<Desc/Clms Page number 1>
procédé de fabrication d'hydrocarbures liquides en partant de combinaisons gazeuses du carbone.
Le problème actuellement si important de fabriquer des hydro- carbures liqqides en partant de tous gaz techniques ou naturels- contenant du carbone - tels que gaz de terre et gaz de puits, ainsi que gaz de gueulard, gaz de gazogène et gaz à l'eau - n'a pu jusqu'ici être résolu d'une manière satisfaisante. Il existe bien des procédés, tels que le procédé Fischer-Tropsch de synthèse de la benzine ou le procédé de polymérisation, qui obtiennent des hydrocarbures liquider,en partant de combinaisons gazeuses de carbone. Cependant ni l'un ni l'autre des procédés actuels n'est en mesure d'atteindre le but poursuivi en partant de gaz techni- ques ou naturels, composés de mélanges de différentes compositions et de concentrations variables, en une seule opération et sous rendement économique.
La raison, dans le procédé catalytique, en est que, par suite de l'action spécifique des catalysateurs, on ne peut partir de produits de départ ou compositions quelconques,
<Desc/Clms Page number 2>
mais qu'on doit au contraire partir de gaz exactement réglés et purifiés à fond (gaz de synthèse). Dans les procédés de polyméri- sation par contre, on ne peut guère transformer que des hydro- carbures non saturés, de sorte que l'oxyde de carbone et le métha- ne doivent d'abord se séparer et que les hydrocarbures saturés homologues du méthane, doivent d'abord être déshydrogénés en com- binaisons non saturées.
Alors donc que pour la solution du problème posé, il fallait jusqu'ici toujours passer par plusieurs processus de travail, il a été trouvé ce fait surprenant qu'il existe des conditions sim- ples sous lesquelles des hydrocarbures saturés, tels que le mé- thane et ses homologues en mélange et ensemble avec d'autres mé- langes de gaz techniques et naturels contenant des composants car- bonés, peuvent être transformés en hydrocarbures liquides en une seule opération, sans catalysateurs, et sous rendements intéres- sants, sans tenir compte des différences de composition qualita- tive et quantitative.
Ces conditions reposent sur une nouvelle combinaison des qua- tre points suivants, désignée ci-après comme combinaison de base :
1. La réaction est effectuée en présence de quantités dé- terminées d'eau ou de vapeur d'eau, de préférence 40 à 4000 gr. par m3 de gaz.
2. La réaction est effectuée entre des limites déterminées de température, de préférence entre 100 et 5000 C.
3. On maintient une durée déterminée de chauffe, de préfé- rence moins de 1800 secondes y compris le temps d'amenée à la température voulue.
4. La réaction est effectuée en présence de substances liant l'hydrogène, telles qu'oxygène libre, oxydes métalliques ou leurs sels, oxydes de carbone ou hydrocarbures non saturés tels qu'oléfine ou acétylène.
Il peut en outre être adéquat, dans certains'cas, d'effec- tuer la réaction sous pression élevée.
Il est à noter, comme très important, qu'un résultat n'est
<Desc/Clms Page number 3>
assuré que si les quatre conditions de la combinaison de base sont réalisées. En particulier, il est indispensable, bien que dans la plupart des cas de l'eau se forme pendant la réaction, que déjà au début les quantités minima d'eau nécessaires soient ajoutées.
D'autre part, il existe pour l'eau à ajouter une limite supérieure qui, si elle est dépassée, fait tomber très fortement le rende- ment. Il est à remarquer que l'eau peut évidemment être ajoutée sous forme liquide ou sous forme de vapeur, ou finalement sous forme de substances cédant de l'eau, qui cèdent cette eau à haute température - par exemple sous forme de phosphates, sels métalli- ques hydratés, silicates- contenant de l'eau. Quand on ajoute ces silicates, on a en outre l'avantage que la surface de réaction existant dans la chambre de réaction est agrandie ;cet effet peut cependant aussi être obtenu par l'ajoute de substances ne cédant pas d'eau, telles que l'asbeste chauffé. au rouge, la cha- motte, l'acide silicique, le kieselguhr, l'argile.
Il est également de grande importance pour la marche du pro- cessus chimique de maintenir les températures et les durées de réaction. Il est à remarquer à ce sujet que pour chaque mélange de gaz, la durée de chauffage nécessaire à la transformation dé- pend de la température choisie. Ainsi, on peut par exemple détermi ner une transformation d'un mélange gazeux contenant du méthane en chauffant lentement à 2500 ou rapidement à 350 . Le type des produits obtenus dépend ici dans une large mesure de la tempéra- ture choisie et de la durée de chauffe s'y rapportant, de telle sorte qu'un optimum bien net existe pour la formation d'hydrocar- bures liquides. Si l'on chauffe trop lentement ou trop vite, la transformation désirée ne se produit pas.
L'optimum se trouve dans une zone bien déterminée qui est régie par les conditions de la combinaison de base.
