BE698505A

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Publication number: BE698505A
Authority: BE
Priority date: 1967-05-16
Filing date: 1967-05-16
Publication date: 1967-11-03

Description


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  "Procédé catalytique et dispositif pour accroître la puissance propulsive des réacteurs d'aviation et le rendement des moteurs et générateurs thermiques" 

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 ' ,:vc,.ca. 4 pour but d'améliorer la combustion, nctam- =: .. -.'j rendre plus complète et plus rapide la. combustion do ;1 : t. :

    les quelconques dans les loyera, fours induatrielfit et 
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 sidérurgique générateurs thermiques, moteurs A combustion 3ri- tome, t\u'biJleS, réacteurs d'aviation, missiles, et analogues; et à minimiser de ce fait la pollution des gaz diéchappomce,,, ce qui est particulièrement utile pour les fours   sidérurgiques,   les générateurs thermiques et les moteurs à combustion interne, cette diminution de la pollution se traduisant notamment par 
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 une réduction de la teneur en oxyde de carbone et une neut1.'a1i- 3ation de l'action corrosive du soufre éventuellement p5Glt, notammer-t celle de la transformation de 8 2 en 8030 Il est connu que l'introduction, dans la chambre de combus- tion, d'agents catalytiques à l'état finement divise peut i":

  z.>o....   duire   une   amélioration   de la combustion dans le sens visé et il a déjà été proposé d'utiliser ces agents   oatalytiques   sous forme d'aérosols obtenus par la   vaporisation, à   l'aide d'air comprimé, 
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 d'une solution ou suspension aqueuse d'un agent catalytiquc constitué par des éléments tels que, par exemple, a1wninium.,   baryum,   calcium, cérium;

   cobalt, for,   manganèse.,     magnésium,   plomb, phosphore et autres, ou divers de leurs sels ou leurs 
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 composés oigano-métalliquea, est.! agents catalytiques pouvant      être utilisés séparément ou en   mélange.   Ce procédé, qui semble   être   le   meilleur   parmi les procédés connus, présente cependant l'inconvénient que les particules d'agent catalytique, elles- 
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 Marnes en général de dimensions subnicroniennes, doivent être débarrassées do la gangue ou enveloppe d'oau qui les onrober avant de pouvoir agir effectivement sur l'amélioration de la combustion,

   le temps requis pour l'évaporation de cette   gangue   retardant d'autant la manifestation de l'effet utile des parti- cules   d'agent     catalytique.   

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   L'invention vise à éliminer cet inconvénient on   Mourant   l'action efficace de l'agent catalytique dès son entrée dans la chambre de combustion et, à cet effet, l'invention prdvoit qu'on met l'agent catalytique en dispersion stable dans un liquide sous pression, capable de se gazéifier sous l'effet d'une chute sensible de cette pression, on met co liquide contenant le cata-   lyseur   dans un réservoir, on prélève, selon les nécessités, des quantités de ce liquide et on les soumet à une chute de pression suffisante pour provoquer la gazéification du liquide ot le transformer en un véhicule gazeux pour   l'agent     catalytiquo   dis- pensé, et on amène co véhicule gazeux, chargé d'agent catalyti- que en particules généralement submicronionnos,

   dans la   chambre   de combustion. 



   Selon une autre particularité de l'invention, le véhicule 
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 gazeux chargé d'agent catalytique est avantaieusoiaent mêlant à du gaz comburant, par exemple l'air, avant l'introduction dans la chambre de combustion. 



