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" Synthèse de Fischer perfectionnée". :
La présente invention concerne la production de constituants hydrocarburés à poids moléculaire relativement éle- vé par un procédé comprenant l'hydrogenation de composés oxygé- nés du carbone. L'invention concerne plus particulièrement une méthode perfectionnée pour faire fonctionner la zône de réaction, qui comprend le passage vers le haut des gaz de synthèse et du catalyseur pulvérulent en suspension à travers la zone de réaction, et l'introduction dans la zone de réaction d'une partie remise dans le cycle du produit condensé, de préférence dans un certain nombre d'étages.
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Il est bien connu dans le métier de produire des constituants hydrocarbures contenant plus d'un atome de carbone dans la molécule par hydrogénation de composés oxygénés du car- bone. Cette réaction est communément connue comme étant la. réac- tion de synthèse de Fischer. Dans des procédés de ce genre, les gaz d'alimentation comprenant des composés oxygénés de carbone et de l'hydrogène, passent travers une zone de réaction conte- nant un catalyseur convenable, dans des conditions propres à hydrogéner des composés oxygénés de carbone pour produire des constituants à points d'ébulition élevé.
Quoique une large gamme de substances puisse être utilisée comme catalyseur, les cataly- seurs habituellement employés sont des métaux du groupe du fer, tel que le fer, le cobalt etle nickel, portés sur des supports convenables tels que du @iealgu@r ou de la terre de diatomées.
Les températures de la réaction varient également considérable- ment et dépendent dans une certaine mesure du catalyseur particu- lier employéet du caractère des gaz de synthèse amenés. La réac- tion peut être conduite moyennant l'emploi d'une température de l'ordre d'environ 300 F à, environ 700 F.l Cependant la pratique courante consiste à effectuer la réaction à une température de l'ordre d'environ 360 F à environ 410 F.
Dans ces réactions il est essentiel, pour assurer un rendement satisfaisant du produit désiré, que la température de fonctionnement soit soigneusement réglée de telle manière qu'ellene s'écarte pas sensiblement de la température de fonctionnement déterminée à l'avance. Il est donc très désirable, par exemple, de régler la réaction de telle manière que la température ne s'écarte pas d'environ 10 F de la température de fonctionnement désirée déterminée à l'avance.
Pour maintenir ce réglage de fanon positive, diverses proposi- tions ont été faites. On a par exemple proposé que la température soie réglée par absorption de la chaleur exothermique impliquée comme chaleur sensible du catalyseur. On a également proposé que la chaleur de/réaction soit éliminée à travers les parois latérales de la chambre de réaction par circulation d'un fluide de refroidissement à l'extérieur des parois. On a maintenant dé-
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couvert un procédé perfectionné pour le réglage des réactions exothermiques de ce genre. Suivant l'invention, la réaction est conduite moyennant l'utilisation d'un catalyseur pulvérulent en suspension dans des conditions dans lesquelles un fluide de re- froidissement est introduit, de préférence dans un certain nom- bre d'étages, dans la zone de réaction.
Une adaptation particu- lièrement désirable de l'invention comprend la remise en circula- tion d'un catalyseur fluide pour régler la température dans la réaction et l'emploi, conjointement avec ceci, de l'injection d'un fluide de refroidissement, de préférence dans un certain nombre d'étages. Le procédé suivant l'invention peut être faci- lement compris si on se reporte au dessin annexé représentant une forme de réalisation de l'invention.
Si on se reporte spécialement au dessin, il est supposé en vue de la description que les gaz de synthèse fournis comprennent des composés oxygénés du carbone et de l'hydrogène, et que la réaction est conduite dans des conditions propres à produire des hydrocarbures à point d'ébullition compris dans les limites des points d'ébullition de combustibles pour moteur. Les gaz de synthèse fournis, comprenant des composés oxygénés du car- bone et de l'hydrogène, sont introduits dans le système par la conduite 1, passent à travers la zone d'échange de chaleur 2, à travers la zone de rechauffage 3 et sont ensuite introduits dans le fond de la zone de réaction 4, un catalyseur pulvérulent en suspension, destiné à catalyser la réaction, est introduit dans les gaz par la conduite 5 et les dispositifs 6, destinés à maintenir la pression sur le catalyseur.
Ces gaz montent à travers la zone de réaction 4 dans laquelle les conditions de température et de pression sont destinées à assurer la formation' de constituants hydrocarbures contenant plus d'un atone de car- bone dans la molécule. Les produits de réaction, avec les gaz qui n'ont pas réagi et le catalyseur, sont éliminés à la partie
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supérieure de la zone de réaction par le conduite 7 et passent en série @ travers les séparateurs de catalyseur 9, 10 et !1. Le catalyseur est séparé dans ces séparateurs, et reporé àla tré- mie principale pour catalyseur 12, par les conduiter 13, l@ et 13.
