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Les dispositifs connus pour la transformation d'hydrocarbures Gazeux ou liquides (par exemple le butane ou autre produit analogue, le pétrole ou ses résidus) ne présentent qu'une enceinte de réaction dans laquelle après chauffage de cette dernière à la température nécessaire, les hydrocarbures sont transformés, avec de la vepeur d'eau, de l'air ou autres gaz contenant de l'oxygène, en ca.rbures à faible poids moléculaire, (tels que CH4 et CO et en hydrogène. Toutefois, dans de tels dispositif, le déroulement de la réaction ne peut être contrôlé que dif- ficilement pour l'obtention d'un produit final ayant tou- jours la même composition, car des réactions secondaires incontrôlables se produisent.
Entre autre, de grandes 'quan- tités d'aromates, de goudron, etc... et de carbone élémen- taire sous la forme de suie, se forment alternativement pendant la réaction. Ces matières, comme on'le sait, gê- nent le déroulement de la. réaction, réduisent le rendement des produits désirés, et rendent plus difficile l'utilisa- tion ultérieure de ces derniers.
L'invention concerne un dispositif dans lequel la réaction peut être conduire de telle manière que l'on obtient le produit final désiré àvec une composition sen- siblement invariable et que l'on peut éviter, très large- ment,. les réactions secondaires incontrôlables.
Comme on a pu le constater, la transformation d'hydrocarbures s'effectue en deux phases, 1 la. phase de dissociation dans laquelle les hydrocarbures sont dissociés, et, 2 ) la phase de transformation dans laquelle les éléments de la. dissociation de la première phase sont transformés, avec de la vapeur d'eau, de l'air ou d'autres gaz conte- nant de l'oxygène en carbure à faible poids moléculaire CH4 CO et en hydrogène.
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La température nécessaire dans la. phase de disso- ciation est inférieure à celle nécessaire dans la phase de transformation etelle est' d'autant plus basse que le poids moleculaire des hydrocarbures à transformer est plus élevé alors que la.température nécessaire dans la phase de transformatin est, d'autant plus. élevé que le pàids moléculaire des hydrocarbures à transformer est plus grand..,
Dans les dispositifs connus pour la transforma- tion d'hydrocarbures, les phases de dissociation.et de trans- formation sont exécutées simultanément dans une enceinte de réaction unique.
La température dans cette enceinte de- réaction doit être éale à la température de transformation, Pour la. transformation d'hydrocarbures à bas poids moléculai re par exemple le C2H6 cela est sans importance, étant don- né que les températures de dissociation et de transformation sont voisines.
Mais dans le cas d'hydrocarbures à poids mo- léculaire plus élevé ou à poids moléculaire très élevé, pour lesquels la température ae dissociation est bien inférieure à la température de transformation, des réactions secondai- res incontrôlables ont lieu pendant la transformation, en raison du fait que ces hydrocarbures sont directement expo- sés à des températures de transformation élevées, lesdites réactions secondaires prenant de l'ampleur avec la teneur croissante en carbone des hydrocarbures.
C'est la raison pour laquelle l'enceinte de réac- tion est, suivant l'invention, subdivisée en une zone de dis- sociation et en une zone de transformation faisant suite à la précédente, les admissions pour la vapeur d'eau, pour l'air ou pour d'autres Gaz contenant de l'oxygène, étant prévues entre ces deux zones.
Dans un. el dispositif, on peut regler avec pré- cision tant dans la zone de dissociation que dans la zone de transformation, les températures necessaires pour la
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transformation des hydrocarbures, en. un produit final, @@er- miné.