   Ledit liquide devant servir de véhicule à l'agent   catalyti-   
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 que peut, en principe, 8tre n'importe quoi liquide qui M gi,z4i= tie sous l'effet d'une chute sensible de pression, pOU7at trQ combustible, comburant ou neutre, mais il est avnntagnunoncnt obtenu par liquéfaction d'un gaz, tel que les h:rdrocarLu-!'c13 :;:,- zeux, en particulier méthane, éthane, propane,   butane,   octane, 
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 éthylène, propylène, méthyle, méthylène, di-m4thylèn(il oxyde dg méthyle, oxyde do méthylène, oxyde de diméthylèntil ou d'un nu"<ra gaz, tel que annoniac, oxygène, 3,ydro;ânr, aj(lri1û oQrbon1, hydrazine, ou encore d'un M61tngti d'au fioinr "rJ'Iy' r1'J coi f:I..\- 't1'#" ces.

   In particulier ledit liquide.est av.rtageucFs^snt constitué d'un mélange d'oxyde de méthyle (oxyde de 4in4t?,ylénù) avec une quantité oic.dre e 1,:.,'¯.-trohlorodtir;nr, co 4ernior prRiidt étant mis dzJ-à 1; Cr'.it.l"C$ par 1"slCt 3!'rr'T ChonicGl ',tLTyr3,:;f flçuo le non de "CIGrG tr 8ne Iiu". 

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   Comme agent catalytique on peut utiliser n'importe lequel des agents catalytiques connus pour améliorer la combustion, no- tamment les éléments cités ci-dessus. Selon l'invention il est toutefois fait avantageusement usage de méthyl-cyclopentadiényl-   trioarbonyl   de manganèse, ou un dérivé de celui-ci, ce produit étant mis dans le commerce sous le nom do "Combustion Improver" -"CI2 Ethyl" - par la Société Ethyl Corp. des U.S.A. Dans le ca- dre de la présente invention, il faut donc entendre par agent catalytique, toute substance très finement divisée, dont la pré- sence dans un milieu de combustion améliore les conditions de la combustion, notamment en la rendant plus rapide et plus   com-   plète et en réduisant fortement la production de produits do com- bustion nocifs, soit toxiques, soit acides. 



   La quantité d'agent catalytique à utiliser est très faible et est en général comprise entre   1/6000   à 1/100.000, en poids, du oombustible introduit et brûlé dans la chambre do combustion., 
Cet agent très finement divisé est en général mélangé dans une proportion de 0,25 à 2,5 %, en volume, du liquide facilement va- porisable qui lui servira de véhiculo, La consommation de liqui- de chargé d'agent catalytique sera donc faible, 0,3 à 0,8 cm3 de ce liquide pouvant, par exemple, suffire pour assurer une combus- tion rapide et pratiquement totale d'un litre de combustible li-   quide,   tel que mazout, diesel-oil, kérosène,   etc.,,   la quantité requise dudit liquide pouvant évidemment varier selon la nature du liquide et du combustible utilisés et selon les conditions de travail,

   cette quantité pouvant notamment être plus forte que celle indiquée ci-dessus, mais restant toujours une petite frac- tion de la quantité de combustible. 



   Selon l'invontion, l'agent catalytique se présente avanta- geusement sous la forme d'une solution huileuse   (le   torme solu- tion s'étendant aussi aux dispersions ou suspensions) dont la fraction huilause est aisément soluble dans le liquide   facilement   

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 vaporisable, de façon à assurer une dispersion stable des par- ticules d'agent catalytique actif dans co liquide, ces particu- les ayant normalement les dimensions submicronionnes, par exem- ple de l'ordre de 0,01 micron, tel que   c'est   on général le cas pour les produits organo-métalliques   utilisables   comme agent catalytique. 



   Lors de la -vaporisation du véhicule liquido chargé de par- ticules d'agent catalytique, ces particules sont instantanément libérées à l'état sec dans le véhicule gazeux et pénètrent à cet état dans la chambre de combustion, où elles assurent im-   médiatement   le conditionnement catalytique du milieu gazeux com- burant-combustible, par exemple air-essence,   air-diesoloil,   air- mazout, ou autre.

