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PROCEDE POUR CONVERTIR, AVEC DE LA VAPEUR D'EAU, DES MELANGES CONTENANT DE L'OXYDE DE CARBONE.
On sait comment produire,par conversion à la vapeur d'eau, à partir de mélanges gazeux contenant de l'oxyde de carbone, des mélanges gazeux assez riches en hydrogène. On sait en outre procéder à cette conversion sous pression accrue en traitant le gaz converti obtenu à une pression assez élevéepar exemple pour éliminer par lavage l'acide carbonique que contient ce gaz ou bien lorsque le gaz converti doit âtre traité sous pression.
Habituellement, la conversion se fait comme suit : la vapeur contenue dans le mélange gaz-vapeur converti est condensée par arrosage direct à l'eau,assez froide. Avec l'ear. assez chaude ainsi obtenue, on arrose le gaz frais qui se présente On ne peut toutefois lui amener ainsi qu'une partie de la quantité de vapeur d'eau nécessaire pour la conversion. Le restant de vapeur d'eau est amené par addition d'une quantité correspondante de vapeur.
Cette façon de procéder présente l'inconvénient qu'il faut de la vapeur d'addition à une pression un peu plus forte que la pression de servide de l'installation de conversion. Surtout quand on veut convertir sous pression accrue, cette vapeur est plus chère que celle qu'on obtient par arrosage du gaz à convertir; en outre il faut, pour produire cette vapeur , une installation de chaudières fonctionnant à la pression nécessaire, laquelle installation, dans beaucoup de cas, doit etre spécialement construite à cette fin.
L'invention a pour but de produire dans l'installation de conversion même la quantité de vapeur d'eau nécessaire pour la conversion.Selon l'invention, on apporte à l'eau en circulation, avant son entrée dans le vaporisateur - où elle entre en contact avec le gaz à convertir - une quantité de chaleur telle que 1-'eau, dans le vaporisateur, cède au gaz à convertir toute la vapeur d'eau nécessaire pour la conversion. A cet effet, l'eau en circulation, venant de l'installation de condensation où elle a refroidi le gaz converti et condensé la vapeur d'eau contenue dans celui-ci, est conduite par
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un réchauffeur dans le vaporisateur.
Pour chauffer le réchauffeur, on peut employer du gaz ou de l'huile et, le cas échéant, l'électricité ou même de la vapeur d'une pression inférieure à la pression de service de la conversion, à condition cependant que la pression de la vapeur employée pour le chauffage soit supérieure à la pression partielle vapeur d'eau nécessaire du mélange gaz-vapeur utilisé pour la conversion envisagée. On peut employer par ailleurs de la chaleur perdue d'autres procédés.
L'invention a l'avantage qu'on peut employer, pour produire la vapeur d'eau nécessaire pour la conversion, des installations particulièrement simples. le coût de production de la vapeur d'eau est ainsi considérablement réduit. Ceci est vtrai surtout pour la conversion sous pression.
Mais dans la conversion sous pression normale ou faiblement accrue, l'invention présente aussi des avantages économiques appréciables.
Les figures 1 à 3 représentent schématiquement trois installations différentes convenant pour le procédé qui fait l'objet de l'invention.
Dans ces figures, 1 est un vaporisateur, 2 un échangeur thermique, 3 un four par contact et 4 un condensateur.
Du vaporisateur 1 ( figure 1), le mélange gaz-vapeur arrive par la conduite 5 dans l'échangeur thermique 2 où. il est porté à la température de réaction avec le gaz converti sortant par la conduite 6 du four par contact 3. Le mélange gaz-vapeur passe alors, par la conduite 7, dans le four par contact 3 où se produit, avec de la vapeur d'eau, la conversion de l'oxyde de carbone en hydrogène et acide carbonique, avec dégagement de chaleur.
Par la conduite 8, le gaz converti arrive, après avoir cédé de la chaleur dans l'échangeur thermique 2, dans le condensateur 4 où. il est arrosé avec de l'eau qui y est amenée, du vaporisateur 1 par la conduite 9 au moyen de la pompe 10. Dans le condensateur 4, de la vapeur d'eau est précipitée des gaz convertis, l'eau d'arrosage étant simultanément échauffée.
Selon l'invention, cette eau d'arrosage est alors amenée, par une conduite 11 et une pompe 12,à un réchauffeur 13 où sa température est élevée au point que l'eau peut, dans le vaporisateur 1 où. elle arrive par la conduite 14., céder au gaz qui entre dans ce vaporisateur par la conduite 15, la quantité de vapeur d'eau nécessaire pour la conversion au four par contact 3. Le réchauffeur 13 est chauffé au gaz. Le gaz et l'air entrent en 16 et les gaz perdus quittent le réchauffeur par la conduite 17.