Les hydrocarbures sont exposés après leur dissocia tion avec: de la vapeur d'eau, de l'air ou d'autres gaz contenant'de l'oxygène à la température élevée de: trans- formation On; peut, ainsi éviter', de manimre pornoncée les. réactions secondaires incontrôlables*
Si. 1 'au, doit exécuiter dans le. dispositif des pro- cédés thermo/catlytiques, on dispose dans la. zone de dis- sociation des catalyseurs de. dissociation comportant un excès d'électrons, lesdits catalyseurs présentant ,un pou voir spécifique de dissociation des hydrocarbures et ayant:' la propriété de capturer des électrons sur leurs surfaces de contact et de les restituer ensuite;
ces catalyseurs de dis sociation sont, par exemple, constitués par des éléments purs Al Mg Ca, Zn, Cd, Si, B, Sn Li Ti Be Zr, Mo etc.., ou des mélanges d'oxydes de ces éléments, pris séparément ou en combinaison, et sur ces caralyseurs les hydrocarbures à poids moléculaire élevé sont de préférence dissociés en leur milieuo Les produits résultant de la dissociation sont principalement constitués par des produits de dissociation à 2, 3 et 4 atomes de carbone.
Dans un tel cas, des caralyseurs bifonctionnels de deshydrogénisation, de préférence des métaux lourds, des oxydes métalliques ou des sulfures métalliques sur une subs tance support inerte, par exemple des mélanges de A12 0 et de Si O2 de Mg 0 et de Si O2 doivent être présents' 'dans la. zone de transformation;'ces catalyseurs accélèrent considérablement la vitesse de. réaction du gaz de dissocia- tion produit dans la première phase avec de la vapeur d'eau, de l'oxygène ou des gaz contenant de l'oxygène.
L'évacuation de la zone de transformation et l'ad- mission de la zone de dissociation peuvent être reliées au moyen d'un canal de recirculation des'gaz par lequel une partie du courant du mélange gazeux produit peut être ramenée
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per l'ertremité d'entrée de la zone de dissociation dans l'enceinte de réaction, en vue de l'accroissement de la pression partielle de l'hydrogène dans l'enceinte de réaction.
A l'entre de la zone de dissociation, on prévoit encore des admissions pour l'introduction, dans la zone de dissociation, de vcpeur :l'eau, d'air, ou d'autres gaz conte- nant de l'oxygène, ce qui permet de réduire davantage la formation d'aromates, de' coudrons, etc... ainsi que le dépôt de suie dans la zone de dissociation.
Dans la zone de dissociation, les admissions pour la vapeur d'eau pour l'air ou pour d'autres gaz contenant de l'oxygène, ainsi que pour la recirculation partielle du mé- lange gazeux, peuvent être rassemblées en une admission unique. Le canal de recirculation des gaz aboutit, dans ce cas, à l'admission prévue pour la vapeur d'eau, l'air ou autres gaz contenant de l'oxygène et.dans laquelle on dispose avantageusement un jeu de tuyères grâce auquel la vapeur d'eau, ou l'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène, admis sous pression, aspire la partie recirculée du mélange gazeux pro- duit qui est refoulé en mélange avec la vapeur d'eau, ou l'air, ou un autre gaz contenant l'oxygène, dans l'enceinte de réaction.
Souvent, les matières séparées dans l'enceinte de réaction pendant la période de gazéification, principale- ment le carbone, ne fournissent pas, pendant leur combustion, dans la période de chauffage, assez de chaleur pour rechauf fer l'enceinte de réaction à la température nécessaire. C'est pour cette raison que l'on prùvoit dans la maçonnerie de l'enceinte de réaction, à l'extrémité de sortie de la zone de transformation, un ou plusieurs brûleurs dans lesquels on peut brûler de l'huile ou d'autres combustibles, si la combustion des matières emparées dans l'enceinte de réaction ne produit pas assez de chaleur pour réchauffer cette der- nière à la température nécessaire...
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On peut égelaemetnprévoir, dans lamaçonnerie de l'enceinte de réaction, entre la zone de transformation et la zone de dissociation, un ou plusieurs brûleurs qui peu- vent être mis en action lorsque, pendant le chauffage dans la zone de transformation, on obtient la température néces- saire mais que cette dernière n'est pas encore obtenue dans' la zone de dissociation.