   Ce conditionnemtn est dû à une action do sur- face des particules d'agent catalytique et   grâce   au fait quo, selon l'invention, ces particules pénètrent à l'état sec, donc dépourvus de toute gangue liquide, dans la chambre do combus- tion, elles manifestent immédiatement et   efficacement   leur ac- tion catlytique dans le milieu comburant-carburant, cette ac- tion étant encore amplifiée par le fait quo ces particules in-   finitésimales   sont portées instantanément à la température de ce milieu et sont animées d'un mouvement brownien important, do sorte qu'elles se déplacent à des vitesses pouvant attein- dre plusieurs milliers de fois leur propre diamètre, leur ac- tion se manifestant donc instantanément en tous los points do la chambre de combustion. 



   On   comprendra   que le liquide chargé d'agent oatalytiquo peut avoir de très nombreuses compositions différentes, selon l'agent catalytique et le liquide utilisés. A titre d'exemple on peut citer la composition suivante, les Parties étant expri- mées en volume. 



   70 parties de méthyl-cyclopentadiényl-tricarbonyl do man- ganèse, se présentant sous une forme   huileuse,   sont prédiluées 

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 dans 130 parties de 1,1,1-trichloroéthane et l'ensemble est en- suite dilué dans 600 parties d'oxyde de méthyle )(oxyde de dimé- thylène). On obtient ainsi un liquide facilement g1zéifiable en réduisant sensiblement la pression à laquelle il est soumis pour le maintenir à l'état liquido. Il a été constaté que 800 g. de ce liquide suffisent en général pour assurer la combustion pratiquement parfaite d'environ 1000 à 1250 litres de diesol- oil, ou environ 1000 litres d'essence, ou environ 2000 à 2500 litres do mazout. 



   On comprendra que les dispositifs pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention sont très simples, devant seule- ment assurer la décompression du liquide chargé d'agent cataly- tique, et n'exigent pas d'appareillage relativement compliqué comme celui exigé pour la production d'un aérosol à partir d'uno solution liquide. 



   A titre démonstratif, quelques exemples de, mise en oeuvre do l'invention seront décrits ci-après, en regard du dessin schématique annexé, dans lequel: 
La Figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif pour moteur Diesel, 
La Figure 2 est une vue fragmentaire d'un dispositif pour moteur à essence, et 
La Figure 3 est une vue en coupe et à plus grande   échelle   d'un détail de la figure 2. 



   Dans la Fig. 1, 1 désigne une bonbonne contenant, sous pression, le liquide chargé d'agent catalytique, cotte pression étant généralement produite par la tension de vapeur du liquide. 



  Cette bonbonne est munie d'une vanne de fermeture 2 et d'une soupape de sécurité 3, et utilement aussi d'un dispositif 4 ac- tionnant un avertisseur lorsque le niveau de liquide dans la bonbonne descend au niveau minimum admissible. Un tube plongeur      

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 5 est destiné au prélèvement do liquide do la bonbonne ot à son amenée dans un tuyau 6, de préférence   flexible,   raccordé à la bonbonno par un dispositif d'accouplement rapido 7   Muni   d'un clapet de retenue. Ce tuyau amène 10 liquido dans un filtre 8, d'où le liquide arrive dans une vanne   éloctro-magnétiquo     9   com- prenant un dispositif de réglage manuel du   débit   de liquide, co débit pouvant être inférieur à 1 cm3 par heure.

   Puis le liquide 
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 r.ttoint une vanne à boisseau 10 qui peut Ltro manoouvréo à l'fiiez de d'une clef spéciale, cette vanne permettant   d'assurer   le ré- glage du débit on cas de   défaillance   do la   vanne   9, ou du ré- duire le débit déterminé par celle-ci.   A   la sortie do la   vanno   10 est raccordés uno tuyère de décompression 11 dans laquelle de l'air atmosphérique, qui constituera une partie do l'air comburant, peut pénétrer par dos ouvertures 12. Dans cotto tuyère 11, la gazéification du liquide so produit, ou s'achève si elle a déjà été amorcée dans la valve 9 et/ou la valve 10, tandis que le gaz ainsi produit s'y mélange avec l'nir aspiré par les ouvertures 12.

