LU83566A1 - Procede pour la preparation de gaz qui contiennent de l'hydrogene et de l'azote - Google Patents
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Description
T
1 t * Procédé pour la préparation de gaz qui contiennent de 1*hydrogène et de 1*azote * ' La présente invention concerne un procédé pour la 5 préparation de gaz qui contiennent de l'hydrogène et de l'azote· Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé pour la préparation d'un gaz utilisable pour la synthèse s # de l'ammoniac· * Pour la préparation de gaz qui contiennent de l'hyàro— 10 gène et de l'azote quand on part du gaz naturel ou d'un naphta de première distillation, on a recours, selon l'art classique, au procédé de reformage à. la vapeur qui consiste è traiter ce gaz naturel ou ce naphta de première distillation avec de la vapeur dans une zone catalytique tubulaire placée dans un four 15 (reformage primaire) puis à traiter la charge sortant du refor-mage primaire dans une zone de combustion partielle (reformage secondaire) qui est de même munie d'un catalyseur approprié·
Tout récemment, des modifications ont été proposées dans le procédé de reformage à la vapeur : sont particulièrement 20 intéressantes celles décrites dans la spécification des brevets US Nos. 4 162 290 et 4 127 389·
Le premier brevet décrit un procédé pour la préparation d'un gaz contenant de l'hydrogène et de l'azote qui consiste à amener une partie du gaz naturel dans la zone cataly— 25 tique qui est tubulaire et placée dans un four, à.faire passer la partie restante à travers un faisceau de tubes remplis d'un catalyseur de reformage dans un échangeur de chaleur chauffé par les gaz chauds sortant du reformage secondaire·
Les deux flux provenant des zones respectives (four 30 et tubes de l'échangeur de chaleur) sont ensuite rassemblés et j envoyés dans le stade de reformage secondaire en même temps que de 1'air·
La spécification du brevet US N° 4 127 389 décrit l'appareil échangeur de chaleur avec les tubes du faisceau de | 35 ^tubes remplis d'un catalyseur de reformage primaire tel V- > 2 ( ·. ’ qu'utilisé dans le procédé décrit dans le brevet US N° 4 162 290 mentionné ci—dessus* j
Dans la spécification du brevet US N° 4 127 389 est I décrit l'appareil échangeur de chaleur qui peut être utilisé 5 pour effectuer le reformage primaire en utilisant^comme moyen * de chauffage^la chaleur des gaz provenant du reformage secon daire*
Ainsi, d'après la littérature technique qui est * connue, on sait qu'un échangeur de chaleur, dont les tubes de 10 son faisceau de tubes contiennent un catalyseur, peut être utilisé pour effectuer le reformage primaire en utilisant la chaleur des gaz provenant du reformage secondaire* À ce stade, cependant, il faut impérativement noter i que, lorsque le réacteur-échangeur de chaleur doit être utilisé 15 à la place du four de reformage classique, la température du stade de reformage secondaire doit être considérablement augmentée, et ceci ne peut être fait qu'en brûlant un plus grand volume de gaz avec un volume d'air plus grand, de sorte que, éventuellement, un rapport azote:hydrogène doit être trouvé qui 20 est bien supérieur à celui nécessaire pour l'un des buts principaux pour lequel le gaz de reformage est couramment préparé, c'est-à-dire pour préparer un gaz utilisable pour la synthèse de l'ammoniac*
Par ailleurs, c'est justement pour cette raison que 25 dans la spécification du brevet US N° 4 1 62 290 le stade de . , * reformage est effectué en parallèle dans le réacteur-échangeur * de chaleur et dans le four classique*
La répartition de la charge en accord avec le procédé décrit dans la spécification du brevet US N° 4 162 290, en 30 partie au réacteur-échangeur et en partie au four classique, É | conduit à des complications importantes de l'opération de trai- | tement dans la mesure où il introduit un appareil supplémen taire en même temps que des complications dans la régulation de la répartition des flux d'hydrocarbure, mais sans simplifier | 35 j sensiblement les conditions de fonctionnement du four classique* t tz j "V ^ 1 " 3 * * Les complications du procédé décrit dans la spécifi cation du brevet US N° 4 162 290 font^obstacle à son exploitation pratique«
Les auteurs de la présente invention ont maintenant 5 découvert que les difficultés mentionnées ci-dessus et les inconvénients de l'art antérieur, qui sont responsables du coût considérablement plus élevé du reformage, peuvent tous être * * surmontés en disposant le réacteur-échangeur en série par rap- ► port au four et en effectuant les conversions appropriées de la 10 charge d'hydrocarbure dans le four, dans l'échangeur de chaleur ’ et dans le reformage secondaire·
Le procédé selon la présente invention est réalisé en alimentant le gaz naturel,ou le naphta de première distillation, à une température élevée^,à un reformage è. la vapeur d'eau con-15 sistant en deux stades successifs qui effectuent des conversions partielles du gaz naturel ou du naphta de première distillation, comme établi plus loin en détail, puis, à partir du second stade de reformage h la vapeur, è. un stade de reformage è. l'air (reformage secondaire) qui opère à une température telle,que la 20 chaleur des gaz sortant du dernier stade serve è. faire fonctionner le second stade de reformage è. la vapeur· La vapeur d'eau t peut également, comme cela est évident, être répartie entre les deux stades de reformage è. la vapeur successifs, bien qu'en général elle soit introduite en totalité dans le premier stade· 25 Le procédé selon la présente invention est constitué s par les stades suivants t a) Alimentation des tubes contenant un catalyseur de reformage, placée dans la section de rayonnement d'un four, avec de la vapeur et du gaz naturel, ou du naphta de première distil- 30 lation, le rapport molaire vapeur : hydrocarbure étant de 2 à 5, et préchauffés éventuellement è une température de 400°C è 650°C ; b) Conversion de 20 $ à 50 % de la quantité alimentée de gaz naturel ou de naphta de première distillation, la température de sortie étant de 650°C à 750°C j 35 | c) Déchargement des' gaz partiellement convertis des . 4 ! * tubes de la section de rayonnement du four j d) Introduction des gaz déchargés de c) ci-dessus dans les tubes chargés de catalyseur d*un Jréacteur-échangeur dans lequel la conversion est portée h. 70 # tout en réglant la tem-5 pérature de sortie entre 750°C et 850°C $ 1 „ e) Déchargement des gaz du réacteur-échangeur et leur | introduction dans le réacteur de reformage secondaire à la sor— j