En outre, on prévoit également, entre la zone de dissociation et la zone de transformation, des admissions par lesquelles on peut introduire dans la zone de dissocia- tion, pendant la période de chauffage, de la vapeur d'eau, de l'air froid et d'autres gaz froids, si la température nécessaire est obtenue dans la zone de dissociation mais ne l'est pas encore dans la zone de transformation.
A l'extrémité de sortie de la zone de transfor- mation et/ou à l'extrémité d'entrée de la zone de disso- ciation, on prevoit encore, avantageusement, des echangeurs.
L'échangeur de température, à la sortie de la zone de trans- formation, est chauffé par le mélange gazeux produit et il restitue, pendant la période de chauffage, la chaleur emma- gasinée, aux gaz contenant de l'oxygène, principalement de l'air et introduits dans l'enceinte de réaction pour la combustion des matières suparees dans cette dernière.
L'échangeur de température à l'entrée de la zone de dissociation est chauffé, pendant la période de chauffage, par les gaz chauds perdus et il serti pendant la période de gazéification, au prechauffage de la vapeur d'eau, de l'air ou des autres gaz contenant de l'oxygène ainsi qu'au mélan- ge gazeux recirculé, introduits dans la zone de dissociation.
La zone de transformation a, avantageusement, une section plus grande que celle de la zone de.dissociation, étant donné que, par suite de l'introduction de vapeur d'eau,
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d'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène et en raison de la transformation, le volume du mélange gazeux dans la zone de transformation devient considérablement plus impor- tant. a titre d'exemple on a décrit ci-dessous et re-
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présente SCill;Glatiquer:16nt aux figures 1 et 2, deux formes de réalisation du uisposiuif suivant l'invention.
Dans le dispositif suivant la figure 1, les zones de dissociation et de transformation sont situées l'une au dessus de l'jutre dans une seule e même enceinte de réac- tion. Si la hauteur totale devenait trop importante, elles peuvent être disposees l'une à côte de l'autre.
Il est par- ticulièrement avantageux si, ainsi que cela est représenté à la figure 2, la zone de transformation est disposée au- tour de la zone de dissociation, si les deux zones sont séparées par une m çonnerie et s'il existe entre la maçon-- nerie de séparation et le plafond du dispositif, un espace libre par lequel l'extrmit de sortie de la zone de dis- sociation et l'extremite d'entrée de la zone de transforma- tion sont reliées entre elles.
Dans las figures, la zone de dissociation 1 compor- te un grillage ou un remplissage fait avec des catalyseurs de dissociation, et elle comporte à son extrémité de sortie
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un cch=nieur de température 3. L<* ràicrence 4 assigne la zone de transformation munie d'un grillage ou a.' un remplis- sage 5 fait avec des caatalyseurs de déshydrogénisation, ain- si que d'un échangeur de température 6 à son extrémité de sor- tie La référence 7 désigne, dans la figure @ la maçonnerie de séparation entre la zone de dissociation 1, et la zone de
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transformation 4, maçonnerie qui n'arrive pas.tout à lait jusqu'au dessus du 1LILC)11C'L <11..
L' GX'GrûrÜ'I:;u de sortie de la zone de 0.i:J:.;QciuliÍon '1 et l'c:l;r....ait0 d'entrée de la zone ue lwiaforv;al;:ion 1- sont reliées entre elles par l'espace libre 8 (lui subsiste entre la maçonnerie de séparation 7 et le ,>1;,iona 8. L.. :c.;l.\...rC!1GG 9 désigne les OU;!iCPÍOX1S pour
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ls hydrocarbures transformer, rfrence désigne ' 213 n;>'0.I'occ.r U:'-2C '.;r"n::::.:orl.LGI', a l',,x....rence l '",sBne . l- conduites J-'agence de ces derniers. Par la conduite 11 et; l'admission 1...:: on in'uroduit la vapeur d'eau nécessaire pour le tr:al: iOa'lilJ.t7.011 (LL',l1S la zone de transformation. Le pror.''t final est cvacuô ae l'enceinte de réaction par le canal lj qui, pendDl1lï la p¯rioCle de cI.1Gui'fu'b'" sert à. l'in troduction C:'û7.r o L1 . ! ' w u.t rc [;8,Z contenant de l'oxygène.
