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04TAlYSEUR DE REACTIONS 4iT.IQ DE L'OXYDE DE G9.ïBONEP2U SPEOI&XSTENT 1PPLI0ABÎ2J POUR il TREPABATION DE 1 HIDROGME ET DE 1-IAMODOI IOETHTIIQUE.
La présente invention vise l'emploi du carbone à l'état poreux et notamment du charbon de bois commecatalyseur de réactions chimiques dans lesquelles intervient l'oxyde de carbone et en particulier de celle ou ce dernier réagit sur la vapeur d'eau avec production d'hydrogène,et de celle où il se combine avec l'hydrogène pour donner naissance à de l'alcool méthylique, réactions représentées par les symboles suivants :
00 + H2O =- CO2 + H2
CO + 2H2 = CHOH
Ces deux réactions sont réversibles et exothermiques dans le sens du passage des premiers membres aux seconds.
On sait qu'un abaissement de la température a pour effet de dépla- ,car l'état d'équilibre dans ce même sens et qu'une augmentation de la pression,sans influence sur la première réaction,favorise, dans le cas de la deuxième réaction la production d'alcool mé- thylique.
Ceci posé,le demandeur a constaté que le carbone à
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l'état poreux,et notamment le charbon de bois constitue pour ces réactions un catalyseur dont l'emploi présente des avantages . industriels nettement caractérisés sur celui des catalyseurs utilisés jusqu'à ce jour,comme le prouvent les résultats expé- rimentaux exposés ci-après :
Dans le cas de la fabrication de l'hydrogène, selon la réaction : 00 + H2O =CO2 + H , l'oxyde de carbone réagissant sur la vapeur d'eau donne naissance à de l'anhydride carbonique et à de l'hydrogène.
Les expériences faites ont permis de constater qu'en faisant passer dans un tube de fer rempli de/charbon de bois et chauffé par une rampe à gaz un mélange composé de un volume d'o- xyde de carbone et de six volumes de vapeur d'eau environ,on recueille un mélange d'hydrogène, de gaz carbonique,d'oxyde de carbone et de vapeur dteau.
Comme il est indiqué ci-dessus,la proportion de ces gaz varie avec la température. La proportion d'anhydride carbo- nique notamment passe par un maximum vers 350 - 380 0, en même temps que celle d'oxyde de carbone passe par un minimum.
En particulier,et sans que cette expérience citée seu- lement de même que les suivntes,à titre d'exemple puisse res- treindre la généralité de l'invention,si l'on fait passer à la température de 375 C.,dans le tube catalyseur un mélange ayant la composition suivante :
CO..99 volumes
CO2 1 volume
H2O (en vapeur) 600 volumes on recueille un mélange gazeux dont l'analyse indique la compo- sition en volume s,indiquée ci-après :
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GO2 51 7 H ........ ..49,
00.........traces indécelables.
La réaction est donc pratiquement complète. Au cours de cette expérience,la durée de contact des gaz avec.le cataly-
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seur n'a pas dépassé deux minutes,et elle pourra pratiquement - être réduite dans une certaine mesure. ,
Le léger excès de gaz carbonique par rapport à la quantité théorique correspondant à la réaction complète parait provenir des dernières traces de ce gaz, dissoutes dans le char- bon de bois à l'état normal,et qu'il abandonne difficilement.
Il a été aussi constata que la présence d'un excès d'hydrogène n'est pas susceptible d'entraver pratiquement la réaction par action de masse.
A l'appui de ce qui précède et également à titre d'exemple,le demandeur signale qu'en ajoutant un excès d'hydro- gène aux gaz introduits dans le tube catalyseur, on obtient à la sortis de ce tube un mélange gazeux dont la composition a été la suivante au cours de deux expériences qui diffèrent entre elles par la proportion d'hydrogène ajoutée et par la vitesse de passage des gaz dans le tube catalyseur.
1ère expérience
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Ct.............18,1 C0.............. 0,4 fo HB..............81,5 % 2ème expérience
CO2. 10% CO...............0,6 fo
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.JI' ..............89,4 %
Le pourcentage d'hydrogène ajouté et la vitesse de passage des gaz ont été lors de cette deuxième expérience plus grands que lors de la première.
Ainsi donc,l'emploi du charbon de bois comme cataly- seur permet d'abaisser la température de la réaction et par sui-
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te d'en déplacer l'équilibre clans le sens de l'augmentation',du rendement.
En outre,ce nouveau catalyseur,par rapport à ceux or- dinairement employés pour cette réaction,permet d'obtenir un mé- lange gazeux contenant une plus forte proportion de gaz carboni-
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que et par suite d'hydrogène pour une même dépensa de vapeur d'eau,ou un mélange contenant la même proportion/de gaz carboni- ..que et par suite d'hydrogène avec une dépense plus faible de vapeur d'eau; d'où. économie de vapeur d'eau.
Etant donné qu'un excès d'hydrogène n'empêche pas en pratique la réaction de se produire,on pourra utiliser,au lieu d'un mélange d'oxyde de carbone et de vapeur d'eau,un mélange de gaz à l'eau et de vapeur d'eau.
La présence d'autres gaz,en particulier de l'azote, de l'éthylène,etc..,n'étant pas non plus nuisible,on pourra éga- lement utiliser un mélange de gaz industriels contenant de l'o- xyde de carbone (gaz pauvre,gaz de fours à coke,etc..) et de vapeur d'eau.
Dans le cas de la fabrication de l'alcool méthylique par synthèse,selon la réaction : 00 + 2H2 = CH3OH,un mélange de un volume d'oxyde de carbone et de deux volumes d'hydrogène se com- binent sous pression pour donner naissance à un volume d'alcool méthylique gazeux. Lorsque l'équilibre chimique est atteint,la proportion d'alcool méthylique obtenu est d'autant plus grande que la température est moins élevée et que la pression est plus forte.
Les expériences faites ont permis de vérifier que vers 350 c. par exemple,et à partir de pressions assez faibles,on obtenait une proportion d'alcool méthylique allant en augmentant avec la pression,par combinaison du mélange ci-dessus spécifié d'oxyde de carbone et d'hydrogène passant dans un tube de fer chauffé et contenant du charbon de bois,
Le carbone à l'état poreux,et en particulier; le char- bon de bois est donc un excellent catalyseur de la réaction.
De même que pour la première réaction,la présence de gaz étrangers n'est.pas nuisible,ce qui permet l'utilisation dans le cas actuel des gaz industriels mentionnés précédemment.
Il résulte de ce qui précède que le charbon de bois présente au point de vue industriel un grand intérêt comme cata-
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lyseur,pour plusieurs raisons dont les principales sont les suivantes :
1 - Abaissement de la température à partir de laquelle la vitesse des réactions visées devient appréciable.
3 -Pour une même température,augmentation de la vitesse de ces réactions.
3 longue durée d'usage du catalyseur en raison de sa résistance aux agents chimiques.
4 *-Prix de revient peu élevé du catalyseur.
REVENDICATIONS
1 -L'emploi du carbone à l'état poreux et en particulier du charbon de bois comme catalyseur de réactions chimiques dans lesquelles intervient l'oxyde de carbone.
8 -L'application spéciale de ce catalyseur à la fabrication industrielle de l'hydrogène par action de l'oxyde de carbone sur la vapeur d'eau.
3 -L'application spéciale de ce catalyseur à la fabri- cation industrielle de l'alcool méthylique par combinaison de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène.