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"Procédé et appareil pour la production d'acétylène"
La présente invention est relative, d'une manière gé- nérale, à des procédés et appareils perfectionnés pour la produc- tion d'acétylène par une conversion à haute température d'une ali- mentation choisie, dans un arc électrique créé dans une installa- tion du type dit à jet de plasma.
En utilisant la technique du plasma, on amène une ali- mentation convenable de matières dans l'atmosphère à haute tempé- rature d'un arc électrique sous des conditions provoquant la for- mation d'acétylène dans l'effluent gazeux ou plasma issu de la
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zone de l'arc. Du fait des hautes températures de l'effluent, des problèmes existent si on veut atteindre un rendement maximum d'acétylène, du fait des tendances de dissociation de l'acétylène formés et également si on veut utiliser de manière avantageuse des matières ordinaires pour la chambre de l'installation qui re- çoit l'effluent chaud de l'arc.
Un but principal de l'invention est de résoudre ces problèmes en soumettant le courant chaud contenant de l'acétylène à une réduction de pression de manière à assurer un refroidisse- ment rapide sans affecter le courant de façon désavantageuse.
En particulier, l'invention vise à une réduction efficace de tem- de pérature du courant de gaz chaud sans introduction/matières étran- gères ou dilution du courant, et ce en utilisant une portion re- froidie et remise en circulation du courant lui-même.
L'exclusion de matières contenant de l'oxygène est spécialement importante pour plusieurs raisons. En premier lieu, de telles matières tendent à former des acides peroxy avec les homologues supérieurs d'acétylène qui, à leur tour, tendent à ame- ner une polymérisation de l'acétylène en provoquant une perte de produit et une obstruction de l'installation, et sont dangereuse- ment réactifs avec l'air. En second lieu, l'utilisation de ma- tières, telles que l'eau, pour la réduction de température tend à abaisser l'efficacité des solvants de purification couramment utilisés, tels que le diznéthylforznazzcide. En troisième lieu, l'an- hydride carbonique formé durant l'opération de réduction de tem- pérature constitue une souillure indésirable qui est difficile à enlever.
L'utilisation de matières hydrocarburées ou inertes pour abaisser la température des produits de réaction tend à diluer 1' acétylène, ce qui nuit au rendement économique du procédé, en exi- geant un système de purification plus important et peut être plus compliqué.
Comme on le verra plus en détail, l'invention envisage
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le 1"'e'" :'l'.:ir,:ement de 1sffh.ant provenant de l'arc en deux phases :
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tout d'abord, en dirigeant une portion des gaz refroidis de pro- duit dans cet effluent pour amener le mélange résultant en dessous de la température de décomposition de l'acétylène et pour permettre la réalisation d'un refroidissement plus poussé du mélange dans la seconde phase dans une installation courante d'échange de chaleur indirect ,.capable de rester en service continu pendant ce longues périodes de fonctionnement.
La seconde phase de refroidi cernent procure des gaz froids pour la première phase, tout en constituant un moyen de récupération de chaleur à partir de l'effluent de 1' arc, en utilisant les matières froides de l'alimentation a procé- dé, à titre de réfrigérant.
L'invention vise fondamentalement à la connexion di- recte du passage de décharge de l'arc et dtune chambre avec laquel- le est associé un dispositif pour diriger une portion refroidie et remise en circulation do 1'affluent gazeux, dans le courant chaud émanant de l'arc, le tout d'une manière qui permette une réduction rapide de température du courant, suivant rapidement son arrivée à la température maximum. Le refroidissement du gaz pour la remi- se en circulation en vue de la réduction de température peut être réalisé dans la chambre réceptrice initiale par une remise en cir- culation dirigée dans cette chambre, ou bien une portion refroidie et subdivisée de l-'effluent de la chambre peut être remise/en cir- culation pour la réduction de température.
Toutes les caractéristiques et tous les buts de l'in- vention, de même que les détails des formes de réalisation, seront décrits ci-après de manière non limitative et avec référence aux dessins annexés.
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La figure 1 est une vue en coupe montrant une forme de réalisation de l'invention, qui fonctionne pour réduire la tem- pérature du courant de plasma par une remise en circulation d'ef- fluent dans une chambre recevant ce courant.
La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2 -
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2 de la figure 1.
La figure 3 est une vue semblable à la figure 1, mon- trant une variante de réalisation de l'invention, suivant laquelle la réduction de température est réalisée en remettant en circula- tion un gaz refroidi séparé de l'effluent sortant de la chambre réceptrice.
En se référant aux dessins,l'installation désignée d'une manière générale par 10 peut être considérée comme illus- trant une installation quelconque du type à jet de plasma, capable de réaliser la conversion en acétylène d'une ou de matières d'ali- mentation appropriées, dans un arc électrique à haute température.
En conséquence, l'installation désignée par 10 doit être considérée comme étant simplement illustrative de toute une série de formes particulières d'appareils à jet de plasma utilisables pour la pro- duction d'acétylène,notamment les appareils dans lesquels un plas- ma est formé avec une partie du courant d'alimentation et est en- suite mélangé avec le restant de cette alimentation*
Suivant la forme simplifiée représentée, l'appareil à jet de plasma comprend une paroi tubulaire 11 formant un passage annulaire 12 autour d'une électrode concentrique 13 isolée en 14 par rapport à cette paroi. Le passage 12 se décharge à travers une ouverture de sortie réduite 15 dans laquelle peut jaillir en 16 l'arc provenant de la pointe de l'électrode 13.