   La tuyère 11 est fixée par un double col- lier 13 au tube 14 du filtre à air 15 dont la sortie 16 ont 
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 raccordée au collecteur d'admission d'air d'un moteur à coLÈuuu- tion interne (non montré), de façon que   l'ouverture   de sortie 17 de la tuyère 11 débouche sous l'ouverture d'entrée   18   du 
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 tube 14, ces deux ouvertures formant entre elles un u.m;7..u rl . (:r.. viron Soo. L'aspiration créés dans le filtre 15 assure qa,.fa lo gaz sortent de l'ouverture 17 pénètre dan>; l'ouverture lis, 1;-:..- se1'lblc avec une quantité additionnelle d'air. La 'ttt.Tl.".:! 9 provo- que If) d,-bit de 11,:u1111.; de la bonbonne ût donc l' !'J:l(;r..6ù d'a2:<'t Cc^.,W t.yt^t2G ±.',,;. ;'.Qt,:'.L." dès que celui-ci Q3t nia on narche, et arrcte ce débit lorsque lc moteur est mrrlt4. 



  Le d iS:0citi! peut &YI;!1i;u<,ll<;m:.:nt 4I'fJ pourvu d'un ;fJ:/'JTI. 



  Ct1t:11W..#,j :x t,:1 , -a, réa!. st=c él.c'triq1..'J 19 P?Ul' âsCw ..ra trc la tcnsir . '1".: vapeur du liquide c?;ang4 d'zgent cs: ta; : : . ., 

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 dans le cas où cotte tonsion est trop faible à la température d'utilisation, par exemple par temps très froid si la bonbonne 1 no so trouve pas sous le capot du moteur. Le débit de   liquide   étant très faible,   la     consommation   d'énergie électrique pour ce chauffage est insignifiante. 



   Si on le désire, une vanne automatique 20 peut être agen- cée avant l'entrée do la tuyère 11 pour assurer une pression d'évaporation   constante.   



   Dans le cas d'un biûleur à mazout, la sortie 17 de la tuyère 11 peut être raccordée à un conduit débouchant sous   l'ou-   voiture d'aspiration du ventilateur associé au brûleur. 



   Los fige   2 - 3   montrent uns application particulière de l'invention à un moteur à essence, pour tirer parti du fait qu'après l'échappement des gaz   brillés   il se produit une petite réaspiration de ces gaz dans los cylindres du moteur à la fin du mouvement de fermeture des soupapes d'échappement. En co cas, un   compresseur   21 envoie de l'air dans la tuyère 11, par les ouvertures 12, et le mélange est amené par le conduit 22 dans un collecteur 23 muni d'un raccordement 24 au collecteur d'échap   pomont   25 du moteur (non montré), on regard et le plus près possible de chaque soupape d'échappement.

   Au moment de la réas- piration, il est évident que le gaz sous pression amené par un raccordement 24 pénétrera dans le cylindre correspondant, par préférence aux gaz d'échappement qui s'éloignent de ce cylindre 
Une partie du gaz amené par 24 s'écoulera, aussi vers l'échappe- ment 25, où l'agent   catalytiques   véhiculé par ce gaz agira capon- dant utilement pour   parfaire   l'oxydation des éléments polluants contenus dans los gaz d'échappement. 



   Pour éviter les inconvénients qui pourraient résulter de   l'échappement   do gaz chargé d'agent catalytique par la soupape de sécurité 3, un tuyau 26 peut être raccordé à cello-ci pour amener ce gaz, soit on regard du tube 14 (Fig. 1), soit dans la 

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 chambre 2? entourant en partie la tuyère do décompression 11   (fig.   2), ce qui permet aussi une récupération dudit gaz. 



   Il va de soi que l'invention n'est pas limitée aux   oxom-   ples décrits et illustrés, auxquels diverses modifications peu- vent être apportées sans sortir du cadre do   l'invention.

