La présente invention concerne le domaine des procédés industriels de production et d'acheminement de CO et/ou d'hydrogène. Dans de tels procédés, entre 450 °C et 750 °C on utilise généralement des tubes d'acier de haute qualité contenant plusieurs dizaine de % en poids de Chrome et de Nickel (fortement alliés), la littérature fait par ailleurs état de tentatives de traitement de surface de la surface interne de la canalisation. La raison en est la suivante : à ces températures, du fait des gaz transportés, il se produit un dépôt de suie dommageable pour l'installation industrielle car : - pouvant entrainer un bouchage des tubes. - pouvant créer une pollution des parties situées en aval de l'endroit où se produit le phénomène de dépôt de suie, par entrainement du carbone. Ce phénomène d'entrainement peut mener à une détérioration rapide des catalyseurs utilisés dans certains de ces traitements thermiques, par « empoisonnement ». - pouvant mener à une détérioration des tubes eux même par corrosion à chaud (l'homme de l'art utilise l'expression anglo-saxonne bien connue de « metal dusting »). The present invention relates to the field of industrial processes for the production and transport of CO and / or hydrogen. In such processes, generally between 450 ° C. and 750 ° C., high quality steel tubes containing several ten% by weight of chromium and nickel (highly alloyed) are used, the literature also shows attempts to surface treatment of the internal surface of the pipeline. The reason is as follows: at these temperatures, because of the transported gases, there is a soot deposition damaging to the industrial installation because: - may cause clogging of the tubes. - Can create pollution of the parts downstream of the place where the phenomenon of soot deposition takes place, by carbon entrainment. This training phenomenon can lead to a rapid deterioration of the catalysts used in some of these heat treatments, by "poisoning". - Can lead to a deterioration of the tubes themselves by hot corrosion (a person skilled in the art uses the well-known Anglo-Saxon expression "metal dusting").
Un des objectifs de la présente invention est alors de proposer une nouvelle structure de canalisation permettant d'acheminer des mélanges CO/H2 ou des mélanges comportant un tel binaire (de tels composants) à un procédé industriel utilisant de tels mélanges, structure de canalisation permettant de limiter la formation de telles suies et rendant cette même structure insensible à la formation de suie. Pour cela, l'invention concerne une canalisation métallique permettant d'acheminer des mélanges CO/H2 ou des mélanges comportant CO et H2 à (dans) un procédé industriel utilisant de tels mélanges, se caractérisant par la mise en oeuvre des mesures suivantes : - la canalisation comporte un tube métallique externe ; - la canalisation comporte un tube interne en un matériau inerte tel le graphite ou une céramique, concentrique au tube externe, et ménageant avec ce tube externe un espace intermédiaire ; - ledit espace intermédiaire (interstitiel) est connecté avec l'extérieur de la canalisation, pour être ainsi apte à être alimenté en un gaz de protection. On l'aura compris à la lecture de ce qui précède, l'invention recommande la présence d'un tube intermédiaire en un matériau inerte, ce qui dans le contexte de la présente invention doit s'entendre comme pouvant résister aux conditions subies i.e : - une température de plusieurs centaines de degrés, typiquement comprise entre 450 °C et 750 °C ; - à la présence de tels gaz CO, H2, qui sont corrosifs ; d'où la proposition du graphite ou encore de matériaux céramiques qui ont fait l'objet ces dernières années de nombreuses recherches. Par ailleurs, comme on l'aura compris également à la lecture de ce qui précède, l'invention recommande l'injection, dans l'espace intermédiaire, d'un « gaz de protection » dont la nature doit être choisie pour préserver le tube externe de la corrosion mais aussi l'atmosphère circulante (active, utile au poste utilisateur final) qui est acheminée dans l'espace interne, atmosphère qui ne doit pas être polluée vis-à-vis de son utilisation finale : - > on doit ainsi envisager que l'atmosphère interne circulante (CO/H2, CO/H2/X) puisse migrer à l'intérieur du tube intermédiaire vers le tube externe, le gaz injecté dans l'espace interstitiel devant alors « diluer » efficacement cette arrivée d'atmosphère circulante vis-à-vis des phénomènes de corrosion ; - on doit également envisager le fait que le gaz de protection puisse migrer à l'intérieur du tube intermédiaire vers l'espace interne à ce tube intermédiaire, où circule l'atmosphère transportée, et l'on conçoit alors que l'arrivée de gaz de protection dans cette atmosphère circulante ne doive pas « polluer » cette atmosphère vis-à-vis de son utilisation finale. C'est la raison pour laquelle on recommande selon la présente invention d'injecter dans l'espace intermédiaire (interstitiel) de l'hydrogène pur ou du CO pur (« pur » i.e ou d'autres éléments ne seraient présents qu'à l'état de traces). Le passage éventuel d'un peu de gaz de protection dans l'espace interne ne constituera alors pas une contamination vraiment gênante. One of the objectives of the present invention is then to propose a new pipe structure for conveying CO / H 2 mixtures or mixtures comprising such a binary (of such components) to an industrial process using such mixtures, pipe structure allowing to limit the formation of such soot and making the same structure insensitive to soot formation. For this, the invention relates to a metal channel for conveying CO / H2 mixtures or mixtures comprising CO and H2 to (in) an industrial process using such mixtures, characterized by the implementation of the following measures: the pipe has an outer metal tube; - The pipe comprises an inner tube of an inert material such as graphite or a ceramic, concentric with the outer tube, and providing with this outer tube an intermediate space; - Said intermediate space (interstitial) is connected with the outside of the pipe, so as to be able to be supplied with a protective gas. It will be understood from the above, the invention recommends the presence of an intermediate tube of an inert material, which in the context of the present invention must be understood as being able to withstand the conditions undergone ie: a temperature of several hundred degrees, typically between 450 ° C. and 750 ° C .; - the presence of such CO, H2 gases, which are corrosive; hence the proposal of graphite or ceramic materials that have been the subject of many research in recent years. Furthermore, as will also be understood from reading the foregoing, the invention recommends injecting, into the intermediate space, a "shielding gas" whose nature must be chosen to preserve the tube external corrosion but also the circulating atmosphere (active, useful at the end user station) that is conveyed into the internal space, an atmosphere that should not be polluted with respect to its end use: -> we must consider that the circulating internal atmosphere (CO / H2, CO / H2 / X) can migrate inside the intermediate tube to the outer tube, the gas injected into the interstitial space then "dilute" effectively this arrival of circulating atmosphere vis-à-vis the phenomena of corrosion; it must also be envisaged that the shielding gas can migrate inside the intermediate tube towards the internal space of this intermediate tube, where the transported atmosphere circulates, and it is then conceivable that the gas supply protection in this circulating atmosphere should not "pollute" this atmosphere with regard to its end use. This is the reason why it is recommended according to the present invention to inject into the intermediate space (interstitial) pure hydrogen or pure CO ("pure" ie or other elements would be present only at the trace state). The possible passage of a little shielding gas in the internal space will not be a really embarrassing contamination.
Par ailleurs, le choix de CO pur ou H2 pur présente de plus l'avantage que l'un ou l'autre sont de toute façon présents sur le site puisque une atmosphère CO/H2 est utilisée (et donc reconstituée sur site) par le poste final en bout de canalisation. Moreover, the choice of pure CO or pure H2 has the further advantage that one or the other is anyway present on the site since a CO / H2 atmosphere is used (and thus reconstituted on site) by the end position at the end of the pipeline.
Selon un mode préféré de mise en oeuvre de l'invention on maintiendra une légère surpression du gaz de protection dans l'espace intermédiaire, par exemple de 1 à 10 mbars. Selon un autre mode préféré de mise en oeuvre de l'invention, le gaz de protection circule à vitesse réduite dans l'espace intermédiaire. A titre illustratif, les vitesses de gaz couramment pratiquées pour acheminer l'atmosphère dans l'espace interne sont situées dans la gamme de 20 à 30 mètre par seconde. Pour ce qui est du gaz de protection on préfère limiter sa vitesse de circulation, car on sait que dans le phénomène de corrosion à chaud (« metal dusting ») la vitesse du gaz en contact avec la surface fragile est un des facteurs l'aggravant. En effet cette vitesse semble créer une abrasion, qui peut déclencher ou aggraver le phénomène de corrosion. A titre d'exemple on emploiera donc selon l'invention une vitesse du gaz de protection située préférentiellement au voisinage du mètre par seconde. According to a preferred embodiment of the invention, a slight overpressure of the shielding gas in the intermediate space, for example from 1 to 10 mbar, will be maintained. According to another preferred embodiment of the invention, the shielding gas circulates at reduced speed in the intermediate space. As an illustration, the gas velocities commonly used to convey the atmosphere into the internal space are in the range of 20 to 30 meters per second. With regard to the shielding gas, it is preferred to limit its circulation speed, since it is known that in the phenomenon of hot corrosion ("metal dusting") the speed of the gas in contact with the fragile surface is one of the factors aggravating it. . Indeed this speed seems to create an abrasion, which can trigger or aggravate the phenomenon of corrosion. By way of example, therefore, according to the invention, a speed of the protective gas preferably located in the vicinity of one meter per second will be used.
