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Publication number: BE489995A
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Description


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    "Procédé   et appareil pour la production de gaz de synthèse en partant d'hydrocarbures aliphatiques gaz eux et d'oxygène" 
On   connaît,   le procédé pour obtenir, par oxydation en par- tant d'hydrocarbures aliphatiques gazeux, ce que l'on appelle le "gaz de synthèse", c'est-à-dire des mélanges essentiellement cons- titués par de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène dans le rapport requis pour le but auquel ils sont destinés (synthèse du méthanol ou d'hydrocarbures, ou synthèses de l'ammoniaque, après une éven- tuelle conversion partielle au moins, en hydrogène, de l'oxyde de carbone présent). 



   Dans ce cas, la transformation des hydrocarbures aliphatiques contenus par exemple dans le gaz naturel ou dans les sous-produits du traitement du pétrole, se réalise ordinairement au moyen de vapeur d'eau en présence d'un catalyseur, c'est-à-dire qu'elle est 

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 basée sur des réactions du type : 
CH4 + H2O = CO + 3H2 
Cette réaction est toutefois fortement endothermique et pour qu'elle ait lieu, il faut fournir de la chaleur externe, en ef- fectuant la réaction   même   à une température voisine de 800 C. 



  L'appareillage nécessaire est par conséquent compliqué et coûteux. 



   Les inconvénients mentionnés ci-dessus sont éliminés par le procédé selon la présente invention pour la production de gaz de synthèse en partant d'hydrocarbures aliphatiques gazeux et d'oxy- gène, lequel procédé est caractérisé en ce que la réaction s'ef- fectue sans addition de chaleur externe et sans introduction de vapeur d'eau, en effectuant dans un premier stade une combustion partielle des hydrocarbures, ou des gaz qui les contiennent, avec de l'oxygène et/ou de l'air et en faisant réagir ensuite le mélange gazeux ainsi obtenu en présence de catalyseurs au nickel, cette réaction catalytique ayant lieu aux dépens de la chaleur dévelop- pée dans le premier stade. 



   Toujours selon l'invention, la combustion partielle des hydro- carbures s'effectue, de préférence, avec un léger excès d'oxygène par rapport à la quantité   stoechiométrique   requise pour obtenir exclusivement un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène, cet excès atteignant 10% au maximum. 



   En considérant, pour la simplicité et à titre d'exemple seu-   lement,   que l'hydrocarbure à convertir soit le méthane, le pro- cédé selon l'invention est basé sur la réaction fondamentale : 
2CH4 + O2 = 2CO + 4H2 (I) qui est toutefois accompagnée par les réactions : 
 EMI2.1 
 CE4 + 2 2 = 0 2 ... atr2   (II) GH4 + EgO = CO + 2H2 (III) CE4 + 0 2 200 + 2tI2 (IV) Parmi ces réactions, la (I) et la (II) sont   exothermiques   

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 tandis que la (III) et la (IV) sont endothermiques et ont donc lieu, suivant l'invention, aux dépens de la chaleur sensible des gaz produits par les deux premières. 



   Cornue il a déjà été signalé, la quantité d'oxygène à em- ployer pour la combustion partielle est calculée d'après la réaction (I), avec un léger excès destiné à compenser l'exigeance du bilan thermique de l'appareillage; cependant, comme aussi la réaction (II) a lieu simultanément, il s'ensuit qu'une partie des hydrocarbures, dans le cas particulier envisagé, le méthane n'aura pu réagir avec l'oxygène et, se trouvant en présence des produits des deux premières réactions, donnera lieu aux réactions secondaires (III) et (IV), dont la dernière est   catalytiquement   accélérée par rapport à la réaction (III), dans le but d'obtenir une plus haute valeur du rapport H2: CO. 



   L'invention concerne aussi un appareil pour la réalisation du procédé susdit, caractérisé par deux chambres fonctionnelle- ment distinctes, dans la première desquelles (four) s'effectuent les réactions (1) et (II) à l'aide de brûleurs disposés, de façon à provoquer une turbulence adéquate dans le gaz de réaction, tandis que dans la deuxième (réacteur) se produisent les réactions (III) et   (IV)   en présence d'un catalyseur convenable. 



   L'invention sera décrite ci-après d'une façon plus détaillée avec référence au dessin annexé, qui représente schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de   l'apparei   pour la réalisation du procédé. 



