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"Installation constituée par une turbine à gaz et un compresseur à air comburant entraîne par celle-ci, pour l'utilisation de la teneur en énergie des gaz résiduaires formés dans un processus de craquage.''
Une mesure connue et visant à écono- miser de l'énergie consiste à détendre dans-une turbine à gaplacée en aval les gaz de combustion le plus souvent à haute pression formés dans des processus chimiques exothermiques et à tirer ainsi parti de leur teneur en énergie, d'une part, pour fournir du travail mécanique, généralement pour entraîne un compresseur qui sert à véhiculer le milieu gazeux qu'il s'agit d'amener au processus chimique, notamment l'air combur et, d'autre part,
dans la mesure où l'énergie des gaz résidua res dépasse celle qui est nécessaire pour entraîner le compr seur, pour entraîner en outre une génératrice servant à ongen- drer de l'énergie électrique. Un exemple d'application de cette utilisation de l'énergie de chaleur perdue qui est obte- nue dans des processus chimiques est l'utilisation dos gaz résiduaires formés dans le procédé de craquage qui vise à fabriquer de l'essence. Le problème à résoudre en pareil cas
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copiste surtout à régler la puissance, car la puissance du compresseur est déterminée par le processus chimique et doit être couverte autant que possible par la puissance fournie par la turbine.
Si l'énergie tirée des gaz résiduaires dépasse le besoin de puissance du compresseur et si l'on veut tirer parti de cet excès pour produire directement de l'énergie électrique, il est nécessaire, en outre, de maintenir constante la vitesse de rotation du groupe formé par le compresseur, la turbine à gaz résiduaire et la génératrice.
Pour le procédé de craquage mentionné, le réglage de puissance dont il s'agit a été résolu de la façon indiquée par la figure 1 du dessin annexé. Dans ce procédé, de façon connue, le catalyseur utilisé pour favoriser la décomposition des molécules d'hydrocarbures en molécules d'essence très volatile est le sable quartzeux sur lequel se fixe, au cours du processus, du carbone qu'il faut brûler dans un appareil dit régénérateur, ce qui nécessite des températures d'environ 6000 C et des pressions relatives de 2 à 3 atmosphères. Ainsi, à la sortie de ce processus, on obtient du gaz chaud sous pression dont on utilise la teneur en énergie dans une turbine à gaz résiduairé placée à la suite.
Ainsi, sur la figure 1, on a désigné par 1 le compresseur servant à amener l'air comburant nécessaire au processus chimique (indiqué par 2 sur le schéma); on a désigné par 3 la turbine à gaz résiduaire placée à la suite du processus chimique et par un groupe moteur-générateur monté de façon générale sur un arbre avec le compresseur et la turbine et qui sert donc de moteur pour le démarrage de l'installation et peut, en cas d'excédent approprié d'énergie des gaz résiduaires, servir de générateur pour fournir de l'énergie électrique.
Le processus chimique exige un apport d'air à pression constante, mais en quantité variable; c'est pourquoi, dans la solution antérieurement connue, on prévoyait le compresseur 1 pour un. réglage de
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débit par réglage des aubes directrices, le réglage de la tur-
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bine se faisant par une soupape d'étranglement prévue cuza. le tuyau menant du processus chimique à la turbine à gaz réntduaire.
Ainsi, cette soupape est placée dans le courant chaud de gaz résiduaire qui, dans le processus de craquage con,:idfri est fortement chargé de poussière et générateur d'érosion, de sorte que cette soupape est particulièrement sujette aux parti! bations , Par suite, le but principal da l'Invention out d'éviter cette disposition de la soupape ste réglage avec les prsrtur
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bations qui en résultent,
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L'invention a pour objet une installation cunut tuée par une turbine à gaz¯et un compresseur air cor,';burht entraîné par celle-ci, pour l'ut3l.;at.on (le ]si. t:rtE.:.zx en :m:r gie des gaz résiduaires formés dans un processurt da cruqiuizi, installation dans laquelle, suivant l'invention, wie prkxvÇS dr l'air comburant véhiculé par le' ! est à4rl v4<;
avant le processus de craquage et mélo.ngue, en passant liar une </ude réglage et un échangeur de chaleur Henté par gaz
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résiduaires de turbine, aux gaz; venant, du pt<Jc<;c=1 de craquage, avant l'entrée 4an/ la :urrin gaz.
On expliquera plus préceésar.t 1'ir.xmri.i.x: <±- après va propos de la figure! 2, 3'r ce,*jle-cl5 cr,fï'c:é;y.<,t aux références de la f,E3 1, on a d4cigL, par z, 1''- ys, pressets par 2 la partie le l' ir.ita.lla±1&,r+ "x.r.à 1.: se force, lors de processus .:.!''*1::;l '1: s2: ré'îï'': h-iute tension, par 3 ,5) '.tcbin6 ;g 1.2s F:3'J..b: 'rs <;t ,s, ¯ 8 le es =xiteu.r.-généys.ï3'. É :;L,Jar,% g'(nµQLi<r;, 9v cl14 j: iwfo.ùezzr,t d>à conùréoseh é' 1,ltacl;& "ingt,J ><,i ? qat;± ï-efc'jl&ent 'is cosprecse ' . >,4. ' r.nc-, en pass-ant 'par #;''ëh&n*;:- 4e C? ie;1 iin:-=1<:14 bzz les gaz r"3',''t.'..e.¯ ï..4:r.. v.i?:.9 ±'.*3- "¯"%'Y3. 1 gaz >.41;14rôir<;:;
qui conduit .'.Li.r.ü.iÇ, r- ---'Y.'-..i*i;a,. gr.d-j? fiÎ '"''it e"F)fl¯ iÉ, 1'"b'ôé ié%P V"m4K'* <"'>? de gaz ain3 "r=anché ipjfi Fz±liéle 5u.ï's&N%& ±?.fq<;x ... ,¯ . '/.\, .,¯ .- ' ''''- ' pec) 6tre réglée 4la ze,ç-r da la s>=pɵÉ' 4À r i Z 1, î- rj;1;
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son tour, est commandée hydrauliquement ou pneumatiquement en fonction du résultat obtenu en un point de mesure 9 situé après le point de départ du tuyau de dérivation 7 et avant le processus de craquage 2. ' Eventuellement, on peut amener à ce courant parallèle un supplément d'énergie par une chambre de 'brûleur 8 de type traditionnel, qu'il s'agisse d'une énergie provenant de combustibles étrangers ou de l'énergie de constituants combustibles contenus dans les gaz résiduaires qui proviennent du processus.