Ces passages peuvent être refroidis en les entourant, par exemple, par une che- mise 17 dans laquelle un réfrigérant approprié, par exemple de 1' eau, est introduit en 18 pour s'échapper par la sortie 19, L'arc électrique à haute température peut agir pour provoquer la forma- tion d'acétylène à partir de diverses alimentations appropriées, bien connues des spécialistes en ce domaine. A titre d'illustra- tion, l'alimentation peut comprendre de l'hydrogène introduit vers le passage 12 par le conduit 20 et un ou plusieurs hydrocarbures dans la gamme de C1 à C4 ou plus lourds, alimentés vers le passage 12 par le conduit 22.
Les courants d'alimentation intimement mé-
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langés réagissent dans l'atmosphère à haute température de l'arc pour produire de l'acétylène qui, par exemple, peut constituer en- viron 5 à 20 % de l'effluent du passage 15.
Cet effluent aura ordinairement une température d'en- viron 900 à 1.500 C, l'acétylène initialement formé dans cette gamme de température pouvant être instable ou tendant à se disso- cier si on le laisse à cette température pendant une période im- portante de temps. Le but de l'invention estpar conséquent, de réaliser une réduction rapide de la température de l'effluent pro- venant de l'arc de manière à arrêter la dissociation de l'acéty- lène et à maintenir, par conséquent, un maximum d'acétylène dans le gaz produit.
Suivant la représentation de la figure 1, l'effluent du passage 15 est déchargé dans une grande chambre 21, dont les parois sont refroidies en étant enveloppées par une chemise 50 à travers laquelle on fait circuler un réfrigérant approprié, par exemple de l'eau, introduit dans cette chemise par le conduit 23 et déchargé par la sortie 24. La chambre étant ainsi chemisée, les gaz balayant les parois de la chambre sont refroidis de façon efficace par un échange indirect de chaleur avec l'eau contenue dans la chemise. Des moyens sont prévus pour refroidir et remet- tre en circulation des gaz en contact intime pour la réduction de température avec l'effluent quittant le passage 15.
La chambre 21 présente une ouverture de sortie 25 au-dessus de laquelle est disposée une chicane 26 qui est conformée, proportionnée et espa- cée en 27 par rapport à l'ouverture de sortie 25 de telle manière qu'elle dévie et provoque la remise en circulation, suivant les parcours indiqués par les lignes 28 portant des flèches, d'une proportion suffisamment grande du gaz afin d'assurer la réduction de température de celui-ci. On peut utiliser d'autres moyens pour provoquer la remise en circulation interne par exemple en utili- sant une lon-ucur appropriée de la cnambre 21 par rapport au dia-
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mètre et à l'aire superficielle. La figure 1 n'est qu'une illus- tration d'une méthode pouvant être utilisée.
Le gaz remis en cir- culation est dirige à la fois en contact de refroidissement avec la paroi de la chambre et dans l'effluent chaud provenant du pas- sage 15, en prévoyant dans cette chambre un ensemble de chicanes radiales 30, espacées dans le sens circulaire. Les portions de gaz reçues entre les chicanes sont dirigées par ces dernières en contact de balayage intima avec la paroi de la chambre et elles sont en outre dirigées vers l'intérieur en vue de se mélanger en 29 avec la décharge de gaz chaud provenant du passage 15' de ma- nière à refroidir rapidement ce courant jusqu'à une température ré- duite, de l'ordre de 300 à 600 C, température à laquelle l'acéty- lène formé sera stabilisé ,spécialement en présence de lthydro- gène provenant de la réaction de l'arc.
Comme on le comprendra. le courant de gaz de produit sortant par l'ouverture 25 peut être fractionné ou traité de toute manière convenable en vue de la con- centration ou de la récupération de sa teneur en acétylène.
La figure 3 illustre une variante de forme de réalisa- tion de l'invention, utilisant, comme précédemment, une unité 10 à jet de plasma, dans laquelle les parties correspondant à celles de l'appareil de la figure 1 ont reçu les mêmes notations de réfé- rence. Dans le présent cas, le passage 15 se décharge dans une grande chambre 31 dans laquelle le gaz est d'abord partiellement refroidi par injection de gaz de produit froide amenés par le con- duit 43 et des tuyères 45, se refroidissement ayant lieu jusqu'à environ 300 à 600 C, et ensuite ce gaz est encore refroidi jusqu'à pratiquement la température ambiante, par exemple grâce à un ser- pentin échangeur 32 alimenté en réfrigérant liquide ou gazeux par un conduit 33.
Un réfrigérant liquide, tel que de l'eau, alimenté ou recomplété par le conduit 34 peut être remis en circulation à partir du conduit de sortie 35, par le conduit 36 et le réfrigéra- teur 37 Ou bien, on peut utilisa en totalité ou en partie comme
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réfrigérant, un composant du gaz d'alimentation ou tous les com- posants de ce gaz, alimentés au serpentin 32 ou à une série de ser- pentins de ce genre par les conduits 38 et 33, le gaz partant par le conduit 35 étant alimenté au passage 12 par le conduit 20.
Le courant de gaz de produit quittant la chambre 31 par le conduit 40 est subdivisé grâce à un réglage convenable de van- nes 41,et un portion remise en circulation est déchargée par un compresseur 42 et un conduit 43 dans un collecteur 44 d'où le gaz est projeté sous forme de jets par des ouvertures ou tuyère45 dans l'effluent de gaz chaud provenant du passage 15, afin a re- froidir rapidement ce dernier dans le but déjà expliqué. L'autre portion du courant gazeux est envoyée à la phase de purification en vue de la récupération du produit.
REVENDICATIONS.
1. Procédé qui comprend la décharge d'un courant ga- zeux chaud depuis l'atmosphère d'un arc électrique, dans lequel de l'acétylène est formé dans ce courant, la réduction rapide de la température de ce courant par refroidissement, et la remise en circulation et l'envoi d'une portion du gaz dans l'effluent chaud provenant de l'atmosphère de l'arc.