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" PROCEDE POUR LA PRODUCTION D'ACETYLENE PAR COMBUSTION INCOMPLETE, D'HYDROCARBURES AVEC DE L'OXYGENE".
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Lors de la production dtacétylène par combustion incomplète,avec de ltoxygène,dthydrocarbures gazeux ou vapo- risés, il importe que les gaz qui se forment lors de la com- bustion soient refroidis brusquement, après un temps très court, bien déterminé, afin d'éviter des réactions secondaires indésirables. Pour que la durée de combustion la plus favora- ble pour tous les participants à la réaction puisse être exac- tement observée, il est indiqué que la combustion du mélange d'hydrocarbureset d'oxygène qui traverse la chambre de combus- tion, se déclenche au sein de tout le mélange dès qu'il arrive dans la zone de combustion, et que la combustion cesse de même lorsque le mélange a quitté ladite zone.
Ce début de combus- tion simultanée peut être favorisé par chauffage de l'oxygène et des hydrocarbures avant leur entrée dans la zone de combus- tion et en les mélangeant à fond. Le mélange chauffé à une très haute température est enflammé en continu par des flammes d'allumage.
Il est connu de monter en amont de la chambre de réac- tion proprement dite, dans laquelle s'effectue la combustion incomplète, un distributeur de gaz constitué d'un grand nombre de canaux parallèles. Au moyen des tubes qui se trouvent dans ce distributeur, et par lesquels on fait passer de l'oxygène, on fait brûler, à l'endroit où le distributeur de gaz pénètre dans la chambre de combustion, des flammes d'allumage qui pro- voquent l'inflammation continuelle du mélange gazeux qui s'é- chappe du distributeur.
Lors de la réaction, il se forme, en plus de l'acéty- lène, des quantités notables de suie, qui doivent être sépa- rées de ce dennier.
Or on a trouvé qu'on obtient moins de suie, en alimen-
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tant les flammes d'allumage simultanément avec de l'oxygène et un gaz combustible ou avec un mélange de ces gaz. L'oxygène, amené aux flammes d'allumage est, de préférence, utilisé en excès, par rapport au gaz combustible.
Par gaz combustible, on entend des hydrocarbures, tels que le méthane, l'éthane, le propane, l'essence légère (c'est-à-dire une essence ayant un point d'ébullition compris entre 30 et 100 C), le gaz naturel et le gaz d'éclairage.
Lorsqu'on utilise du méthane comme gaz combustible pour la flamme d'allumage, la proportion d'oxygène comportera, de préférence, 1 à 6 parties en volume par partie en volume de méthane.
La quantité de gaz brûlé, par les flammes d'allumage, par rapport à la quantité totale de gaz mise en oeuvre, com- portera, de préférence, environ 0,5 à 2% en volume, c'est-à- dire que pour l'inflammation de 100 parties en volume de mé- lange gazeux, on a besoin de flammes d'allumage consumant environ 0,5 à 2% en volume de mélange gazeux.
Les flammes d'allumage conformes à la présente inven- tion brûlent très régulièrement et sont d'une température élevée. La durée d'induction du mélange gazeux à enflammer est ainsi sensiblement diminuée et il se produit un allumage prompt et régulier et tout le mélange gazeux, ce qui permet d'obtenir une augmentation notable du débit.
Grâce à l'inflammation rapide et complète du mélange gazeux et à la grande vitesse d'coulement dans la chambre de réaction, les durées de séjour du mélange gazeux dans ladite chambre sont uniformes et il se forme moins de suie.
Le procédé conforme à la présente invention, permet de renoncer à l'utilisation d'un distributeur de gaz spécial et de localiser,grâce aux flammes d'allumage et aux boites d'où elles sortent, la réaction à flammes dans la chambre de combustion uniquement.
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Il est ainsi possible d'augmenter la vitesse d'écoulement du mélange gazeux avant l'allumage, et de transformer, par uni- té de temps, une plus grande quantité de mélange gazeux, la chambre de combustion gardent les mêmes dimensions.
A titre indicatif, mais nullement limitatif, on a représenté schématiquement au dessin annexé (figures 1 à 4), des exemples de dispositifs pour la mise en oeuvre, sous pres- sion, du procédé suivant la présente invention.
La figure 1 montre un dispositif où, au lieu d'un distributeur de gaz, on a monté les bottes 1, dans lesquelles se trouvent les conduites 2 et 3. Les espaces libres dans les boîtes sont remplis jusqu'aux embouchures 4 des conduites
2 et 3, d'un matériau résistant à la chaleur 5. Par les con- duites 2 et 3 on fait arriver, de l'extérieur, des quantités dosées d'oxygène et de gaz combustible. L'amenée à la flamme de l'oxygène et du gaz combustible peut être effectuée, par exemple, de façon que le gaz combustible soit entouré par l'oxygène ou, inversement, le gaz entourant l'oxygène.
