éloignées. On prend donc le risque, lors de l'utilisation du réacteur, soit d'obtenir une température insuffisante dans les zones du lit catalytique éloignées de l'apport de chaleur, soit inversement d'obtenir une température excessive dans les zones proches de l'apport de chaleur, et d'y dégrader rapidement les propriétés du catalyseur. Cette dernière solution peut, de plus, conduire à une dégradation trop rapide de la carcasse du réacteur près des zones d'apport

de la chaleur.

Dans le cas d'un réacteur muni de résistances électriques sur sa périphérie, on peut souvent observer des différences de température de l'ordre de 160 C à l'intérieur du lit catalytique, ce qui conduit à une exécution incomplète des réactions endothermiques de reformage. On doit ainsi subir des concentrations en CO2 et H20 de l'ordre au mieux chacune de 0,4% dans le gaz de sortie, ce qui est souvent considéré comme trop élevé. Un remède serait d'accroître la longueur totale de la zone active, mais le coût de

construction et d'utilisation du réacteur serait accru en proportion.

On peut, bien sûr, également limiter ce problème en concevant un réacteur annulaire muni également de moyens de chauffage au centre du lit catalytique. Mais cela conduit à compliquer très sensiblement la

construction du réacteur et à grever excessivement son coût de fabrication.

De manière générale, intégrer des moyens de chauffage au réacteur renfermant le lit catalytique rend la construction du réacteur complexe et coûteuse. En particulier, il est indispensable d'utiliser des matériaux nobles pour les zones du réacteur les plus sollicitées thermiquement Une solution proposée dans le document EP-A-686701 consiste à intégrer dans un appareil unique un dispositif permettant le réchauffage du 3o milieu oxygéné, de l'hydrocarbure et du réacteur renfermant le lit catalytique par les gaz sortant du réacteur. On porte ainsi les gaz participant à la réaction à une température élevée dès avant leur entrée dans le réacteur, rendant inutile la présence d'un dispositif de chauffage de l'espace interne du réacteur renfermant le lit catalytique. Ce type de réacteur a cependant l'inconvénient de manquer de souplesse de fonctionnement, car il y a une forte interdépendance entre les conditions de sortie des gaz produits (température, débit) et les conditions d'entrée dans le réacteur des gaz initiaux qui gouvernent le déroulement des réactions. D'autre part, dans ce réacteur, le milieu oxygéné et l'hydrocarbure sont préchauffés ensemble, donc dans des conditions qui peuvent ne pas toujours convenir à l'hydrocarbure qui risque de se craquer s'il est porté à une trop haute température avant le début de la réaction d'oxydation. D'autre part, la construction globale du réacteur est complexe, et les éléments métalliques qui le composent sont soumis à d'intenses sollicitations thermiques. Ils doivent donc être constitués par des matériaux à très haute résistance à ces sollicitations (donc coûteux) si l'on o veut éviter de trop fréquentes réfections de l'installation, et le calorifugeage de l'ensemble doit être extrêmement soigné. Enfin, là encore le lit catalytique subit des apports de chaleur par sa périphérie uniquement, ce qui n'est pas

favorable à une homogénéité de la température sur l'ensemble de sa section.

Pour, notamment, cette dernière raison, la composition du mélange gazeux produit n'est pas toujours optimale du point de vue des teneurs résiduelles en

C02 et H20.

Le but de l'invention est de proposer une installation de production d'une atmosphère du type H2/CO ou H2/CO/N2 apte à résoudre les problèmes précités de manière économique à la construction comme à

lI'usage et autorisant une grande souplesse de fonctionnement de l'installation.

A cet effet, I'invention a pour objet un procédé de production d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO par oxydation d'un hydrocarbure, selon lequel on introduit un hydrocarbure et un milieu oxygéné préalablement préchauffé dans un réacteur renfermant un lit catalytique, caractérisé en ce qu'on réalise le préchauffage dudit milieu oxygéné ou de tout ou partie du mélange constitué de l'hydrocarbure et du milieu oxygéné, au moins en partie par des moyens thermiquement indépendants du restant

de l'installation.

