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L'invention concerne un procédé pour la production, oins faire usage de ca#alyseurs, de gaz de synthèse par combustion partielle avec l'oxygène d'hydrocarbures obtenus par vaporisa- tion de fractions; de pétrele ou par vaporisation partielle du pétrole brut.
Le brevet princ@cal a pour objet un procédé pour la produc- tion de gaz de synthéss (CO et 1-;,) à partir d'hydrocarbures aliphatiques gazeux non dilués avec des gaz inertes ou de la vapeur, par la combustion partielle avec 11 oxygène, avec mélange
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préalable à 3'extérieur et introduction du mélange des deux gaz dans un four ou chambre de réaction, caractérisé essentiellement par le fait que ce mélange intense est obtenu, d'une façon uniforme, par la rencontre des deux courants gazeux ayant des composantes efficaces des énergies cinétiques pratiquement égales entre elles (étant entendu que ces composantes sont définies comme mentionné dans le brevet principal) et que 1-'or,
opère avec une chambre de réaction ne contenant pas decatalyseurs etàde* températures inférieures à 1.000 C. Le brevet principal concer- ne aussi un brûleur pour la mise en oeuvre de ce procédé, carac- térisé essentiellement par un prémélangeur capable de mélanger d'une façon rapide et uniforme les deux gaz en question, et par un tuyau d'évacuation refroidi à l'eau.
Il a maintenant été découvert, et cela forme l'objet de la présente invention, que le procédé de combustion partielle avec l'oxygène, sans vapeur et sans catalyseur, décrit pour le méthane et pour les hydrocarbures aliphatiques gazeux dans le brevet principal, ainsi que le brûleur, peuvent également être appliqués, en obtenant toujours des gaz de synthèse pratique- ment sans formation de noir de fumée, si l'on effectue la combus- tion partielle de mélanges d'hydrocarbures obtenus par vapori- sation moyennant chauffage de certaines fractions du pétrole ou par vaporisation partielle moyennant chauffage du pétrole brut.
Du point de vue du schéma d'opération, le,procédé ne diffère pas de celui dans lequel on traite du gaz naturel ; les points essentiels sont toujours le mélange interne des vapeurs de départ avec l'oxygène comburant, l'absence de diluants, l'absence de catalyseur, le type de brûleur (soit au point de vue des principes de construction, soit au point de vue des dimensions du brûleur proprement dit et du mélangeur), et la température de sortie du four de combustion partielle est du même ordre de
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grandeur.,
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Le présent procédé cependant est caractérisé essentielle" ment par un .mélange préalable très intime, hors de la chambre de réaction, des vapeurs et des gaz de réaction, obtenu par la rencontre des courants gazeux, de sorte que les composantes effi- caces des énergies cinétiques des deux gaz,
c'estàdire les portions des énergies cinétiques des débits gazeux qui se rppor- tant aux composantes de direction opposée des vitesses des deux gaz de réaction soient égales et,de préférence, de l'ordre de grandeur qui correspond, pour le méthane, à 100-200 Kgm/Nm3 de CH4 sur la base de la formule :
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Les vapeurs et l'oxygène sont mélangés au préalable et introduits dans le four de réaction xxxx au moyen d'un eu plu- sieurs brûleurs:
, chacun de ceux-ci se composant d'un mélangeur etd'un tuyau d'écoulement. L'opération de mélange doit être basée sur la rencontre des deux courants gazeux à mélanger et la direction des deux courants doit pouvoir assurer une valeur élevée de la composante de la vitesse utile pour la rencontre et, par conséquent, pour la pénétration réciproque de ces courants.