Sur la figure 2,6 désigne: l'endroit où se forment dans le courant gazeux, des zones mortes. Dans ces dernières on introduit, de l'extérieur, par les conduites 7, des quan- tités dosées d'oxygène et par les conduites 8, des quantités dosées du mélange gazeux combustible provenant du mélange passant par le distributeur de gaz. Suivant le diamètre des ouvertures 9, les quantités de mélange gazeux arrivant dans les conduites 8, peuvent être réglées de façon telle que leur vitesse d'introduction dans les zones mortes est infé- rieure à la vitesse du courant principal du mélange gazeux.
Sur la figure 3 on voit un dispositif analogue à celui de la figure 1, avec botte 10, dans lesquelles sont montés les brûleurs avec les conduites 12 et 13. Les espaces libres dans les boîtes sont remplis, jusqu'aux embouchures
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14 des brûleurs, d'un matériau 15 résistant à la chaleur. Par les conduites 12 on amène aux brûleurs 11, des quantités dosées et mélangées d'oxygène et de gaz combustible, et par les conduites 13, des quantités d'oxygène en excès. L'oxygène en excès est introduit dans l'âme des flammes d'allumage.
Suivant la figure 4 on a disposé dans le courant gazeux des bottes 16, dans lesquelles sont montés les brûleur: 17 avec les conduites 18 et 19. Les espaces libres dans les bottes 16 sont remplis, jusqu'aux enbouchures des brûleurs 20, d'un matériau 21 résistant à la chaleur. Par les conduites 18 on amène aux brdleurs 17 des quantités dosées et mélangées d'oxygène et de gaz combustible, et par les conduites 19, on fait arriver de l'extérieur, de l'oxygène en excès. Par les ouvertures 22 on introduit, dans les boîtes 16, des quantités supplémentaires de mélange gazeux provenant du courant prin- cipal. Les ouvertures 22 ont un diamètre tel que la vitesse d'écoulement dans les bottes 16, est inférieure à celle du courant principal de mélange gazeux.
L'exemple suivant fait ressortir les avantages du procédé conforme à la présente invention.
Exemple
Un brûleur à acétylène de type courant, dont la cham- bre de réaction a un diamètre de 50 mm, est pourvu, conformé- ment à la présente invention, de 3 flammes d'allumage. On amène aux 3 flammes, par heure, d'une façon uniformément ré- partie, 1 m3N de méthane et 4 m3N d'oxy;ène. En même temps, on chauffe, par heure, à 650 C, 100 m3N de méthane et 53 m3N d'oxygène, on les mélange et on les introduit dans la chambre de réaction où ils sont enflammés en passant à proximité des flammes d'allumage. Le gaz de craquage qui se forme, est re- froidi brusquement avec de l'eau. Il renferme, rapporté à
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du gaz sec, 8,3 % d'acétylène à c8té d'hydrogène, d'oxyde de carbone, d'anhydride carbonique et de méthane, ainsi que
1,1 g de suie par m3N.
Lorsqu'on transforme la même quantité de méthane (100 m3N/h) dans un brûleur à flammes d'allumage connues, la chambre de réaction devra présenter un diamètre de 70 mm, les autres dimentions restant les mêmes. Dans les mêmes conditions par @ de réaction, on obtient/rapport: à du gaz sec, un gaz de craquage qui renferme également 8,3% d'acétylène, la forma- tion de suie s'élevant toutefois à 4,0 g/m3N.
REVENDICATIONS.
1.- Procédé pour la production d'acétylène par com- bustion incomplète d'hydrocarbures gazeux ou à l'état de va- peur, avec de l'oxygène, dans une réaction à flammes, les réactifs étant chauffés individuellement, puis mélangés avant leur entrée dans la chambre de réaction, et la réaction à flammes étant localisée en un endroit de la chambre de réac- tion à l'aide de flammes d'allumage, caractérisé en ce qu'on alimente les flammes d'allumage simultanément avec de l'oxy- gène et un gaz combustible.
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"PROCESS FOR THE PRODUCTION OF ACETYLENE BY INCOMPLETE COMBUSTION, HYDROCARBONS WITH OXYGEN".
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In the production of acetylene by incomplete combustion, with oxygen, gaseous or vaporized hydrocarbons, it is important that the gases which form during combustion are cooled abruptly, after a very short, well-defined time, in order to avoid unwanted side reactions. So that the most favorable combustion time for all participants in the reaction can be observed exactly, it is indicated that the combustion of the mixture of hydrocarbons and oxygen which passes through the combustion chamber is initiated. within all the mixture as soon as it arrives in the combustion zone, and the combustion likewise ceases when the mixture has left said zone.
This simultaneous onset of combustion can be promoted by heating the oxygen and the hydrocarbons before they enter the combustion zone and mixing them thoroughly. The mixture heated to a very high temperature is ignited continuously by ignition flames.
It is known practice to mount upstream of the actual reaction chamber, in which incomplete combustion takes place, a gas distributor consisting of a large number of parallel channels. By means of the tubes which are in this distributor, and through which oxygen is passed, ignition flames are caused to burn at the point where the gas distributor enters the combustion chamber. evoke the continual ignition of the gas mixture which escapes from the distributor.
In addition to acetylene, significant amounts of soot are formed during the reaction, which must be separated from this dennier.