Le gaz converti sort, refroidi, du condensateur 4 par la conduite 18 pour 4tre retraité ensuite de la manière connue
Dans les installations des figures 2 et 3, le vaporisateur 1, l'échangeur thermique 2, le four par contact 3 et le condensateur 4 sont con- çus et disposés de la même façon qu'à la figure 1. Selon figure 2 toutefois, l'eau en circulation est portée, avec de la vapeur, à la température néces- saire. Au lieu du réchauffeur 13 de la figure 1, il y a un appareil 19 résistant à la pression et pourvu d'une conduite à vapeur chaude 20 et d'une décharge de condensé 21. L'eau en circulation passe dans le serpentin 22 et y est portée à la température nécessaire.
Selon figure 3, l'eau en circulation est portée à la température nécessaire pour la marche du vaporisateur au moyen de gaz chauds qui, par exem- ple, ont préalablement cédé, dans une chaudière à vapeur 23, une partie de leur chaleur. Ces gaz sont amenés à la chaudière à vapeur par la conduite 24 et, de la chaudière à vapeur, ils passent par la conduite 25 dans le réchauffeur 26 qu'ils quittent par la conduite 27. L'eau en circulation à échauffer entre par la conduite 11 dans le corps chauffant 29 pour arriver au vaporisateur par la conduite 14.
EXEMPLE 1
On convertit à l'heure au four par contact 3 de la figure 1, 120000 Nm3 de gaz à l'eau à 18 % de monoxyde de carbone de façon à ramener
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cette teneur à 2.5 %. On obtient ainsi à l'heure 13.800 Nm3 de gaz converti.
Le gaz à l'eau, qui doit être retraité à environ 11 atmosphères, est fourni à la conversion sous une pression de 12 atmosphères. Pour la conversion, il faut environ 12.000 Nm3 de vapeur d'eau à l'heure.
Pour mélanger au gaz à l'eau la quantité nécessaire de vapeur d'eau, on maintient en circulation par le vaporisateur 1, le condensateur 4 et le réchauffeur 13 environ 72 m3 d'eau par heure. L'eau en circulation est portée à environ 165 C dans le réchauffeur 13. En passant par le vaporisateur, elle se refroidit à environ 90 à 100 C. A cette température, elle arrive dans le condensateur 4 où elle se réchauffe à environ 150-155 Co Dans le réchauf- feur 13, sa température est augmentée de environ 10 à 15 encore: à cet effet, il faut une quantité relativement faible, par exemple 600 Nm3/heure, de gaz d'un pouvoir calorifique de environ 1600 kcal/Nm3 ou une quantité correspon- dante d'un gaz d'un pouvoir calorifique autre.
La quantité d'eau consommée par la réaction peut être remplacée de façon continue ou non continue, par exemple par addition d'eau en provenance de la conduite 31.
EXE MP LE 2 :
A la figure 2, on emploie pour chauffer le réchauffeur, de la vapeur d'eau. Si l'on traite la même quantité de gaz à l'eau qu'à l'exemple 1, il faut 1500 kg/heure de vapeur d'eau à 8 atmosphères.
EXEMPLE 3 :
Le fonctionnement du réchauffeur pour l'eau en circulation est particulièrement économique si on emploie pour chauffer le réchauffeur, des gaz perdus provenant par exemple d'une installation de chaudières à vapeur ou d'une chaudière à récupération de chaleur perdue selon figure 3, gaz qui sont alors amenés au réchauffeur à environ 300 à 400 C. De cette façon, on peut par exemple utiliser encore de la chaleur contenue dans le gaz à l'eau nécessaire pour le procédé, après passage par une chaudière à récupération de chaleur perdue. On peut de même facon utiliser de la chaleur de gaz qui sont passés par une dissociation de méthane.
REVENDICATIONS.
1 - Procédé pour convertir, avec de la vapeur d'eau, des mélanges gazeux contenant de l'oxyde de carbone, en vue d'obtenir de l'hydrogène, particulièrement sous pression accrue, caractérisé par le fait que toute la quantité de vapeur d'eau nécessaire à la conversion est produite dans l'installation de conversion même de telle manière qu'il est donné à l'eau précipitée dans un condensateur et ramenée en circuit à un vaporisateur, avant son entrée dans ce vaporisateur, une chaleur telle de source extérieure que l'eau cède dans le vaporisateur au mélange gazeux qui y passe la quantité de vapeur d'eau nécessaire.