Le fonctionnement du réglage suivant l'invention est le suivant. L'air aspiré par le compresseur 7 est porté à la pression nécessaire au processus chimique. Toutefois, le débit nécessaire varie selon les conditions de service. Ainsi, si la. capacité du compresseur 1 est calculée pour le débit maximal nécessaire au processus chimique, il faut que, dans le fonctionnement à faible charge, une partie de l'air véhiculé par le compresseur évite le processus chimique. Suivant l'in- vention, on y parvient grâce au tuyau de dérivation 7 et grâce à la soupape 5' on adapte ce courant de dérivation aux besoins, la soupape 5 .'étant manoeuvrée dans le sens de la fermeture quand la quantité.d'air passant par le processus chimique diminue et dans le sens de l'ouverture quand la quanti- té d'air passant par le processus chimique augmente.
De telles variations de débit se-produisent fortuitement pendant le fonc- tionnement, par suite de variations de la résistance intérieure quand les processus' de combustion dans le régénérateur varient, mais au moyen de l'installation suivant l'invention, on main- tient constante la quantité d'air traversant le régénérateur, de la, façon décrite ci-après,indé[pendamment des variations de résistance en question.
Si la résistance intérieure du régénérateur augmente, la quantité d'air qui passe par la dérivation mention- née commence par diminuer. Par suite, la lecture diminue au
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point de mesure de débit situé avant le régénérateur. De façon correspondante, la soupape 5 se ferme @galement peu, con- formément à la courbe de proportionalité du réglage mis en oeuvre. Par suite, le compresseur est oblige de fonctionner avec un débit réduit et une pression accrue. Etant donné que les deux branchements se réunissent avant la. turbine, le débit total absorbé par celle-ci diminue un peu également, Par suite la pression à l'entrée de la turbine diminue.
Par cens Jouent, la pression en amont du régénérateur s'est un peu accrue et en aval du régénérateur elle a un peu diminué; plus précisément la différence de pression qui règne maintenant correspond à la résistance accrue du régénérateur. Quand la résistance diminue dans le régénérateur, la soupape 5 s'ouvre et ainsi, le débit d'air du régénérateur est égaleront maintant ntra des limites étroites. La pression moyenne dans la regenerateur reste entièrement inchangée, car les variations de résistance de celui-ci sont compensées de la façon décrite par augmenta- tion ou diminution de la pression à l'entrée et à la sortie.
Le courant de dérivation qui passe par le tuyau de dérivation n'est pas perdu, mais après avoir été chauffé, il arrive à un échangeur de chaleur 6 qui est chauf-. fé par les gaz résiduaires de la turbine, il s'y réunit aux gaz résiduaires venant du processus chimique et se détend dans la turbine.
Les avantages de la solution suivant l'invention, relativement à la solution connue de la figure 1, résident dans le fait que la soupape de réglage est placée dans le cou- rant de dérivation du tuyau 7, qui est froid et n'entraîne aucun constituant solide et érosif, et que l'on tire aussi par- ti de la teneur en chaleur des gaz de la turbine pour produire de l'énergie. Même si le débit varie fortement, le ocmprosseur 1 peut être construit sans réglage des aubes directrices, car précisément, l'excès de débit pout facilement être détourné.
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En outre, dans la disposition suivant l'invention, onobtient, même dans la gamme de charge partielle, un rendement de puis- sance au soins égal à celui qu'on pourrait obtenir, autrement, en réglant l'alimentation de la turbine à gaz résiduaires par des moyens techniques importants, car les pertes d'étrangle- ment se produisent seulement dans le courant froid de dériva- tion et le compresseur et la turbine à gaz résiduaires peuvent fonctionner toujours à leur régime nominal, donc avec le plus grand rendement possible.
Ainsi, grâce à la disposition suivant l'inven- tion, on atteint de façon très économique le but visé, qui est de maintenir des conditions uniformes pour le processus de craquage. Indépendamment des variations de résistance dans le régénérateur, la pression moyenne et la quantité d'air dans le régénérateur sont maintenues constantes dans le temps.
Ainsi , la charge partielle du régénérateur est réglée à un niveau déterminé. A une charge partielle déterminée du régéné- rateur correspond un débit optimal déterminé d'air et donc une ouverture optimale déterminée de la soupape 5. Quand le régénérateur est en pleine charge, la soupape 5 est fermée; envisagée à la charge partielle minimale', la soupape 3 est presque complètement ouverte. Les variations de résistance qui se pro- duisent en service dans le régénérateur ont pour effet de faire osciller la soupape autour de la position optimale, mais ainsi le d6bit d'air est réglé de la façon décrite.