La quatrième condition de la combinaison de base doit se comprendre en ce sens qu'à des gaz ou des mélanges de gaz dans lesquels dans la synthèse d'hydrocarbures plus élevés, de l'hydro-
<Desc/Clms Page number 4>
gène devrait être libéré, donc, par exemple dans la fabrication de benzol en partant de méthane, il faut ajouter des matières qui absorbent, fixent cet hydrogène devenu libre, ou au moins des par- ties de cet hydrogène. Dans ce but, on peut employer l'oxygène, des substances contenant de l'oxygène, ainsi que des hydrocarbures non saturés. Mais aussi des gaz à l'eau, dont la teneur en hydro- gène serait trop élevée pour obtenir des hydrocarbures déterminés, peuvent être rendus de cette manière plus pauvres en hydrogène.
Cette mesure est indispensable du point de vue énergétique.
Si particulièrement des gaz doivent être transformés en hydrocar- bures liquides, dont l'énergie libre est plus grande que celle des matières de départ, ce qui se présente par exemple toujours dans le cas du méthane dans les conditions de la combinaison de base, il faut bien amener de l'énergie. Ce besoin en énergie n'est satis- fait que si dans l'espace de réaction sont réalisées simultanément des réalisations, par exemple la formation d'eau en partant de gaz riches en hydrogène, et d'oxygène dont le besoin énergétique est fortement négatif, donc qui, en se réalisant, cèdent de l'énergie.
Agissent à ce point de vue très favorablement des additions de matières qui participent à la réaction même avec de l'hydrogène existant, combiné ou libre, par exemple l'oxyde de carbone, l'olé- fine ou l'acétylène qui, non seulement rendent possible la trans- formation de méthane en hydrocarbure liquide par l'absorption d'hy- drogène, mais encore sont enrobées, combinées dans les hydrocarbu- res liquides en formation et de ce fait agissent pour augmenter le rendement total en hydrocarbures liquides.
Comme par le nouveau procédé le méthane peut être transformé de la manière décrite en hydrocarbures liquides, il va de soi que des catalysateurs qui en eux-mêmes favorisent la formation de mé- thane et qui, dans tous les autres procédés antérieurs, devaient être soigneusement proscrits, ne nuisent d'aucune façon à l'inven- tion et que, suivant la composition plus précise du mélange, ils peuvent même entraîner une amélioration du rendement.
<Desc/Clms Page number 5>
Evidemment, on peut combiner à la combinaison de base d'au- tres catalysateurs que ceux formant du méthane. Il s'est révélé à ce sujet que des métaux, des oxydes et sels tels que FeCI3, Feso, NiCI2, CrCl3, CuCI2, NaCl et l'urée peuvent agir très avantageuse- ment dans ce sens. Une combinaison de catalysateurs positifs et né- gatifs est recommandable dans certaines conditions. Comme cataly- sateurs négatifs, conviennent l'azote ou les gaz à teneur en azote, par exemple les oxydes d'azote ; ils ont une action favorable grâ- ce à leur action freinante sur la décomposition d'hydrocarbures élevés formés. Cependant, il faut noter que, comme particularité de l'invention, un emploi de catalysateurs n'est pas fondamentale- ment nécessaire.
De ce qui précède, on comprend que des mélanges de gaz conte- nant des hydrocarbures et des oxydes de carbone, donc par exemple des mélanges de gaz de puits et de gaz à l'eau peuvent être trans- formés en une seule opération en hydrocarbures liquides par le pro- cédé de l'invention. Ceci constitue également un perfectionnement important par rapport à tous les procédés actuellement connus. Il est remarquable que les gaz techniques et naturels employés ne doivent être soumis à aucune espèce de purification. Il apparaît même que des matières qui, dans le procédé de synthèse Fischer- Tropsch (procédé aux catalysateurs métalliques) agissent si nuisi- blement qu'elles doivent être écartées autant que possible même. à frais élevés (par exemple les combinaisons du soufre) agissent ici au contraire favorablement.
Dans la transformation de tels mélanges de types différents, pour une composition correspondante des gaz de départ, on peut obtenir à volonté aussi bien des hydro- carbures non saturés que des mélanges d'hydrocarbures non saturés et saturés, ou des combinaisons oléfiniques ou des matières éner- gétiques résistant aux chocs.
Le nouveau procédé est.supérieur aux procédés connus au point de vue rendement. Il s'est révélé. à ce sujet que non seulement les quantités de matières produites, mais aussi l'encombrement et la durée sont beaucoup plus favorables.
<Desc/Clms Page number 6>
En résumé, on peut affirmer que le nouveau procédé comporte un grand nombre de caractéristiques nouvelles, inconnues à ce jour, dont la conséquence est toute une série de progrès techni- ques inattendus et surprenants.
REVENDICATIONS.
1. Procédé de fabrication d'hydrocarbures liquides en par- tant de méthane, éthane, propane, caractérisé en ce qu'un mélange, renfermant les combinaisons citées, est amené en réaction à des températures comprises entre 100 et 5000 C. et est maintenu à ces températures pendant une durée qui comporte moins de 1800 se- condes y compris le temps pris pour arriver à ces températures, sous la condition simultanée d'effectuer la réaction en présence de quantités d'eau de préférence de 40 à 4000 gr. par m3 de gaz et d'effectuer la réaction en présence d'oxygène libre, d'oxydes de carbone, d'hydrocarbures non saturés, d'oxydes métalliques et de leurs sels comme matières fixant l'hydrogène.