Procédé de préparation d'un gaz combustible, en partant d'hydrocarbures liquides. La présente invention est relative à un procédé de préparation d'un gaz combustible un partant d'hydrocarbures liquides et à un appareil servant à la réalisation de ce pro <B><I>cédé.</I></B>
L'invention permet l'utilisation d'hydro carbures liquides ordinaires, de même que celle d'hydrocarbures humides ou sales, qui ne peuvent pas être utilisés par les méthodes usuelles.
Le procédé selon l'invention, clans lequel <B>Iv.,</B> hydrocarbures liquides sont atomisés par de la. vapeur, est caractérisé en ce que le mé lange d'hydrocarbures et eau est soumis à la distillation et à. la gazéification par son pas sage dans. un espace chauffé dans lequel la pression décroît graduellement, et en même temps à, une action catalyt;que.
L'appareil pour l'exécution de ce procédé possède des moyens d'atomisation des hydro carbures liquides par de l'eau, une chambre de distillation et gazéification du mélange d'hydrocarbures et vapeur permettant de chauffer et de faire décroître graduellement la pression du mélange gazeux, en présence d'agents exerçant une action catalytique. Le dessin ci-joint représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'appareil selon l'invention. Les fig. 1 à 5 se rapportent au premier exemple.
La f'ig. 1 en est une élévation frontale; La fig. 2 est une- coupe élévation lon gitudinale le long de la ligne A-JA de la fig. 1; La fig. 3 est une section verticale cen trale de détail de la chambre de mélange et clés moyens permettant l'introduction de l'huile et clé la vapeur dans cette chambre afin de former le mélange.
La fig. 4 est une section longitudinale centrale de détail de la chambre de gazéifi cation et des éléments constituants; La fig. 5 est une élévation prise du plus petit côté; , La fig. 6 montre en section une deuxième forme de l'appareil, et La fig. 7 est une vue similaire d'une au tre forme de construction du même appareil. En se rapportant aux fig. 1 à 5, 1 est une chaudière de formation de la vapeur, 2 la chambre de mélange et 3 la chambre de gazéification, les deux étant reliées en 4.
L'huile est renvoyée d'une source d'ali mentation à un réchauffeur 5 convenable ment choisi, au moyen d'un tuyau à soupape 6, et est envoyée dans la chambre de m.ë lange 2 par un tuyau 7. L'agent de chauf fage dans le réchauffeur 5 est de la vapeur obtenue dans la chaudière 1 et envoyée au réchauffeur 5 par un tuyau à soupape 8 et un tuyau 9 branché sur ce dernier, la. vapeur d'échappement étant enlevée par le tuyau.10.
La vapeur qui doit être mélangée à l'huile est également envoyée dans la cham bre de mélange 2 de la chambre 1 au moyen du tuyau 8, la partie du tuyau adjacente à la chambre 2 étant pourvue d'une soupape 11. Le tuyau 8 peut être alimenté d'un sur chauffeur ou bien il peut être formé lui- même en surchauffeur; à un endroit convena ble, et comme illustré, il peut être pourvu d'une soupape de réduction 12 et d'un ma nomètre 13.
La chambre de mélange 2 comprend un élément creux formé en éventail 14, deux tuyères 15, 15 latéralement disposées et ar rangées d'une manière divergente pour l'huile et pour la vapeur, une seule tuyère centrale 16 pour une admission séparée de vapeur et un élément tubulaire 17 établissant la. con nexion entre le tuyau 8, les tuyères 15, 15 et la tuyère 16, comme montré dans la. fig. 3. Chaque tuyère latérale 15 comprend un con duit cylindrique 18 -dont l'extrémité intérieure vers la. chambre 14 est en forme de cône, ou autrement formée comme montré en 19, afin de laisser un orifice central de décharge 20 (le section comparativement petite.
Le con duit 18 est formé avec des ouvertures d'ad mission espacées, 21 pour l'huile et 22 pour la. vapeur, les tuyaux principaux respectifs d'alimentation 7 et 8 étant convenablement reliés comme il est par exemple montré dans les fig. 1 .et 2. Comme montré dans ces fi gures, le tuyau à huile 7 est relié aux ouver tures d'admission 21, 21 -au moyen d'un tuyau dérivé 23 pourvu d'une soupape 24; et les ouvertures d'admission 22, 22 commu- niqùent avec le tuyau 8 au moyen d'un em branchement. 25 dont la sortie est contrôlée par une soupape 26.
Les soupapes 24 et 26 peuvent être accouplées de façon qu'elles puissent être ouvertes et fermées en même temps, quoique dans l'exemple choisi elles soient actionnées de manière indépendante.
