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Perfectionnements aux générateurs de gaz d'hui- le et aux procédés de fabrication de ces gaz.
La présente invention concerne les générateurs.. de gaz d'huile et les procédés de fabrication de ces gaz et l'ob- jet principal de l'invention réside dans la production de gaz d'huile de grande valeur calorifique, formé par la' dissociation et la'recombinaison des éléments de la vapeur d'eau et de ceux d'un hydrocarbure.
Un objet de l'invention consiste à introduire une arrivée continue de jets de vapeur, disposés en ran.- gée circulaire et à espacement, dans chacune de plusieurs cornues closes, qui sont soumises extérieurement à une source constante de chaleur intense,. Ces cornues sont fabriquées de préférence en une matière telle que le nic- kel possédant des propriétés catalytiques, La vapeur. d'eau atteint une température de.982,,5 C environ, et en
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présence du catalyseur, la plus grande partie de la vapeur d'eau est dissociée en hydrogène et oxygène libres, en as- surant ainsi, dans les cornues, de l'hydrogène qui est disponible pour la combinaison avec l'hydrocarbure.
Dans la mise en oeuvre de la présente invention, l'arrivée d'hydrocarbure pour chaque cornue est soumise à une pression dans un mécanisme pulvérisateur actionné à intermittences, par exemple par voie hydraulique, pour pulvériser le combustible on une pulvérisation intermit- tente, pendant qu'il est introduit dans les cornues, Chaque jet d'huile pulvérisé est introduit à intermitton- ces dans la partie centrale de chaque cornue individuel- le et au centre de la rangée circulaire de jets de vapeur d'eau,de façon à empêcher un refroidissement continu des cornues et à permettre de maintenir cette haute tempéra- ture désirée-.
Les jets continus de vapeur d'eau entourant le jet d'huile intermittent- central agissent comme moyen pour transporter l'huile pulvérisée vers le bas par le centre des cornues, sans entrer en contact avec léurs pa- rois, jusqu'à ce que la vapeur d'eau atteigne une tempéra- ture assez élevée pour être dissociée, de sorte qu'on évi- te la formation de carbone sur les parois des cornues.
Les jets de vapeur d'eau sont amenés à sortir suivant une direction conique et convergente, de sorte que la vapeur d'eau et l'huile sont projetées l'une à travers l'autre dans la cornue et sont intimement mélangées. '
L'huile pulvérisée à intermittences dans les cornues est soumise à un agent de chauffage intense-, appliqué extérieurement aux cornues, de façon que cet agent n'entre pas en contact direct avec l'huile. Cette chaleur provoque une élévation de température suffisam- ment, grande pour.dissocier l'hydrocarbure complexe en hydrocarbures légers..
Les hydrocarbures dissociés se combinent.avec l'hydrogène provenant de la vapeur d'eau
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dissociée déjà présente dans les cornues et forme à in-. termittences, dans les cornues, un gaz d'huile de grande valeur calorifique; un grand nombre de cornues fonction- ne à tout instant et toutes les cornues fonctionnent en succession. Les cornues sont actionnées suivant un or- dre de temps prédéterminé, de sorte qu'on obtient une ali- mentation continue de gaz d'huile de grande valeur calo- rifique de l'ensemble du générateur.
Afin d'assurer la parfaite compréhension de l'invention, elle sera explicitement décrite dans ce qui ' va suivre, et on décrira également le fonctionnement d'u- ne forme préférée d'appareil dans lequel le procédé est mis en oeuvre. Mais il faut noter que le procédé n'est pas limité à l'emploi d'un appareil particulier quelcon- que ,
On se reportera maintenant aux dessins ci-joints,; dans lesquels de mêmes signes de référence désignent dans les. diverses figuras des parties correspondantes'.
La fig, 1 est une coupe verticale d'une forme préférée d'appareil comprenant le présent générateur de gaz d'huile de grande valeur calorifique, en combinaison avec un scrubber de gaz, représenté partie en élévation latérale et partie en coupe, et fixé au générateur de gaz d'huile.