Grace à la structure proposée par l'invention, la Demanderesse a pu démontrer qu'il n'était plus nécessaire d'utiliser des aciers fortement alliés très couteux pour le tube externe métallique, des aciers « à bas prix » peuvent maintenant convenir dans de telles conditions de protection. Thanks to the structure proposed by the invention, the Applicant has been able to demonstrate that it was no longer necessary to use high-alloy steels very expensive for the outer metal tube, "low-cost" steels can now be suitable in such conditions of protection.
La figure 1 unique annexée permet de bien visualiser un exemple de mise en oeuvre de l'invention, on reconnaît sur la figure 1 les éléments suivants : - une canalisation métallique externe en acier 1, par exemple un acier faiblement allié, par exemple, mais ceci n'est qu'illustratif des dimensions pratiquées dans de telles industries, ayant un diamètre extérieur de 120 mm, et une épaisseur voisine de 15 mm ; - un tube interne 2 , en graphite, concentrique au tube externe 1, et ménageant avec ce tube externe un espace intermédiaire 3; - ledit espace intermédiaire (interstitiel) 3 est connecté, via l'arrivée (injecteur) de gaz 4, avec l'extérieur de la canalisation, pour être ainsi apte à être alimenté en un gaz de protection (la source de gaz de protection n'est pas représentée sur la figure) ; - l'atmosphère à acheminer vers le poste utilisateur final circule dans l'espace interne 10. La présente invention concerne aussi une méthode d'acheminement de mélanges CO/H2 ou de mélanges comportant CO et H2 à (dans) un procédé industriel utilisant de tels mélanges, se caractérisant en ce que le mélange est acheminée au sein d'une canalisation conforme à l'invention ci-dessus décrite. Des essais réalisés par la Demanderesse ont montré les résultats suivants, tels que résumés dans le tableau ci-après. Pour les différentes atmosphères testées (H2, CO ou H2/CO), mises en contact avec du fer ou une plaque en graphite, la mention OUI ou NON dans la colonne de droite signale la formation ou non de suie. The single FIG. 1 annexed makes it possible to clearly visualize an exemplary implementation of the invention, the following elements are recognized in FIG. 1: an external metallic steel channel 1, for example a low-alloy steel, for example, but this is only illustrative of the dimensions practiced in such industries, having an outside diameter of 120 mm, and a thickness of about 15 mm; an inner tube 2, made of graphite, concentric with the outer tube 1, and arranging with this outer tube an intermediate space 3; said intermediate space (interstitial) 3 is connected, via the inlet (injector) of gas 4, with the outside of the pipe, so as to be able to be supplied with a protective gas (the source of shielding gas is not shown in the figure); the atmosphere to be conveyed to the end user station circulates in the internal space 10. The present invention also relates to a method for conveying CO / H2 mixtures or mixtures comprising CO and H2 to (in) an industrial process using such mixtures, characterized in that the mixture is conveyed within a pipe according to the invention described above. Tests carried out by the Applicant have shown the following results, as summarized in the table below. For the different atmospheres tested (H2, CO or H2 / CO), put in contact with iron or a graphite plate, the mention YES or NO in the right column indicates the formation or not of soot.
Les essais étaient réalisés à 550°C et 570°C, ils montrent sans ambigüité que le CO ne produit un dépôt de suie qu'en présence d'hydrogène, et que le couple CO/H2 très actif en présence d'acier (ceci était attendu) est neutre en présence de graphite. Matière utilisée Présence de CO Présence de H2 Présence de suie Fer pur non oui non Fer pur oui non non Fer pur oui oui oui Plaque en graphite oui oui non The tests were carried out at 550 ° C and 570 ° C, they show unambiguously that the CO produces a deposit of soot only in the presence of hydrogen, and that the CO / H2 couple very active in the presence of steel (this was expected) is neutral in the presence of graphite. Material used Presence of CO Presence of H2 Presence of soot Pure iron no yes no Pure iron yes no no Pure iron yes yes yes Graphite plate yes yes no