However, we have found that we obtain less soot, in food
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both the ignition flames simultaneously with oxygen and a combustible gas or with a mixture of these gases. The oxygen supplied to the ignition flames is preferably used in excess relative to the combustible gas.
By fuel gas is meant hydrocarbons, such as methane, ethane, propane, light gasoline (that is to say gasoline having a boiling point between 30 and 100 C), natural gas and lighting gas.
When methane is used as the fuel gas for the ignition flame, the proportion of oxygen will preferably be 1 to 6 parts by volume per part by volume of methane.
The quantity of gas burnt by the ignition flames, relative to the total quantity of gas used, will preferably be about 0.5 to 2% by volume, that is to say that for ignition of 100 parts by volume of the gas mixture, one needs ignition flames consuming about 0.5 to 2% by volume of the gas mixture.
The ignition flames according to the present invention burn very regularly and are of a high temperature. The duration of induction of the gas mixture to be ignited is thus appreciably reduced and there is a prompt and regular ignition and all the gas mixture, which makes it possible to obtain a notable increase in flow.
Thanks to the rapid and complete ignition of the gas mixture and to the high flow rate in the reaction chamber, the residence times of the gas mixture in said chamber are uniform and less soot is formed.
The process according to the present invention makes it possible to dispense with the use of a special gas distributor and to locate, thanks to the ignition flames and the boxes from which they come out, the flame reaction in the combustion chamber. only.
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It is thus possible to increase the flow speed of the gas mixture before ignition, and to transform, by unit of time, a larger quantity of gas mixture, the combustion chamber keeping the same dimensions.
By way of indication, but in no way limiting, there is shown schematically in the appended drawing (FIGS. 1 to 4), examples of devices for implementing, under pressure, the process according to the present invention.
Figure 1 shows a device where, instead of a gas distributor, the boots 1, in which the pipes 2 and 3 are located, have been mounted. The free spaces in the boxes are filled up to the mouths 4 of the pipes.
2 and 3, of a heat-resistant material 5. Via lines 2 and 3, metered quantities of oxygen and fuel gas are supplied from the outside. The ignition of the oxygen and the fuel gas can be carried out, for example, so that the fuel gas is surrounded by oxygen or, conversely, the gas surrounding oxygen.
In figure 2.6 denotes: the place where dead zones are formed in the gas stream. Into the latter are introduced, from the outside, through the pipes 7, metered amounts of oxygen and through the conduits 8, metered amounts of the combustible gas mixture coming from the mixture passing through the gas distributor. Depending on the diameter of the openings 9, the quantities of gas mixture arriving in the conduits 8 can be adjusted so that their speed of introduction into the dead zones is lower than the speed of the main stream of the gas mixture.
In Figure 3 we see a device similar to that of Figure 1, with boot 10, in which are mounted the burners with pipes 12 and 13. The free spaces in the boxes are filled, up to the mouths.
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14 of the burners, of a heat resistant material 15. Through the pipes 12, metered and mixed quantities of oxygen and fuel gas are supplied to the burners 11, and through the pipes 13, excess quantities of oxygen. The excess oxygen is introduced into the core of the ignition flames.
According to FIG. 4, bundles 16 are placed in the gas stream, in which are mounted the burner: 17 with the pipes 18 and 19. The free spaces in the bundles 16 are filled, up to the mouths of the burners 20, with a heat resistant material 21. Through lines 18, metered and mixed quantities of oxygen and fuel gas are supplied to burners 17, and through lines 19, excess oxygen is brought in from the outside. Through the openings 22, additional quantities of the gas mixture from the main stream are introduced into the cans 16. The openings 22 have a diameter such that the flow velocity in the boots 16 is lower than that of the main stream of the gas mixture.
The following example shows the advantages of the process according to the present invention.
Example
A conventional acetylene burner, the reaction chamber of which has a diameter of 50 mm, is provided, in accordance with the present invention, with 3 ignition flames. Is brought to 3 flames, per hour, in a uniformly distributed manner, 1 m 3 of methane and 4 m 3 of oxy; ene. At the same time, 100 m3N of methane and 53 m3N of oxygen are heated per hour at 650 C, mixed and introduced into the reaction chamber where they are ignited by passing near the ignition flames. . The cracking gas which forms is suddenly cooled with water. It contains, reported to
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dry gas, 8.3% acetylene to hydrogen, carbon monoxide, carbon dioxide and methane, as well as
1.1 g of soot per m3N.
When the same quantity of methane (100 m3N / h) is converted in a burner with known ignition flames, the reaction chamber must have a diameter of 70 mm, the other dimensions remaining the same. Under the same reaction conditions, there is obtained / ratio: to dry gas, a cracking gas which also contains 8.3% acetylene, the soot formation however amounting to 4.0 g / m3N.
CLAIMS.
1.- Process for the production of acetylene by incomplete combustion of gaseous or vaporized hydrocarbons with oxygen in a flame reaction, the reactants being individually heated and then mixed before their entry into the reaction chamber, and the flame reaction being localized at a point in the reaction chamber by means of ignition flames, characterized in that the ignition flames are fed simultaneously with oxygen and a combustible gas.