A l'intérieur du cylindre 18, un élément 27 est logé à glissement et présente une por tion médiane 28 qui est ajustée à frottement doux et possède des extrémités réduites 29 et 30. Entre l'extrémité 29 et le cylindre 18 se trouve formé un espace 31, et un espace libre est laissé au-dessus de 28.
Les faces extrêmes de la, partie médiane 28 forment par conséquent des épaulements 33 et 34, l'arrangement relatif aux ouvertures d'ad mission d'huile et de vapeur 21 et 22 étant tel que l'une des faces, 33, soit çioumise à la pression de l'huile et. l'autre face, 34, à. la pression de la vapeur; la partie médiane 28 fait fonction par conséquent d'un piston à double action. L'êlément 27 est pourvu d'un passage central 35 le traversant sur toute sa longueur, et son extrémité est en forme de cône comme montré en 36 pour correspondre à l'extrémitP semblable 19 du cylindre 18.
Un ressort hélicoïdal 37 est associé avec le pis ton 28, l'une de aies extrémités étant adap tée à s'appuyer sur la. face 34 qui est soumise à la pression de la vapeur, tandis que l'extré mité éloignée-s'apnuie contre un épaulement ajusta.ble 38 combiné avec l'extrémité du cy lindre 18. L'extrémité du cylindre est for mée d'uni boîte à. bourrage 39, 40 et l'épau lement a,justable 38 est formé d'un boulon 41 qui traverse les .éléments 39 et 40 et est pourvu à l'extrémité extérieure d'une tête 42 et à ,l'extrémité intérieure d'une tête 43.
La. tuyère centrale de vapeur 16 est pla cée sous le contrôle d'une soupape 44. De cette manière, la sortie 45 du tuyau 16 di rige la. vapeur centralement au milieu des courants convergents d'huile et vapeur qui s'écoulent des sorties 20, 20 des tuyères 15, 15 dans la chambre de mélange 2.
La. vapeur et l'huile sont fournies aux tuyères 15, 15 à la. même ou approximative ment la, même pression, des soupapes de ré duction étant intercalées dans ou en relation avec les tuyaux principaux 7 et 8, si. on le désire.
En fonctionnement, lorsque les soupapes d'huile et de vapeur 24 et 26 sont ouvertes, la vapeur agit sur l'épaulement de piston 34 de l'élément<B>27,</B> tandis qu'une partie passe ,f travers cet élément au moyen du passage 35 et l'huile agit sur l'autre .épaulement ou face de piston 33 et s'écoule en même temps à travers l'espace annulaire 31 entre le mem bre 27 et le cylindre 18 et pénètre dans la chambre de mélange \? en même temps que la vapeur, la différence de pression sur les deux faces 33 et 34 étant absorbée par le ressort 37.
De cette manière le mélange d'huile et de vapeur s'écoule de la chambre de mélange vers: la, chambre de gazéification 3.
Lorsque la. soupape 44 de la. tuyère cen trale de décharge 16 de vapeur est ouverte, la pression de la vapeur sur l'élément 27 est allégée; et l'admission d'huile entre les extré mités coniques 36 et 19 est augmentée auto matiquement sous l'influence de la. pression. (l'huile. Par conséquent la. quantité de vapeur fournie à la, chambre de -azéification 3 peut être augmentée dès que ,la chambre devient >11ffisamment chaude pour déterminer une nl;letion entre l'huile et la vapeur et la. va peur est en excès par rapport à, la quantité d'huile et empêche le dépôt de carbone de se produire.
L'on voit que l'huile et la vapeur-des tuyères 15, 15 pénètrent dans la chambre \? vee un mouvement tourbillonnaire, et la va <B>,</B> a peur qui sort de la. tuyère 16 est dirigée cr=nt.ralement dans la masse animée de ce mouvement tourbillonnaire et de cette façon nu obtient tin mélange et une atomisation effectifs.
Il est également évident: que si la sortie <B>(If-</B> l'huile 36 est obstruée par une matière étrangère qui. empêche l'alimentation de- se l'aire, la pression d'huile augmentera. et pour= >sera automatiquement en arrière l'élément 7 en agissant sur l'épaulement ou face de piston 33, en effectuant ainsi un nettoyage et en rétablissi?nt: l'alimentation normale. La chambre de gazéification 3 est formée .
de deux enveloppes tubulaires coniques 46 et 47 ouvertes; aux extrémités, assemblées de manière à être en contact. partiel circonfé- rentiellement et aux extrémités, et dont les extrémités sont pourvues -de flasques et sont boulonnées ensemble en 48 et 49. Ces deux enveloppes forment ainsi une cornue 50 dans laquelle le gaz produit est introduit et brûlé. Le joint 49 est adapté convenablement de fa çon à. tenir compte de l'expansion et de la contraction par la. disposition d'une partie ondulée 51. Les joints 48 et 49 permettent de démonter la cornue 50 pour le nettoyage, etc. et la. remonter à nouveau facilement.