En outre on doit réaliser deux courants extrêmement minces, afin
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d'atteindre facilement une composition microscopiquement uniforme du courant mélangé, pendant le passage à travers' le mélangeur- brûleur. ' Cornas déjà signalé ci-dessus, même dans le présent cas',
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u'eet..à,-di!O,9 en partant des fractions de pétrole vaporisées ou des hydrocarbures à l'état gazeux obtenus par vaporisation
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partielle du pétrole brut en question, il petit y avoir'de petites qU3.!'.ttÓs {la, inoir de fumée, de P or4e de ,-: g/Nm3, dai'i;I le quantités tlo noir fumée, l'ordre l-li g/Nm , â&m le gaz ,t1!aJlsforr..r:é lesquelles n'influe:
cependant pas sensiblement . 1 1 lSf3 bilans thermiques e,p:'p1'l4,raux, 'let que .' ax'Teut éliminer par
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filtration, Même ces petites quantités peuvent être évitées en augmentant le rapport oxygène : gaz à transformer (toujours dans les limites indiquées, 0,5-0,8, qui sont valables dans tous les cas), à condition d'accepter un rendement inférieur en H2 + CO.
Le schéma et les appareils décrits dans le brevet principal doi- vent être complétés par un évaporateur, dans lequel la fraction de pétrole ou le pétrole brut est chauffé jusqu'à la température finale de distillation (par exemple aux dépens d'une partie de la chaleur sensible du gaz transformé).
Le présent perfectionnement concerne le traitement de frac- tions de pétrole distillant d'une façon pratiquement colleté, sans qu'il se produise des pyro-scissions avec des dépôts de car- bons libre (c'est-à-dire que pratiquement leur point final de distillation ne soit pas supérieur à 320 C environ), ou même les fractions qui, tout en distillant complètement à des températures supérieures, peuvent cependant être partiellement vaporisées par chauffage jusqu'à 300-350 C, en laissant un résidu purgeable et sans produire en tout cas des dépôts de carbone libre, comme par exemple le pétrole brut.
Le résidu purgeable est constitué par une huile combustible utilisable dans d'autres buts ("fuel oil" pour-chauffage). On peut par exemple utiliser les fractions suivantes : 1. Essence: densité 0,677 kg/dm3 - Point final de distillation 122 C 2. Naphte: densité 0,771 kg/dm3 - Point final de distillation 215 C 3. Kérosène: densité 0,80 kg/dm3 - Point final de distillation 320 C Exemple..
En employant par exemple du kérosène comme dans le point 3, ayant les caractéristiques suivantes:
Composition carbone 84 % en poids, hydrogène 16 % en poids, pouvoir calorifique supérieur 11.200 kcal/kg, et'en introduisant de l'air enrichi en oxygène dans le rapport :
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- 02 total : 0,82 Nm3/kg de kérosène, débit 164 Nm3/h, - 02 pur : 0,71 Nm3/kg de kérosène, débit 142 Nm/h, - air : 0,55 Nm3/kg de kérosène, débit 110 Nm3/h, et en opérant dans les conditions suivantes : débit de ké rosène 200 kg/h, température-.- d'entrée dans le four de combustion partielle : 320 C température de sortie du four de combustion partielle :
9500 C, on obtient un gaz transformé ayant les caractéristiques suivantes':
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\ 46,7 % en vol.
CO 41,3 % Il ri 00a 0,5 % tt " N 11,4 % t t1 C-1Í4 0,1%" " 100,0 % Volume total de gaz transforma: 3,75 Nm3/kg de kérosène, 750 Nm3/h.
Volume H2+C0: 3,25 Nm3/kg de kérosène, 650 Nm3/h.
Température des gaz à la sortie du four: 9500 C (si les gaz intro- duits ont été chauffés au préalable à 320 C).
Mélangeur-brûleur du type à hélice (voir fig. 6 du brevet prin cipal) ayant les données caractéristiques suivantes : Volume de la chambre de mélange: 1.600 cm3.
Vitesse axiale du mélange: 35 m/sec.
Energie cinétique relative à la composante efficace des deux cou- rants gazeux (égale pour tous les deux) 200 Kgm/kg de kérosène.
Vitesses tangentielles correspondantes : kérosène : 63 Nm3/sec. oxygène : 48 Nm3/sec. ce qui correspond aux vitesses effectives suivantes : kérosène (à 320 C et 1,1 ata) 124 m/sec. oxygène (à 70 C et 1,1 ata) 56,5 m/sec.
Angle de rencontre des deux courants gazeux dans le plan hori- zontal :