Selon ce procédé on n'apporte aucune énergie calorifique 3( supplémentaire à l'intérieur dudit réacteur ou on apporte une énergie calorifique supplémentaire seulement dans une zone unique ou dans des

zones séparées à l'intérieur dudit réacteur.

Ledit préchauffage peut être réalisé par un apport d'énergie électrique. On peut préférentiellement réaliser l'introduction dudit hydrocarbure dans ledit réacteur en la répartissant sur plusieurs niveaux à

l'intérieur dudit réacteur (injection étagée).

Avantageusement, on apporte de la chaleur audit milieu oxygéné s ou au mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné également par des échanges thermiques avec le mélange gazeux contenant de l'hydrogène et

du CO sortant du réacteur.

L'invention a également pour objet une installation de production d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO par oxydation d'un hydrocarbure, du type comprenant un réacteur renfermant un lit catalytique et des moyens d'introduction dudit hydrocarbure et d'un milieu oxygéné, se caractérisant en ce qu'elle comporte des moyens pour préchauffer ledit milieu oxygéné ou tout ou partie du mélange constitué de l'hydrocarbure et du milieu oxygéné, préalablement à son introduction dans le réacteur, et en ce que

is lesdits moyens sont indépendants thermiquement du restant de l'installation.

Dans cette installation, ledit réacteur ne comporte aucun moyen pour apporter une énergie calorifique supplémentaire ou comporte des moyens pour apporter une énergie calorifique supplémentaire dans une zone

unique ou dans des zones séparées à l'intérieur dudit réacteur.

Lesdits moyens pour préchauffer peuvent comporter une

chambre à l'intérieur de laquelle est plongée une résistance électrique.

L'installation comporte préférentiellement des moyens pour amener ledit hydrocarbure dans ledit réacteur en le répartissant sur plusieurs

niveaux à l'intérieur dudit réacteur (injection étagée).

Avantageusement, I'installation comporte également un dispositif de préchauffage du milieu oxygéné ou du mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné par échanges thermiques avec le mélange gazeux contenant

de l'hydrogène et du CO produit par ledit réacteur.

Comme on l'aura compris, I'invention consiste à réduire autant que possible le gradient thermique radial à l'intérieur du lit catalytique contenu dans le réacteur en ne réalisant aucun chauffage des gaz lors de leur traversée du réacteur (ou seulement un chauffage limité et localisé), et en réalisant un préchauffage important du milieu oxygéné (ou du mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné) préalablement à son introduction dans le réacteur, et ce en utilisant un appareil au fonctionnement thermiquement

indépendant du restant de l'installation.

L'intensité du préchauffage doit être suffisante pour apporter l'énergie nécessaire à l'établissement des réactions endothermiques de reformage sans nécessité d'un apport de chaleur extérieur dans le lit catalytique, mais l'expérience montre que cela est possible avec une installation de préchauffage de construction simple comportant une chambre renfermant une résistance électrique, et avec un bon calorifugeage du

réacteur qu'on peut obtenir par des moyens habituels.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui

suit, donnée en référence aux figures annexées suivantes: - la figure 1 qui schématise une installation de production d'une atmosphère H2/CO/N2 selon l'art antérieur, utilisant un réacteur pourvu de moyens de chauffage;

- la figure 2 qui schématise une installation selon l'invention.

L'installation selon l'art antérieur représentée à titre de référence sur la figure 1 comporte, comme élément essentiel, un réacteur 1 renfermant un lit catalytique 2 à l'intérieur duquel les réactions d'oxydation d'un hydrocarbure CxHy tel que du méthane et les réactions de reformage dont il a été question plus haut peuvent se produire. Ainsi, à partir d'un milieu oxygéné (oxygène pur, ou encore mélange 02/N2 tel que de l'air) circulant dans une conduite 3 et mélangé à un hydrocarbure (en l'occurrence du méthane) circulant dans une conduite 4 en amont du réacteur 1, on produit une atmosphère H2/CO/N2 que l'on extrait du réacteur 1 par une conduite 5. A cet effet, le réacteur 1 est équipé de moyens de chauffage tels que des résistances électriques 6 qui transmettent de l'énergie calorifique au lit catalytique 2 à travers la paroi interne 7 du réacteur 1 qui est chauffée par rayonnement. Après sa sortie du réacteur 1 à une température de l'ordre de 800 C, le mélange H2/CO/N2 traverse un échangeur thermique 8 dans lequel il cède des calories à l'air circulant dans la conduite 3, de manière à le porter à

