CH141827A - Procédé de fabrication d'un mélange gazeux d'oxyde de carbone, d'hydrogène et d'acide carbonique. - Google Patents

Description

  Procédé de fabrication d'un mélange gazeux     d'oxyde    de carbone, d'hydrogène et  d'acide carbonique.    Pour la synthèse de l'alcool méthylique  et d'autres substances organiques qui se fait  par action catalytique, et sous pression, il est  nécessaire d'employer les mélanges gazeux  à. l'état aussi pur que possible pour obtenir  de bons rendements et une circulation con  tinue des masses gazeuses. On     évite    ainsi la       condensation    de gaz inefficaces et une dé  pense d'énergie pour leur compression et  pour leur circulation. De plus, la durée des  catalyseurs est ainsi prolongée.  



  Les procédés qui ont été appliqués jus  qu'ici pour la fabrication de mélanges  d'oxyde de carbone et d'hydrogène et qui  sont fondés sur l'emploi de gaz à l'eau et sur  son enrichissement avec de l'hydrogène peu  vent difficilement donner des mélanges     très     purs d'oxyde de carbone et d'hydrogène, si  l'on n'a pas recours à des procédés de puri  fication qui sont coûteux et compliqués. Dans  la fabrication de gaz à l'eau, il est difficile  de séparer complètement le gaz de la phase  d'air du ,gaz de la phase de vapeur et ce der-    nier reste alors souillé par de l'azote. Ce gaz  ne participe pas à la synthèse des substances  organiques et il s'accumule pendant l'opéra  tion dans les gaz mis en circulation qui doi  vent en conséquence être parfois évacués, ce  qui interrompt l'opération.  



  L'enrichissement du gaz à l'eau avec de  l'hydrogène pour obtenir un mélange conte  nant deux molécules, ou plus, d'hydrogène  pour une molécule d'oxyde de carbone exige  une grande production d'hydrogène en par  tant de gaz à l'eau lui-même ou en opérant  par voie     électrolytique.    Ces procédés néces  sitent une installation coûteuse et délicate  et une grande dépense d'énergie électrique.  



  Le procédé faisant l'objet de l'invention  donne facilement et sans emploi de cataly  seur ou d'hydrogène électrolytique des mé  langes purs d'oxyde de carbone, d'hydrogène  et d'acide carbonique. Il est caractérisé en  ce que, sur du charbon disposé dans un ga  zogène dont la température ne dépasse pas  75,0  , on fait passer un mélange d'oxygène      pur et de vapeur d'eau, la proportion de cette  dernière étant d'au moins deux volumes  pour un volume d'oxygène.  



  Dans la fabrication de gaz .à l'eau, en fai-    saut passer de l'oxygène pur et de la vapeur  d'eau sur des charbons incandescents qui se  trouvent dans des gazogènes spéciaux, il se  produit les réactions suivantes:  
EMI0002.0001     
  
    1. <SEP> 2 <SEP> C <SEP> -+- <SEP> 02 <SEP> = <SEP> 2C0 <SEP> -f- <SEP> 58.000 <SEP> calories.
<tb>  2. <SEP> C <SEP> -I- <SEP> 02 <SEP> = <SEP> C02 <SEP> --I- <SEP> 97.000 <SEP> calories.
<tb>  3. <SEP> 2 <SEP> CO <SEP> + <SEP> 02 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> C02 <SEP> -f- <SEP> 136.000 <SEP> calories.
<tb>  4. <SEP> C <SEP> + <SEP> C02 <SEP> = <SEP> 2 <SEP> CO <SEP> - <SEP> 39.000 <SEP> calories.
<tb>  5. <SEP> C <SEP> -f- <SEP> H20 <SEP> = <SEP> CO <SEP> -I- <SEP> H2 <SEP> - <SEP> 39.300 <SEP> calories.
<tb>  6. <SEP> C <SEP> + <SEP> 2H20 <SEP> = <SEP> C02 <SEP> -I- <SEP> 2H2 <SEP> - <SEP> 39.600 <SEP> calories.

         Les réactions aboutissant à la formation  de CO exigent des températures plus élevées  que celles par lesquelles est formé.     C02.     Tous les procédés employés jusqu'à présent  pour la fabrication de gaz à l'eau par oxy  gène exigent des températures élevées pour  rehausser la proportion d'oxyde de     carbone     et fabriquer ainsi des gaz à puissance com  bustible supérieure. Dans ces cas, le gazo-    gène permet une marche rapide, mais on est  aux prises à des inconvénients résultant de  la     scorification    des cendres et de l'attaque  ou de la corrosion des parties réfractaires.

    Dans le procédé selon l'invention, dans le  quel on maintient basses les températures du  gazogène, on peut opérer de façon à pro  duire la réaction suivante:    7. 5 C     -I-    2 02     +    4     H20    = 3     C02        +    2 CO     -I-    4     H2        -I-    76.000 calories.    La chaleur qui se développe est alors par  faitement suffisante pour maintenir la tem  pérature du gazogène à la hauteur à laquelle  se produit la réaction.

   Le mélange     ainsi    ob  tenu contient deux molécules d'hydrogène  par molécule d'oxyde de carbone et, aussitôt  après l'enlèvement de l'acide carbonique, il  peut servir à la, synthèse de l'alcool méthy  lique;     l'éliimination    de l'acide carbonique  s'opère aisément et sans grande dépense d'é-         nergie,    attendu que pendant la, compression  des gaz avant leur envoi à la tour de syn  thèse, l'acide carbonique peut être dissous  dans de l'eau pour récupérer l'énergie d'ex  pansion de     C02    dissous.  