! tie duquel la température est maintenue entre 920°C et 1050°C
„ 3 par l’air de combustion { 10 f) Déchargement des gaz du réacteur de reformage se— | condaire et leur passage à travers la paroi de l'enveloppe du : réacteur-échangeur de manière à atteindre la même température ; qu'en d) ci-dessus, et g) Déchargement j de l'enveloppe du réacteur—échangeur ^ ; 15 du gaz reformée
Il faut noter qu'en opérant selon la présente invention, la pression de fonctionnement peut être considérablement augmentée comparée à la valeur qui est autorisée par l'art classique ; plus particulièrement, le procédé selon la présente 20 invention est effectué sous des pressions allant de 50 è 80 Î ; bars, et de préférence de 60 è 70 bars·
Le procédé selon la présente invention est illustré I par le schéma descriptif et non limitatif représenté sur la figure unique ci-jointe* 25 Le gaz naturel et la vapeur sont alimentés par la ( conduite 1, puis ils sont préchauffés dans la section de | convection du four 6 et introduits par la conduite 7 dans les j tubes 8 (un seul est représenté) qui contiennent un catalyseur ! de reformage* ! 30 La température è l'entrée, dans les tubes, du mélange j gaz et vapeur d'eau est de 520°C, tandis que la température à la | sortie est de 730°C* i ! Le gaz combustible est envoyé au four par la conduite I 9· | 35 J Le gaz sortant de 8, reformé jusqu'à un degré de 44 yat
: JL
t 5 • est envoyé en passant par la conduite 2 au réacteur-échangeur 10, flans lequel il traverse les tubes, remplis de catalyseur*
Le réacteur-échangeur 10 est alimenté1 à travers la paroi de l'enveloppe par les gaz chauds provenant du reformage secon-· J, 5 daire 11 en passant par la conduite 4 : lesdits gaz ont une température de 974°C.
Les gaz sortant des tubes du réacteur—échangeur ont une température de 824°C et, en passant par la conduite 3, * alimentent l'appareil de reformage secondaire 11 auquel de 10 l'air est fourni en passant par la conduite 5 à une température * de 550°C*
Le gaz reformé est déchargé à travers l'enveloppe du réacteur—échangeur par la conduite 12 à une température de 758°C.
Un bilan des matières est maintenant donné ci-dessous 15 et concerne le procédé de la présente invention, avec les températures des réactifs et les produits mentionnés ci-dessus<> t vr ! i ! ‘ 6 α> ^ j geo in c» T- io ja xi o ^ O h- in oo cm \\
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On peut observer également qu'en opérant selon les enseignements de la présente invention, on utilise un four de reformage ayant des dimensions plus petites et ayant une fiabilité améliorée puisque les conditions opératoires sont moins 5 sévères· * En outre, il faut remarquer que la consommation de chaleur rayonnante fc. fournir au four de reformage est diminuée dfenviron 35 et, de plus, il faut tenir compte des économies * d'énergie de compression qui sont rendues possibles par le fait 10 que le procédé^selon la présente invention,rend disponible un gaz de synthèse sous une pression qui est considérablement supérieure à celle des procédés classiques· j£> / s
Claims (6)
1. Procédé pour la préparation de gaz qui contiennent de l'hydrogène et de l'azote en partant du gaz naturel, ou du 5 naphta de première distillation, par reformage à la vapeur “ d'eau puis par reformage à l'air, caractérisé par le fait que ledit gaz naturel, ou ledit naphta de première distillation, est soumis au reformage avec la vapeur d'eau en deux stades ^ successifs et que le reformage avec l'air donne un gaz à une 10 température qui est suffisante pour faire fonctionner le second stade du reformage à la vapeur d'eau*
2· Procédé selon la revendication 1, caractérisé par i le fait que le premier stade du reformage à la vapeur d'eau est effectué dans des tubes (8) remplis d'un catalyseur et 15 placés à l'intérieur de la section de rayonnement d'un four (6).
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second stade de reformage à la vapeur est effectué dans les tubes remplis de catalyseur d'un échangeur (10) 20. faisceau de tubes qui est chauffé par les effluents du reformage par l'air (11) traversant la paroi de l'enveloppe de i ' l'échangeur (io).
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le gaz naturel, ou le naphta de première distil— • 25 lation, sont alimentés au premier stade de reformage à la r vapeur à une température allant de 400°C à 650°C, que de 20 à 50 fi dudit gaz naturel ou du naphta de première distillation y sont convertis, la température de sortie du reformage primaire étant comprise entre 650°C et 750°Ci 30
5* Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le second stade de reformage à la vapeur porte la conversion dudit gaz naturel, ou du naphta de première distillation, jusqu'à 70 i» et que la température à la sortie dudit stade est comprise entre 750°C et 850°C* 3^ 9
* 6* Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la température du gaz sortant du stade de reformage par l'air est comprise entre 920°C et 1050°Cô -ji P
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1985
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