La fig. 2 est une coupe verticale de l'une des cornues.
La fig. 3 est, à plus grande échelle, une coupe verticale du pulvérisateur.
La fige 4 est une vue d'en dessous de l'un des gicleurs multiples.
La fig. 5 est une vue d'en dessus du gicleur multiple.
Dans la forme d'exécution représentée, '1 dési- gne un récipient métallique, de'préférence de section transversale circulaire, qui est garni sur le côté inté-
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rieur de matière réfractaire 2, sous forme de brisque ou de carreaux. La partie inférieure 3 du récipient consti- tue la chambre de combustion proprement dite, dans laquel- le du combustible peut être introduit à travers les parois du dispositif au moyen de brûleurs non représentés, ou bien la cornue peut être chauffée de toute autre manière commode ou désirable.
Un collecteur annulaire 7, fabriqué en un al- liage très réfractaire contenant un métal tel que le nic- kel, qui agit comme catalyseur, est relié au côté inférieur du couvercle 4, et entoure l'ouverture par laquelle les produits résiduels de la combustion passent à la cheminée
5. Le collecteur 7 est relié au couvercle 4 au moyen de boulons 8. Une rangée circulaire de cornues 9, elles aussi en alliage très réfractaire, qui peut contenir un métal tel que le nickel, par exemple, pour agir comme cata- lyseur, cornues dont les extrémités inférieures sont fer- mées. sont suspendues au côté inférieur du collecteur 7, leurs extrémités supérieures ouvertes s'étendant dans ce collecteur.
Une chicane 10 en forme de disque et en ma-. tière réfractaire, est suspendue au moyen de tiges 11 au couvercle 4 et s'étend dans l'intérieur de la rangée de cornues 9 au-dessous de l'ouverture pour la cheminée 5.
Une rangée de tubes 12 contenant un très fort pourcentage de nickel ou d'un autre catalyseur, correspon- dant en nombre aux cornues, tubes disposés centralement par rapport à ces cornues 9, et comportant des diamètres ex- ternes plus petits que les diamètres internes des cornues 9, s'étendent à travers la plaque de couvercle 4, presque jus- qu'au fond des cornues 9, leurs extrémités inférieures étant ouvertes. Les extrémités supérieures destubes 12 sont insérées et vissées dans des ouvertures taraudées de .la plaque 4. Des écrous d'arrêt 13 serrent les tubes en ;position dans la plaque 4. Des pulvérisateurs 14, décrits dans la suite, sont établis aux extrémités supérieures de
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chacun destubes12.
Un tuyau 15 , venant d'une source' .d'eau (non représentée) et comportant une soupape. à com- mande manuelle 16, 'un contacteur régulateur' 16' et un regard 16". mène à un serpentin de chauffage 17, qui est monté dans l'extrémité inférieure de la cheminée 5. Un tuyau 18 mène du serpentin17 au collècteur annulaire 19, établi au-dessus de la plaque 4. Des tuyaux de bran- chement 20 mènent du collecteur 19 aux pulvérisateurs 14.
Un réservoir d'huile 21 contient plusieurs pompes à simple effet 48 ,à mesurage d'huile, action- nées à intermittences et à règlage de temps indépendant, et des tuyaux 22 mènent de ces pompes aux pulvérisa- teurs respectifs 14.
Il faut noter que le terme "règlage de temps" tel qu'appliqué aux pompes employées en combinaison avec les autres appareils décrits, concerne l'ordre de succes- sion suivant lequel les impulsions ou courses de décharge des pompes individuelles sont en rapport de fonctionne- ment entre elles, par exemple de manière à se succéder, à se recouvrir ou à s'étager, et que comme les cornues et pulvérisateurs respectifs coopèrent avec les pompes, de l'huile est amenée aux cornues en rapport de succession, de recouvrement ou d'étagement.