  Lorsqu'on chauffe au préalable le mé  lange d'oxygène et de vapeur d'eau par la  chaleur des gaz sortant du gazogène, on peut  aussi obtenir la réaction suivante:    8. 3     C        -+-    02     +    3     H20    =     \?   <B>Col</B>     +    CO     +    3<B>112</B>     +    19.000 calories.    Après l'élimination de l'acide carbonique,  on obtient ainsi un gaz qui est encore plus  riche en hydrogène et qui peut être employé,  par exemple, pour la synthèse d'hydrocar  bures.

   Par suite de la vivacité à laquelle se  produit la combustion avec de l'oxygène, il  est très difficile de maintenir     la,    tempéra  ture dans les limites de 700 à     75(j      C., entre  lesquelles se produit la réaction indiquée     ci-          dessus    en 7. Pour obtenir la réaction indi-         quée    ci-dessus en 8, il est indispensable de  rester à des températures encore plus basses.  



  Tandis qu'à, des températures de 900 à  1.000   C on obtient un gaz qui contient de  4 à. 8 % d'acide carbonique et plus de 65  d'oxyde de carbone, il se forme dans les  limites de températures de 700 à 750     "C,    en  appliquant le procédé qui vient d'être     déc,it,     un gaz qui contient 30 à 35 % de     C02,    à peu       près    20 % de CO et 40 à 50 % d'hydrogène.

        Ce mélange contient tout au plus de 1 à       1,b        %    d'oxygène non combiné et il est pra  tiquement exempt d'azote dont des faibles  traces, pouvant éventuellement s'y trouver,  doivent être considérées soit comme composé  chimique du coke, soit (quand on     utilise    du  charbon de bois) comme des parties absorbées  de l'air par le charbon. Ce procédé permet  de tirer parti, pour la fabrication synthéti  que d'alcool et d'autres produits organiques  de haute valeur, de l'oxygène qui forme un       produit    secondaire de la fabrication électro  lytique d'hydrogène et qui, la plupart du  temps, n'a pas été utilisé jusqu'ici.  



  De plus, ce procédé offre sur les autres  procédés connus, fondés sur l'enrichissement  du gaz à l'eau ordinaire par de l'hydrogène,  ainsi qu'il ressort nettement de la réaction  suivante:    <B>CO</B>     -+-        1120    -<B>C02</B>     -I--    H2    le grand avantage de ne pas nécessiter ni       appareils    coûteux, ni grands frais d'exploita  tion, ni emploi de catalyseur. Il permet     aussi.     d'obtenir du     gaz'plus    pur, tandis que l'uti  lisation de la chaleur dans le gazogène est  meilleure, et l'oxyde de carbone obtenu,  ainsi que l'hydrogène, sont produits dans la  proportion voulue, mais en plus grand vo  lume avec une bien moindre consommation de  charbon.  



  En faisant fonctionner le gazogène à des  températures plus basses (ne dépassant pas  700   C) et en chauffant au préalable l'oxy  gène et la vapeur d'eau, on peut obtenir des  mélanges gazeux qui contiennent trois vo  lumes d'hydrogène par volume d'oxyde de  carbone. De ce mélange, par la réaction ca  talytique connue:    CO     -I-    3H2 -     CFII        -I-        1120       on peut, en éliminant l'acide carbonique,, ob  tenir du méthane de grande pureté.

   Pour ac  tiver la marche du gazogène et pour obte  nir plus aisément une haute teneur d'hydro  gène et d'acide carbonique, il est bon de ne    pas faire fonctionner le gazogène à     pression     réduite et il peut être avantageux d'employer  une pression supérieure à la pression ordi  naire. On peut utiliser une partie de la  chaleur de réaction dans le gazogène lui  même comme travail de pression.

   En fait,  on économise le travail qui serait nécessaire  pour comprimer l'accroissement de volume  subi par les gaz pendant la réaction dans le  gazogène de la pression ordinaire jusqu'à  celle du gazogène; de plus, une pression su  périeure implique la formation d'acide car  bonique, au lieu d'oxyde de carbone, car  toutes les réactions aboutissant à la forma  tion de C02 se produisent avec un petit  changement de volume ou sans le moindre  changement de volume, tandis que les réac  tions aboutissant à la formation de CO se  produisent avec un fort accroissement de vo  lume.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé de fabrication d'un mélange ga zeux d'oxyde de carbone, d'hydrogène et d'acide carbonique, qui contient au moins deux volumes d'hy drogène par volume d'oxyde de carbone, caractérisé en ce que, sur du charbon disposé dans un gazogène dont la température ne dépasse pas 750 , on fait passer un mélange d'oxygène pur et de vapeur d'eau, la proportion de cette der nière étant d'au moins deux volumes pour un volume d'oxygène.

   SOUS-REVENDICATION Prbeédé selon la revendication, caracté risé en ce que l'on opère à des températures qui restent au-dessous de 700 C et emploie un mélange préalablement chauffé d'oxy gène et: de vapeur d'eau, contenant trois vo lumes de vapeur d'eau pour un volume d'oxygène.