Claims

RESUME L'invontion a pour objet: 1. Procédé catalytique pour améliorer la combustion d'un combustible dans une chambre de combustion, dans lequel un agent catalytique à l'état finement divisé est introduit dans ladite chambre pour exercer son action catalytique sur la réac- tion entre le combustible et le comburant, caractérisé en co qu'on met l'agent catalytiquo en dispersion stable dans un li- quide sous pression, capable de se gazéifier sous l'effet d'une chute sensible do cette pression, on mot ce liquide contenant le catalyseur dans un réservoir, on prélève, selon les nécessi- tés, des quantités de ce liquide ot on les soumet à une chute de pression suffisante pour provoquer la gazéification du liqui- do et le transformer en un véhicule gazeux pour l'agent cataly- tiquo dispersé, et on amène ce véhicule gazeux,

chargé d'agent catalytique en particules généralement submicronionnos, dans la chambre de combustion.

2. Procédé suivant 1, caractérisé en ce que le véhicule gazeux chargé d'agent catalytique est mélangé à du gaz combu- rant avant l'introduction dans la chambre de combustion.

3. Procédé suivant 1 ou 2, caractérisé on ce que le liqui- de chargé d'agent catalytique est chauffé avant d'être soumis à ladite chute de pression.

4. Procédé suivant 1, 2 ou 3, oaractérisé on ce quo ledit liquide est constitué par au moins un gaz liquéfié choisi dans la groupe comprenant l'ammoniac, l'hydrogène, l'oxygène, l'anhy- dride carbonique, l'hydrazino et les hydrocarbures tels que méthane, éthano, propane, butane, octane, éthylène, propylène, méthyle, méthylène, diméthylène, oxyde do méthyle, oxyde do méthylène et oxyde de diméthylène.

5. Procédé suivant 1 ou 2, caractérisé on ce que ledit liquide est constitué d'un mélange -d'oxyde de méthyle (oxyda de <Desc/Clms Page number 11> diméthylèneà et d'une quantité moindre de 1,1,1-trichlorcéthane, 6. Procédé suivant l'un quelconque dos points 1 à 5, carac- térisé on ce que l'agent catalytiques est le méthyl-cycloponta- diényl-tricarbonylo de manganèse.

7. Procédé suivant l'un quolconquo dos pointe 1 à 6, @a- ractérisé en ce que l'agent catalytique est utilisé on uno quan- tité d'environ 1/6000 à 1/100.000 du poids du combustible.

8. Dispositif pour la mise on oouvro du procédé suivant l'un quelconque dos pointe 1 à 6, caractérisé on co qu'il com- prend une bonbonne pour contenir, sous pression, du liquide chargé d'agent catalytique, un conduit pour amener ce liquide dans un dispositif do décompression muni d.'uno admission d'air atmosphérique, uno vanno électro-magnétique pour ouvrir ledit conduit dès que la chambre do combustion fonctionne, ot dos moyens pour amener à la chambra de combustion la véhicule ga- zeux, chargé d'agent catalytiquo, formé dans ledit dispositif de décompression.

9. Dispositif suivant 8, caractérisé on ce qu'il comprend un moyen do chauffage dudit liquide avant son amenée audit dis- positif do décompression.

10. Dispositif suivant 8 ou 9, caractérisé en co qu'il comprend une vanne automatique assurant une pression d'6vapo- ration constante dudit liquide.

11. Dispositif suivant 8, 9 ou 10, caractérisé on co qu'il comprend une ouverture pour la sortie dudit véhicule gazeux on regard d'une ouverture d'aspiration do comburant vers la cham- bru du combustion.

12. Dispositif suivant 8, 9 ou 10, caractérisé en co qu'il comprend un conduit pour amener ledit véhicule gazeux à proxi- mité immédiate derrière chaque soupape d'échappement d'un mo- teur à essence.