   Dans ce dessin, la Fig. 1 montre une vue en coupe verticale de l'appareil, et la   Fig. 2   montre une vue en coupe horizontale du four de combustion du dit appareil, suivant la ligne I-I de la Fig. 1. 



   Dans la Fig.l, le mélange d'hydrocarbures aliphatiques (ou de gaz qui les contiennent) provenant de a, et d'oxygène (ou d'air, suivant que la présence d'azote est désirée, ou non, 

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 dans les produits finalement obtenus), provenant de b, est brûlé dans le four 1 par les brûleurs 4 agencés de façon telle que les jets respectifs, en agissant l'un sur l'autre, créent la turbulence des gaz de réaction, symbolisée en 5. 



   Le mélange de gaz partiellement brûlés, qui est ainsi obtenu, passe ensuite dans le réacteur 2, contenant le catalyseur 3, où    a lieu la conversion finale ; gaz de synthèse résultant se dé-   charge par 6. 



   La chaleur sensible contenue dans le gaz de synthèse déchar- gé peut évidemment êtreutilisée pour le pré-chauffage des gaz, ou des mélanges gazeux entrant, et la section de l'appareil peut présenter un profil quelconque, les chambres 1 et 2 pouvant par exemple aussi être disposées l'une à côté de l'autre dans le sens horizontal, au lieu   d'être   agencées comme illustré au dessin annexé . 



   Le procédé et l'appareil selon l'invention conviennent non seulement au traitement du méthane obtenu d'une façon quelconque (par exemple du méthane obtenu par fractionnement du gaz de fours à coke), mais aussi d'autres hydrocarbures aliphatiques gazeux, comme par exemple ceux obtenus des gaz naturels, du gaz de fours à coke non fractionné ou des sous-produits de la distillation du pétrole. 



   Parmi les avantages offerts par le procédé et par l'appareil selon la présente invention, par rapport à ceux connus jusqu'à présent, il faut signaler surtout la possibilité de convertir les hydrocarbures, sans apport de chaleur et sans addition de vapeur, avec de l'oxygène ou de l'air seulement, ainsi que l'extrême simplicité et maniabilité de l'appareillage, dues au fait que l'ensemble des réactions a lieu avec une cession de chaleur dont la valeur, liée au bilan thermique de l'appareillage même, est réglée par le réglage convenable de l'oxygène en excès.

Claims

REVENDICATIONS.

1 - Procédé pour la production de gaz de synthèse en partant d'hydrocarbures aliphatiques gazeux et d'oxygène, caractérisé en ce que la réaction est conduite sans apport de chaleur externe et sans introduction de vapeur d'eau, en effectuant dans un pre- mier stade la combustion partielle des hydrocarbures, ou des gaz qui les contiennent, avec de l'oxygène et/ou de l'air, et en faisant réagir ensuite le mélange gazeux ainsi obtenu en présen- ce de catalyseurs connus, cette réaction catalytique ayant lieu aux dépens de la chaleur développée dans le premier stade du procédé.

2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la combustion partielle des hydrocarbures, ou des gaz qui les contiennent, s'effectue avec un léger excès d'oxygène par rapport à la quantité stoechiométrique requise pour obtenir exclusivement un mélange d'oxyde de carbone et d'hydrogène, cet excès atteignant 10% au maximum.

3 - Procédé selon la revendication 1 ou , caractérisé en ce que les hydrocarbures aliphatiques, ou les gaz qui les con- tiennent, ainsi que l'oxygène et/ou l'air, sont préchauffés aux dépens de la chaleur sensible du gaz de synthèse produit, après quoi ils sont introduits dans le four de combustion de façon telle qu'ils provoquent une forte turbulence de la masse gazeuse.

4 - Appareil pour la réalisation du procédé selon les re- vendications précédentes, caractérisé par deux chambres fonc- tionnellement distinctes, dont la première constitue le four pour la combustion partielle du mélange gazeux, et la deuxième le réacteur contenant le catalyseur pour la réaction finale des gaz de combustion, les dites chambres étant disposées contiguës l'une à l'autre et formant un seul ensemble. <Desc/Clms Page number 6>

5 - Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le four est muni d'injecteurs agencés de façon à favoriser l'homogénéité et la turbulence du mélange gazeux soumis à la combustion partielle.