une température de 500 à 5600C environ.

Pour une température d'entrée de l'air de 5600C, un débit de sortie de l'atmosphère H2/CO/N2 de 50Nm3/h sous une pression de 1,3 bar, avec un rapport stoechiométrique CH4/02 de 1,93 et un apport énergétique de 0,1 kWh/Nm3 de gaz produit obtenu par les résistances 6, on obtient les résultats suivants: - la température à viser au sein du lit catalytique 2 est de 9750C, mais en fait on atteint une température de 1000 C sur la paroi interne 7 du réacteur 1 à l'intérieur de la zone o se produit la réaction exothermique d'oxydation du méthane (et qui représente environ 20% de la hauteur totale du lit 2); la figure 1 représente schématiquement le profil thermique 9 à l'intérieur du lit catalytique 2 tel qu'on peut le calculer: on estime à environ 100 à 150 C l'écart de température entre le bord et le centre du lit catalytique 2; - le gaz sortant du réacteur contient 18,6% de CO, 36,7% d'H2, 0,9% de C02, 0,7% de CH4 et 1,5% d'eau, le restant étant essentiellement de l'azote et de l'argon; les teneurs en C02 et en eau sont trop élevées pour satisfaire les utilisateurs les plus exigeants, et ne devraient pas dépasser 1%; on peut imputer la responsabilité de ces teneurs élevées à l'irrégularité du profil thermique 9 du lit catalytique 2, qui empêche d'obtenir globalement des réactions endothermiques de reformage suffisamment poussées; et d'autre part, ce gaz sort du réacteur 1 à une température relativement élevée de 800 C; il serait souhaitable d'abaisser cette température (comme, d'ailleurs, la température maximale atteinte à l'intérieur du réacteur 1), de manière à

imposer des contraintes thermiques moins sévères au réacteur 1.

L'installation selon l'invention représentée sur la figure 2 comporte, comme la précédente, une conduite 3 d'amenée d'un mélange 02/N2 tel que de l'air passant préférentiellement par un échangeur de chaleur 8. Celui- ci réalise un préchauffage de ce mélange à une température, par exemple, de l'ordre de 550 C, par des échanges thermiques avec le mélange H2/CO/N2 produit par le réacteur que l'on décrira plus loin. A sa sortie de l'échangeur 8, le mélange 02/N2 traverse, selon l'invention, un réchauffeur 10 comportant une chambre 11 dans laquelle est plongée une résistance électrique 12 qui communique de la chaleur au mélange 02/N2 traversant le réchauffeur. Celui-ci, à sa sortie du réchauffeur 10, est amené par une conduite 13 à l'intérieur d'un réacteur 14 renfermant un lit catalytique 15, pour la production d'un mélange H2/CO/N2. L'hydrocarbure CxHy tel que du méthane est amené dans le réacteur 14 préférentiellement par une conduite 16, le mélange entre le milieu oxygéné et l'hydrocarbure CxHy s'effectuant à l'intérieur même du réacteur 14 dans une chambre de mélange 17. Les gaz sont à ce moment à une température telle que la réaction d'oxydation de l'hydrocarbure puisse s'initier sans nécessité d'un apport de chaleur dans la chambre de mélange 17. Typiquement, le mélange 02/N2 est à une température de l'ordre de 750 C, acquise grâce au réchauffage subi dans le réchauffeur 10, et l'hydrocarbure est à une température comprise entre l'ambiante et 350 C. Une température plus élevée de l'hydrocarbure risquerait de provoquer un craquage de celui-ci, qui conduirait à une détérioration du

rendement de la réaction d'oxydation et à la formation de suies.