La plus petite extrémité ou extrémité frontale de la cornue 50 est opérativement associée avec le foyer 52 de la. chaudière 1 comme illustré dans les, fig. 1 et 2 et est par consé quent toujours plus chaude que l'extrémité éloignée ou postérieure.
Les éléments 46 et 47 sont faits en un alliage de chrome et de nickel dans lequel le nickel est l'élément dominant. Cette dispo sition produit à une température approxima tive de<B>900'</B> C, une action catalytique sur le mélange gazeux qui traverse la chambre 3, en empêchant ainsi le dépôt de carbone solide, et en déterminant la génération de quantité-, prédominantes de méthane au lien d'hydro gène et de monoxy de de carbone, et en plus résiste à la chaleur et n'est pas attaquée par l'oxygène libre aux temnéra-tures élevées.
L'action catalytique pourrait aussi être obte nue en enduisant les élément-, 46 et 47 d'une substance catalytique ou en les recouvrant de cette substance catalytique, laquelle peut con sister en tan élément simple ou en une com position ou alliage de deux ou plusieurs élé ments.
La. surface extérieure de l'élément 46 est pourvue d'une série de nervures. équidistan tes 53, 53, dont les bords s'appuient contre l'.éléme,it -1-7, de telle manière qu'une plu ralité de chenaux 54, 54 sont formés entre les membres .16 et 47.
Les nervures 53, 53 sont, comme illustré dans la fig. 4, formées avec des parties anulaires 55, 55 se cou- Il tinua.nt par les parties circulaires, en pro duisant ainsi une série de contractions 56, 56 dans les chenaux 54, 54 qui servent â. les relier ensemble, et agissant comme chi canes pour augmenter le mouvement de tour billonnement et les changements clé pression des gaz qui s'écoulent.
Par conséquent, les chenaux 54, 54 ont des volumes variables augmentant régulièrement à partir de l'extré mité plus petite ou frontale vers l'extrémité arrière de la structure 50, à l'exception de l'extrémité finale ou premier chenal 54, tan dis que les températures y .décroissent gra duellement de la partie frontale vers la. par tie postérieure.
L'extrémité plus petite ou frontale de l'enveloppe 47 est pourvue d'un prolongement vide formant une chambre 57, à la. partie supérieure de laquelle la chambre de mélange 2 est fixée en 4. Ainsi, la chambre 57 est en communication directe avec la. chambre die mélange 2 et aussi avec, la chambre de gazéi fication 3, et son objet est, de permettre une expansion soudaine du mélange gazeux qui sort de la chambre 2 avant :d'entrer dans la chambre 3. Par conséquent, le mélange de vient raréfié et plus sensible à l'action cata lytique.
Un tuyau 58 est disposé à<B>la,</B> grande ex trémité ou extrémité postérieure de la struc ture de cornue 50 pour laisser sortir le gaz de la chambre 3. Une extrémité de cette con duite 58 est reliée à la chambre 3 en 59 comme montré dans la fig. 2, tandis que son autre extrémité est dirigée vers le centre de la cornue 50 où elle est branchée pour former deux tuyères 60 et 61. La tuyère 60, qui est formée comme une tuyère de brûleur de cons truction usuelle, est dirigée vers ou à l'in térieur clé l'élément 48 et sert ainsi à envoyer du gaz à ce dernier pour y être brûlé. envoyer tuyère 61 est dirigée vers un réservoir à gaz d'où le surplus de gaz peut être prélevé pour divers usages.
La grande extrémité de la cornue 50, c'est-à-dire celle éloignée de la. chaudière, est pourvue d'une chemise 62 entourant le tuyau 58, le brûleur 60, et une partie de l'embranchement 61 qui traverse son extré mité fermée 63. Cette extrémité est construite avec un obturateur réglable 64 pour l'alimen tation d'air à l'intérieur de 46. Par exemple, dans le cas où la. cornue 50 devient trop chaude, l'alimentation d'air peut être coupée, en réduisant ainsi la flamme à l'intérieur clé 46 sans modifier l'action de la chambre 3, et par conséquent la génération du gaz. La cornue 50 peut être assemblée à la. chaudière 1 de toute maniière convenable, quoique celle montrée dans les fig. 1 et 2 soit particulièrement simple et effective.
Comme montré dans ces figures, l'extrémité du four 52 est pourvue d'une plaque annulaire 65 attachée à la chaudière par des attaches 66, 66 qui permettent l'enlèvement de cette plaque; et la. cornue 50 est fixée en position dans une chemise conique 67 qui est située autour de l'ouverture 68 dans la plaque 65 comme montré clans la. fig. 2 et est plus grande que la cornue 50, de façon à laisser un espace annulaire. La. petite extrémité de la chemise 67 dépasse l'ouverture 68 et est fixée par un anneau 70 à. la. plaque: 65.