Il faut aussi noter que bien qu'une seule pompe à huile 48 soit visible dans la vue de bout du tank ou réservoir 21 représenté sur la fig. 1, il faut se ren- dre compte que plusieurs pompes semblables 48 sont dis- posées derrière la pompe visible, en ligne les unes avec les autres, de la manière qui vient d'être indiquée.
Un tuyau de sortie de gaz d'huile 23 mène du collecteur 7 à'un scrubber de gaz 24 de type connu.
La périphérie externe du scrubber 24 est en partie ar-' rachée pour montrer dans ce scrubber un "plan d'eau" in- diqué par W. L, Un tuyau de branchement à valve 25
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est relié au tuyau 23 et un tuyau de branchement 26 mène dans un puits 27, qui contient du liquide de pro- fondeur suffisante pour refroidir l'extrémité inférieure du tuyau de branchement 26. Un tuyau 28 pour le gaz lavé mère à une caisse à gaz 29, d'où. un tuyau 30 avec robinet d'essai 30' mène à une conduite de gaz ou à un lieu de consommation (non représenté).
Chacun des pulvérisateurs 14 (fig. 2 à 5 inclu- sivement), situés aux extrémités supérieures des tubes
12, comprend une partie de corps 31 pourvue d'une bri- de 32, qui repose sur l'extrémité supérieurs du tube 12,
Une douille ou bague taraudée 33 maintient la partie de corps 31 en contact ferme avec le tube 12. On a pré- vu sur le côté du pulvérisateur une ouverture 34 pour le tuyau 20 et un orifice 35 mène de l'ouverture 34 à un espace annulaire 36 situé à l'extrémité inférieu- re de la partie de corps 31. Un anneau ou ajutage 37 comportant une série circulaire de trous espacés 38 est vissé sur l'extrémité inférieure filetée de la partie de corps 31 du pulvérisateur, de sorte que les trous 38 communiquent avec l'espace annulaire 36.
Ces trous peu- vent être parallèles, inclinés ou spiraux, mais sont de préférence inclinés ainsi que représenté sur la fig. 3.
Un trou central 39 pour l'huile traverse la partie de corps 31 et un siège conique de soupape 40 est pourvu à la base. Un pointeau de pulvérisateur 41, dont l'extrémité inférieure est de forme conique pour constituer une soupape, est établi dans le trou 39. Une pièce de tête 42 est vissée sur l'extrémité supérieure de la partie de corps 31 et est pourvue d'une ouverture centrale à travers laquelle s'étend le pointeau 41. Un rou 43 est prévu dans un côté de la pièce de tête 42 ur le tuyau d'huile 22. Un diaphragme flexible 44 t disposé à l'extrémité supérieure du pointeau 41 sur quel ce diaphragme est serré au moyen d'écrous 44' et
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44" situés sur des côtés opposés du diaphragme.
Le bord circonférentiel périphérique du diaphragme 44 est serré en position contre un épaulement de la tête 42 au moyen d'un écrou creux 45 vissé dans le creux taraudé 46 de la tête 42. Un ressort de compression 47 est interposé entre le haut de l'écrou creux 45 et l'écrou supérieur situé sur le pointeau 41 et tend à maintenir la soupape 40 en position de fermeture. Le trou 43 débouche dans la tête 42 en un point situé au-dessous du diaphragme 44, de sorte que de l'huile sous pression pénétrant par le tuyau 22 fait céder le diaphragme et soulève le pointeau en synchronisme avec la pompe de mesure d'huile réglée correspondante 48.
Le fonctionnement est le suivant .