On notera qu'une partie de l'hydrocarbure pourrait également être injectée par la conduite 16' située en amont du réchauffeur 10 mais que cette solution peut engendrer la formation de suie par décomposition

thermique de tout ou partie de l'hydrocarbure.

Selon une construction préférée du réacteur 14, le lit catalytique 15 est enserré entre deux couches de matériau réfractaire isolant inerte, par exemple sous forme de billes: une couche supérieure 18 et une couche inférieure 19. La couche supérieure 18 a pour fonction de limiter les remontées de chaleur par convection à partir des zones inférieures du réacteur 14, qui risqueraient d'augmenter exagérément la température dans la chambre de mélange 17 mais aussi d'encaisser le pic de température généré par la réaction exothermique qui s'effectue dans cette partie haute du réacteur. D'autre part, dans le cas o les injections de mélange O2/N2 et d'hydrocarbure CxHy s'effectuent (comme représenté sur la figure 2) de manière concentrique pour former un brûleur, la couche supérieure d'isolant 18 évite que la flamme qui en résulte ne vienne lécher le lit catalytique 19 et le dégrader. Typiquement, cette couche supérieure d'isolant 18 doit résister à des températures supérieures à 10000C. Elle permet également de mieux répartir sur l'ensemble de la section du réacteur 14 la chaleur issue de la combustion dans la chambre de mélange 17, en évitant que cette chaleur ne se concentre dans la région centrale du réacteur 14 du fait de l'existence de la flamme. La couche inférieure d'isolant 19 a pour fonction de figer la composition du gaz avant qu'il ne sorte du réacteur et ainsi contrer les

réactions de formation de suie prévues par la thermodynamique.

Le réacteur 14 a ses parois équipées d'un calorifugeage 20 à haut pouvoir isolant, tel qu'un matériau céramique fibreux de type connu, dont l'épaisseur souhaitable est aisément calculable ou déterminable par l'expérience. On limite ainsi autant que possible les échanges thermiques avec le milieu extérieur en se rapprochant de conditions adiabatiques dans le

réacteur 14.

Le profil thermique à l'intérieur du lit catalytique 15 est schématisé par la courbe 21. Contrairement au réacteur 1 de l'art antérieur, on n'observe ici que des gradients thermiques radiaux limités, et avec une température centrale un peu plus élevée que la température latérale du fait de l'absence de chauffage périphérique du lit catalytique 15 et des inévitables

légères pertes thermiques par les parois du réacteur 14.

A titre de comparaison, pour un réacteur selon l'art antérieur tel que représenté sur la figure 1 et un réacteur selon l'invention tel que représenté sur la figure 2 fonctionnant chacun à une pression de 1,3 bar et produisant tous deux 50 Nm3/h de mélange CO/H2/N2 à partir d'air à 25 Nm3/h et de méthane à10 Nm3/h (soit un rapport stoechiométrique CH4/02 de 1,93), l0 on obtient les résultats suivants: réacteur de référence Réacteur selon l'invention température d'entrée de l'air 5600C 750 C du CH4 200C 200C température de sortie 8000C 7600C des gaz température maximale 1000 C 8500C en paroi du réacteur interne Co % 18,6 19,7

H2 % 36,7 37,2

C02 % 0,9 0,7

CH4 % 0,7 0,7

H20 % 1,5 1

consommation électrique 0,1 kWh/Nm3 de gaz 0,07 kWh/Nm3 de gaz Dans certaines conditions, si on accepte d'imposer au lit catalytique 15 une température supérieure à ce qui est indiqué plus haut, soit 9200C, on peut obtenir des teneurs en CH4, C02 et H20 respectivement de 0,27%, 0,2% et 0,14%. Cela représente un progrès très significatif par rapport aux installations de l'art antérieur o, comme on l'a dit, on n'obtenait de façon courante et économique que des teneurs en C02 et H20 supérieures ou

égales à 0,4%.