La cornue 50 est fixée à demeure dans la che mise 67 au moyen d'un support 71, et d'un anneau 72, fermant l'extrémité' de la chemise 67. De cette manière, la chemise 67, la cor nue 50 -et la plaque 65 forment partie in tégrale de la, chaudière, mais déta.chablé, et si on le désire, la chemise 67 peut être arti culée d'un côté de la plaque 65 de telle ma nière qu'elle puisse, avec la. cornue 50, être déplacée en entier dans une position opéra:
tive ou non-opérative par rapport à l'ouver- tur 68 afin de faciliter l'inspection, etc.
L'anneau 72 est pourvu d'une série de trous 73 ,et est assoeié à un dispositif 'de fer meture 74. De eette manière de l'air peut cir culer sous le contrôle du dispositif de ferme ture 74 dans l'espace 69, et de là dans la chambre de combustion 52 die, la, chaudière pour y aider la. combustion, l'air étant chauffé au préalable par radiation de la, cor nue 50, ce qui augmente l'effet utile. La fig. 6 montre un mode de construc tion de l'appareil destiné à produire du gaz (lui doit être emmagasiné.
Les parties essentielles de l'appareil sont construites substantiellement comme déjà expliqué, comme il est évident par une ins- peetion de lettres de référence qui désignent les mêmes parties que celles représentées dans les fig. 1, 2, 3, 4 et 5, et où 2 représente la chambre de mélange, 50 représente la cor nue comprenant les .éléments tubulaires co niques 46 et 47 formant la chambre de ga- zéifiea.tion 3 et la chambre de détente 57 et dont l'élément 46 est pourvu de nervures 53, 53 et d'un joint de dilatation 51; 58 est h# tuyau par lequel le gaz sort de la. cham bre 3.
Comme montré, la, cornue 50, est dans cet exemple arrangée verticalement et centrale- ment dans l'extrémité inférieure d'une che mise cylindrique 75 dont l'extrémité supé rieure est construite comme une chaudière à vapeur 76 du type vertical à tubes à feu.
La chaudière 76 comprend un espace eau et vapeur<B>77,</B> une pluralité de tubes à feu 78, 78 assemblés en alignement avec la pe tite extrémité ou extrémité supérieure de la cornue 50 et une cheminée<B>79.</B> Un foyer 80 est logé dans la chemise 75 à la partie infé rieure et centra.lement, et en communication avec la cornue 50, de manière que cette der nière est chauffée et de la. vapeur est pro duite dans la. chaudière 76.
L'arrangement peut être tel que la, vapeur est utilisée en en tier dans le processus (le formation du gaz, étant dirigée de l'espace eau et vapeur 77 aux tuyères 15, 15 et 16 de la chambre de mélange. 2 par une tuyère 8 pourvue, comme avant, d'une soupage de contrôle 11, d'une soupape de réduction 12 et d'un manomètre <B>13,</B> et par une tuyère 25 :et soupape de con trôle 96, la portion intermédiaire des tuyaux 8 et 25 étant enroulée en spirale, comme montré en 81, pour former un sureha.uffeur disposé à @la. jonction entre la, cornue 50 et les tubes à, feu 78, 78.
L'huile est fournie à la chambre de mélange 2 par le tuyau 7, la. ,soupape 24 et le tuyau 23, comme avant. Lu se rapportant à la fig. 7, celle-ci re présente une modification de l'appareil qui a déjà été décrit en se rapportant à la fig. 6. Dans cette modification, la cornue 50 est renfermée entièrement dans une chemise iso lante de chaleur 82, la cornue étant chauffée au moyen d'un appareil chauffant électrique 83, associé avec un circuit convenable comme indiqué en 84. La chambre de mélange 2 est alimentée d'huile et vapeur de sources con venables par les tuyaux 7 et 8, et le gaz est dirigé vers l'.emm,a,ga.sinage par le tuyau 58.
Le restant .de l'appareil est construit, dis posé et adapté à fonctionner comme déjà ex pliqué, ainsi que cela résulte d'une inspec tion des lettres de référence qui désignent les mêmes parties; que dans les fig. 1, 2, 3, 4 et 5 et dans la fig. 6.
L'inventeur a trouvé également que des mélanges différentsi de gaz sont obtenus à des pression différentes., et que des produits de composition différente pourraient être ob tenus de points différents de la cornue 50. L'on voit aussi que l'on peut employer plu sieurs mélanges différents d'huile et de va peur de chacun desquels l'on peut obtenir à volonté des gaz, dont les partes constituantes ont une structure moléculaire différente.