Les gaz de réaction sont extrait, du séparateur 11 par la conduite 16 et passent vers une zone de précipitât:) on 17 dans laquelle les dernières traces de catalyseur sont séparées des gaz et enlevées par @a conduite la. Les gaz exempts de cataly- seur passent à travers la zone d'échange de chaleur 2 au moyen de la conduite 18 ou peuvent passer directement vers le refroi- disseur 19 par la conduite 20. Les gaz refroidis passent dans le séparateur 21 dans lequel les gaz non condensés sont éliminés par la conduite 22 et de préférence remis dans le cycle avec des gaz de synthèse frais vers la zone de réaction.
Pour éviter la concentration des constituants inertes dans le système, une partie de ces gaz peut être retirée du système par la conduite 30. Le condensat est enlevé de la zone de séparation 21 par la conduite 23 et il passe dans un séparateur à basse pression. Les vapeurs sont enlevées de la zone de séparation 24 par la condui- te 25 tandis que le produit liquide est enlevé par la conduite 26 et passe vers la zone de distillation 27. Les conditions de température et de pression sont réglées dans la zone 27 DOUX' en- lever par les conduites 28, 29 et 30 les fractions se trouvant dans les limites de points d'ébullition désirées.
Suivant ]'invention, une partie du. produitcon- densé est remise dans le cycle vers la zone de réaction et est de préférence introduite dans un certain nombre d'étages. Ceci est obtenu par le fait qu'on retire une partie du produit de la. zone de séparation 21 par la conduite 51 ou de la zone de sépa- ration 24 par la conduite 32. Ce produit est introduit dans la zone de réaction 4 par la conduite ±3 et la pompe 34.
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Suivant une variante préférée de l'invention, on a proposé d'introduire ce produit dans la zone de réaction 4 en un certain nombre d'étages par les conduites 55, 36,37, 38, 39, 40 et 41, respectivement. Une variante particulièrement désirable de l'invention consiste à séparer la fraction ayant un point d'ébullition immédiatement inférieur à la température de réaction. Ceci est obtenu par la séparation d'une partie du produit éliminé par la conduite 29 et l'introduction de cette fraction, comme on l'a décrit, par la conduite 42. La fraction désirable comprend les constituants les plus lourds du produit bouillant en-dessous de la température de la réaction.
En géné- ral, il est désirable que le produit ajouté à la zone de réac- tion, comme on l'a décrit, ait un point d'ébullition final de 5 à 10 en-dessous de la température maintenue dans la zone de réaction.
Le procédé suivant la présente invention peut varier dans de larges limites. L'invention consiste essentielle- ment en le passage vers le haut à travers une zonde de réaction, de gaz de synthèse qui contiennent en suspension un catalyseur pulvérulent et en l'injection dans cette zonde de réaction d'un liquide de refroidissement, de préférence dans un certain nom- bre d'étages. Le procédé peut être adapté à une réaction quel- conque dans laquelle de la chaleur exothermique est dégagée et dans laquelle un catalyseur pulvérulent en suspension est em- ployé. L'invention est toutefois particulièrement applicable dans une réaction de synthèse de Fischer dans laquelle une grande quantité de chaleur est dégagée et dans laquelle il est essentiel que la température soit réglée de manière positive dans des limites étroites de température critique.
La réaction de synthèse de Fischer peut être conduite par l'emploi de cata- lyseurs variés et de températures et de pression de fonctionne- ment usuelles. En opérant comme on l'a décrit, il est possible de faire passer le catalyseur en suspension, vers le haut à
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traver:? la zone de réaction d "mE" monière n7 lis e 'v:irace et en même temps d'éliminer le chaleur exothermique de réaction lors- qu'elle est dégagée.
On comprendra que bien que l'adaptation préfé- rée de l'invention comprenne la remise dans le cycle d'une par- tie du produit, le procédé peut dans certaines conditions être modifié lorsque d'autres liquides tels que l'eau sont intro- duits dans la zone de réaction comme on l'a décrit. Comme on l'a indiqué précédemment l'introduction de liquides dans la zone de réaction est employée de préférence conjointement avec la remise dans,le cycle de catalyseur fluidifié.
R E V E ,Il D IC AT ION S .
1.- Procédé perfectionné pour la production de con- stituants hydrocarbures contenantplus d'un atome de carbone dans la molécule, par. une réaction comprenant l'hydrogénation de composés oxygénés du carbone, qui comprend le passage de gaz de synthèse à travers une zone de réaction et la mise en suspen- sion d'un catalyseur pulvérulent dans ceux-ci, l'élimination des produits de réaction, la condensation de ceux-ci et le renvoi d'une partie du condensât vers la zone de réaction.