Les avantages offerts par l'invention sont les suivants.

On produit une atmosphère plus riche en CO et H2 que par le réacteur chauffé 1 de l'art antérieur, ce qui donne accès après dilution éventuelle de ce gaz par de l'azote, ou séparation de l'hydrogène et du CO, ou conversion du CO en CO2 et H2, à une gamme d'atmosphères plus étendue. On obtient une température de la paroi interne du réacteur 14 très sensiblement plus basse, qui conduit à une dégradation du réacteur 14

nettement plus lente pour un même matériau utilisé.

On obtient une moindre consommation électrique globale pour

Io l'installation selon l'invention.

D'autre part, le profil thermique plus régulier à l'intérieur du lit catalytique 15, qui a pour conséquences l'élimination des pics de températures près de la paroi du réacteur 14, évite les dégradations locales rapides du catalyseur. Ainsi, les propriétés du catalyseur sont mieux exploitées, ce qui explique que les réactions de production de H2 et CO s'effectuent de façon plus complète, malgré la moindre température finale du

gaz produit.

En variante, on demeurerait dans l'esprit de l'invention en ne réalisant qu'une partie de l'apport énergétique précédemment décrit hors du réacteur 14, et en apportant le complément en un nombre limité de zones séparées du réacteur 14 (une ou deux de préférence). Au lieu d'un préchauffage du mélange 02/N2 de 200 C dans le réchauffeur 10, on peut ainsi prévoir un préchauffage dans le réchauffeur 10 de 100 C seulement, les C restants étant apportés à mi-hauteur du lit catalytique 15 ou répartis sur deux niveaux situés dans la première moitié du lit catalytique 15. On perd ainsi une partie des avantages de l'invention telle qu'elle a été décrite jusqu'à présent, en ce qu'il est ici toujours nécessaire d'intégrer des moyens de chauffage au réacteur 14, et en ce qu'on retrouve autour de la ou des zones de chauffage des gradients thermiques radiaux à l'intérieur du catalyseur. On observe une légère dégradation de la pureté du mélange gazeux obtenu (ses teneurs en CH4, CO2 et vapeur d'eau sont augmentées d'environ 50%). Mais en contrepartie, la température maximale mesurée à l'intérieur du catalyseur passe de 920 C à 850 C environ, ce qui peut conduire à une prolongation de

la durée d'utilisation du lit catalytique 15.

Une autre variante de l'invention consiste à réaliser l'injection d'hydrocarbure non plus uniquement à l'entrée du réacteur 14, mais à la

répartir sur plusieurs niveaux à l'intérieur du réacteur 14 (combustion étagée).

En effet, si la totalité de l'hydrocarbure est injectée à un niveau unique, par exemple à l'entrée du réacteur 14 il y a un risque d'une combustion incomplète de l'hydrocarbure qui aboutirait à la formation de suies. Or cette formation de suies serait très dommageable pour les performances du catalyseur, dont les pores seraient progressivement bouchés. De manière générale, les suies provoqueraient l'encrassement

io progressif des conduites, qu'il serait nécessaire de nettoyer périodiquement.

La productivité et la fiabilité de l'installation s'en trouveraient donc dégradées.

Une injection "é tagée " de l'hydrocarbure à l'intérieur du réacteur permet de limiter le risque de combustion incomplète, donc la formation de suies. On peut ainsi proposer, par exemple, de réaliser l'injection de 10% de la quantité i5 totale d'hydrocarbure à l'entrée du réacteur 14, et de 30% de cette quantité à chacun des trois autres niveaux d'injection, situés respectivement à 10, 20 et cm sous la surface du lit catalytique 15 si celui-ci a une hauteur totale de cm. Les rapports stoechiométriques respectifs à ces différents étages sont de 0,2, 0,6, 0,6 et 0,6, soit un total de 2 pour le rapport CH4/02. Ce mode d'injection a en outre l'avantage de prolonger la zone du lit catalytique 15 o se produit un dégagement de chaleur, ce qui est favorable à l'établissement régulier des réactions endothermiques de reformage sur au moins la plus grande partie de la hauteur du lit catalytique 15. Au total, on peut obtenir une température de sortie des gaz plus élevée d'une dizaine de degrés que dans le cas o on a un point d'injection unique de l'hydrocarbure à l'entrée du réacteur 14. Surtout, on évite les fortes surchauffes du réacteur 14, localisées au voisinage du point d'injection unique de l'hydrocarbure, qui peuvent dégrader rapidement à leur niveau le lit catalytique 15 et la carcasse du