;ll ¯..wzv;:ion sur lc cémal 'Îj, est bro.nc.¯e la conduite de i r e c irc ulà. c 1 sn ' 't4 par laquelle une partie du courant du ùicla.n1¯e G8,::;c;U::: produit peut être ramenée dans l'enceinte de réaction par 11;;;,çhlisGion 'i.5 prévue à 1' trtait {l'en- trée de la zone de àissociL="uion. llveiàbulle;,ien.i= , on peut introduire dans la zone de dissociation, par la conduite 17 et par l'admission 18, de la vapeur d'eau, de l'air ou d'autres gaz contenant de l'oxygène.
Le canal de recircula- tion iL. et la conduite 17 peuvent encore être relias entre eux par le canal 1?, et l'on peut prévoir dans la conduite 17 derrière l'admission du canal 25 dans ce dernier, un jeu de tuyères 26 pour permettre l'introduction simultanée,
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dans la. sone de dissociation, du courent parbiel du T.lGlangG gazeux produit, de li vapeur d'eau, d'air ou c?';:..Lti::
cs Gaz contenant de l'oxygène. Le produit final chaud peut encore être conduit à travers un entre .-changeur de température 15, par exemple une chaudière chauffée par la chaleur perdue pour produire de la vapeur d'eau introduire, par la. conduite
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11 et l'admission 1.-:, daus la zone ;le t1.'11S1:OrL:.lï:i¯Oll, et vVC-.'ïltuG.LlCr.1G11'G, i>:.J1' la conduite 17 et l'admission 18 prévue a son G¯ü1''..v¯lï,i: de sarijie, dans la sone de LLl::t:1C11:.'G'10n.
La ré:i.' ':::cnc 0 1 JC; 8 il)1L' des brûleurs au 1:10J'Gil :C;:.LlC:l:l une certaine -'antHj6 de chaleur peut être :">.1:1011':;0 té l'enceinte due racb''jn, si la. chaleur ::.CLl,¯>..r..G por le C:"'LlLJu,3;;ion, pen- dant lu i.::¯:1.O:.L' de LD6iicQl;ion, des Lti0G l.:tvZ)c.r'.L; dais les catalyseurs, n'ost 1 p , 1 u., ; i i.. =J n L 'OL17' chauffer à 13, teu- purjbure voulu/; 1:C' ZOl1O{j de dissociation et (tG 'l;::':.Jl1::..1.'Ol'r.lo.
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tien. La référence 20 désigne un brûleur entrant; en action quand, pendant la. période de chauffage, la zone de transform mation a été réchauffée à la température voulue alors que la zone de dissociation ne l'est pas encore.
L'ouverture 21 susceptible d'être obturée sert à l'introduction de vapeur d'eau, d'air frais ou d'autres gaz froids, pour éviter un surchaufiage de la zone de dissociation, lorsque, pendant la période de chauffage, la zone de dissociation a atteint la. tempérautre maxima, alors que la zone de transformation n'a pas encore atteint,la. sienne. Les gaz perdus quittent l'enceinte de réaction par le canal 22 dans lequel peut, éventuellement, être inséré un échangeur de chaleur 23 dans lequel on préchauffe des produits participant à la réaction,. par exemple les hydrocarbures.
- REVENDICATIONS -.
Ayant ainsi décrit mon invention et me réservant d'y apporter tous perfectionnements ou modifications qui me paraîtraient nécessaires, je revendique comme la proprié- té exclusive et privative :
1 Dispositif pour la transformation d'hydrocar bures gazeux ou liquides en gaz constitués par des composés de carbone à bas poids moléculaire et par de l'hydrogèn,e caractérisé par le fait qu'il comporte une enceinte subdi- visée en une zone de dissociation et en une zone de trans formation faisant suite à la précédente.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.