La cornue du générateur de gaz d'huile est. chauffée par combustion de combustible dans sa partie in- férieure 3, et les produits de combustion chauds font contact avec l'extérieur des cornues 9 et passent autour du bord de la chicane 10 dans la cheminée 5. De l'eau en quantité réglée par le contacteur régulateur '16',passe dans le collecteur 17 où de la vapeur est engendrée,et cette vapeur passe dans le collecteur' 19 et de là dans les. pulvérisateurs , pour passer finalement parla série de trous 38. sous forme de petits jets continus, dans chacun des tubes respectifs 12.
De l'huile passe à in-. termittences des pompes de mesure d'huile 48, situées dans le réservoir 21, par les tuyaux 22 dans les pul- vérisateurs 14 au-dessous des diaphragmes 44, de façon que ces diaphragmes cèdent légèrement de par la pression hydraulique et soulèvent à intermittences les pointeaux des pulvérisateurs à l'écart .de leurs sièges 40.
L'huile passe par l'ouverture centrale 49 dans l'ajutage 37 , et de là dans les parties centrales des cornues en quan- tité désirée et sous forme d'huile pulvérisée, pour ren- contrer les jets de vapeur d'eau dans les cornues 9, jets
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qui ont été fortement surchauffés dans les tubes 12 en attendant l'injection intermittente du jet d'huile, Les jets de vapeur d'eau et d'huile sont projetés l'un en tra- vers du chemin de l'autre,au point de jonction de ces jets 48 et la vapeur surchauffée provoque encore une très fine pulvérisation de l'huile, la vapeur d'eau et l'huile se mélangeant intimement. Le mélange descend par le tube 12.
La vapeur d'eau est chauffée à une température suffi- samment élevée pour provoquer la dissociation de la plus grande quantité de la vapeur en hydrogène et oxygène li- bres, en présence du catalyseur au nickel, lors de l'en- trée en contact avec les parois chauffées à l'extrémité inférieure des tubes,-où la température est do 982,5 C environ, et une réaction a lieu entre l'hydrogène et le carbone en engendrant un gazd'huile de grande valeur ca- lorifiqué, qui sort à intermittences des extrémités infé- rieures des tubes respectifs 12 et pénètre dans les es- paces annulaires entre les cornues 9 et les tubes 12 ;
de là ce gaz passe sous forme d'alimentation contenue de gaz d'huile de grande valeur calorifique de l'ensemble du générateur, par le collecteur annulaire 7 et le tuyau 23 dans le scrubber et finalement dans les conduites de gaz.
Il faut noter que bien que la vapeur d'eau soit amenée en jets continus et' ''l'huile à intermittences, ainsi qu'indiqué ci-dessus, il est avantageux d'assurer un surplus de vapeur d'eau, car l'expérience des Inven- teurs leur a montré qu'avec le générateur de gaz d'huile de l'invention, la quantité de vapeur d'eau initiale a peu d'importance sur la qualité du gaz, car apparemment les hydrocarbures se combinent avec une quantité définie d'hydrogène provenant de la vapeur d'eau dissociée, et le surplus de vapeur est enlevé et est condensé dans le scrubber, De plus il est désirable de maintenir un sur- plus de vapeur d'eau dans le but d'entourer l'huile
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pulvérisée disposée centralement et d'agir comme moyen de transport pour cette huile,
afin que l'huile n'entre pas directement en contact avec les parois des tubes de cor- nue, de sorte que le procédé peut être mis en oeuvre ef- fectivement de manière continue. sans formation de carbone sur les parbis des tubes de cornue. Le surplus de vapeur d'eau aide aussi à empêcher le dépôt de carbone dans les cornues.
On donnera ci-dessous un example particulier de la mise en oeuvre du procédé, mais il faut noter que l'in- vention n'est pas limitée aux proportions, etc.. données . dans cet exemple.
.De l'huile, telle que du pétrole par exemple, est pulvérisée et est introduite à intermittences avec une alimentation continue de jets de vapeur d'eau dans les tubes 12, et le générateur de gaz d',huile est chauffé dans une mesure telle que la température autour des cor- nues 6 est de 871 à 1038 C approximativement.
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