réacteur 14. Enfin, on améliore la pureté du mélange CO/H2/N2 produit.

Bien entendu, il resterait dans l'esprit de l'invention de supprimer l'échangeur de chaleur 8, et de réaliser le préchauffage du milieu oxygéné uniquement à l'aide du réchauffeur 10 fonctionnant de manière thermiquement totalement indépendante du restant de l'installation (en

particulier selon la richesse du mélange oxygéné en oxygène).

De même, le milieu oxygéné peut être non seulement de l'oxygène pur ou de l'air, mais tout mélange 02/N2, tel qu'un mélange gazeux contenant 35 à 40% d'oxygène et 60 à 65% d'azote prélevé initialement à

l'état liquide en pied d'un appareil de production d'azote cryogénique.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1. Procédé de production d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO par oxydation d'un hydrocarbure, selon lequel on introduit un hydrocarbure et un milieu oxygéné préalablement préchauffé dans un réacteur renfermant un lit catalytique, caractérisé en ce qu'on réalise le préchauffage dudit milieu oxygéné ou de tout ou partie du mélange constitué de l'hydrocarbure et du milieu oxygéné, au moins en partie par des

moyens thermiquement indépendants du restant de l'installation.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on o n'apporte aucune énergie calorifique supplémentaire à l'intérieur dudit réacteur.

3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on apporte une énergie calorifique supplémentaire dans une zone unique ou

dans des zones séparées à l'intérieur dudit réacteur.

1 5

4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en

ce que ledit préchauffage est réalisé par un apport d'énergie électrique.

5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en

ce qu'on réalise l'introduction dudit hydrocarbure dans ledit réacteur en la

répartissant sur plusieurs niveaux à l'intérieur dudit réacteur.

6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en

ce qu'on apporte de la chaleur audit milieu oxygéné ou audit mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné également par des échanges thermiques avec le mélange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO sortant du réacteur.

7. Installation de production d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène et du CO par oxydation d'un hydrocarbure, du type comprenant un réacteur (14) renfermant un lit catalytique (15) et des moyens d'introduction dudit hydrocarbure et d'un milieu oxygéné, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens (10) pour préchauffer ledit milieu oxygéné ou le mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné, préalablement à son introduction dans le réacteur (14), et en ce que lesdits moyens pour

préchauffer (10) sont indépendants thermiquement du restant de l'installation.

8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit réacteur (14) ne comporte aucun moyen pour apporter une énergie

calorifique supplémentaire.

9. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit réacteur (14) comporte des moyens pour apporter une énergie calorifique supplémentaire dans une zone unique ou dans des zones séparées à

l'intérieur dudit réacteur (14).

10. Installation selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisée

en ce que lesdits moyens (10) pour préchauffer comportent une chambre (1 1)

à l'intérieur de laquelle est plongée une résistance électrique (12).

11. Installation selon l'une des revendications 7 à 10,

caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens pour amener ledit io hydrocarbure dans ledit réacteur (14) en le répartissant sur plusieurs niveaux

à l'intérieur dudit réacteur (14).

12. Installation selon l'une des revendications 7 à 11,

caractérisée en ce qu'elle comporte également un dispositif (8) de préchauffage du milieu oxygéné ou du mélange d'hydrocarbure et de milieu oxygéné par échanges thermiques avec le mélange gazeux contenant de

l'hydrogène et du CO produit par ledit réacteur (14).