CH398548A - Procédé et dispositif pour la production de mélanges gazeux contenant de l'acétylène et de l'éthylène - Google Patents

Description

  
 



  Procédé et dispositif pour la production de mélanges gazeux
 contenant de   l'acétylène    et de l'éthylène
 La présente invention   a    pour objet un procédé pour la production de   mélanges    gazeux contenant de l'acétylène et de l'éthylène, à   partir    d'un hydrocarhure liquide au sein duquel on fait jaillir entre deux électrodes un arc électrique que l'on   interrompt    puis rétablit selon une fréquence déerminée en communiquant à l'une au moins des électrodes un mouvement alternatif qui met les électrodes len contact pour l'amorçage de l'arc et les éloigne pour son interruption.



   On a déjà proposé divers procédés et dispositifs mettant en oeuvre cette technique. Il a toutefois. été constaté que tous ces procédés et dispositifs conduisent immanquablement à un dépôt de carbone cokéfié sur les électrodes, dépôt dont l'accumulation progressive entraîne très rapidement la mise hors service de l'appareillage. Ce phénomène, qui n'a pu être   évité    jusqu'à présent, explique pourquoi aucun des procéldés et dispositifs connus n'a pu être industriellement exploité, malgré tous les avantages que présente le cracking des hydrocarbures à l'état liquide.



   Après de longues recherches et de nombreux essais préliminaires, il a été trouvé qu'en opérant dans des conditions bien précises, il est   possible    d'obtenir au sein d'un   hydirocarbure      liquide    tel que du fuel-oil, par exemple, un arc stable et ne nécessitant aucun réglage en cours de fonctionnement, ce qui permet de produire de façon continue un mélange gazeux contenant   d'importantes    proportions   d'acétylène    et d'éthylène.



   Cette invention repose notamment sur   l'obser-    vation que, lors de la décomposition de l'hydrocarbure liquide, l'importance du   dépôt      de    carbone sur les électrodes résulte principalement de la températurne à laquelle celles-ci   peuvent    être portées au cours du fonctionnement.

   Il a en outre été constaté que si la cadence d'interruption et de   rétablissement    de l'arc est   suffisamment    rapide, la faible   Idurée      pendant    laquelle les électrodes s'échauffent en raison de l'effet
Jouie du courant qui les   traverse    d'une part, par la   transmission    de la chaleur de l'arc   d'awtre    part, et en outre le refroidissement des   électrodes    par l'hydrocarbure liquide pendant la durée de l'extinction de l'arc, conduit à une température moyenne des électrodes suffisamment modérée, Seules alors,

   les extrémités de ces électrodes sont portées à une tempéra- ture très élevée et seulement au moment de l'amor- çage de l'arc et   pendant    la durée de passage de celui-ci.



   L'on a déterminé expérimentalement que pour que le dépôt de carbone se localise exclusivement aux   extrémités    Ides électrodes, il était nécessaire que   l'arc    soit interrompu après un fonctionnement d'une durée maximum Ide 0,5 seconde, la durée d'interruption étant elle-même égale à lau moins 0,5 seconde. D'une manière plus générale, on peut dire 'que le mouvement relatif   'des    électrodes doit être déterminé de manière qu'un cycle complet   d'établissement    et d'ex  tinction    de l'arc dure au total environ une seconde.



   Il résulte de ce qui a été dit plus haut que le respect de cette condition laisse néanmoins subsisiter un charbonnement localisé aux extrémités Ides   électrodes.   



     I1    a été également trouvé que l'accumulation de ce   charbonnement    et les inconvénients qui en découleraient après   une    certaine durée de fonctionnement sont évités si l'on règle les   distances    relatives des deux électrodes   mobiles    l'une par rapport à l'autre de telle façon qu'il se produise un choc mécanique de   faible    valeur au   moment    où ces deux électrodes viennent en   contact      pour    provoquer l'amorçage de   l'arc;

      un tel   ohoc    s'est en effet   montré    expérimentalement suf    fisant    pour procurer un   excellent    nettoyage périodique des électrodes.



   Partant de ces différentes constatations, le procédé selon l'invention est   idonc    caractérisé   lea    ce que le cyole comprenant l'interruption puis le   passage    de l'arc a une durée   maximale    d'une seconde let que les   électrodes    sont positionnées pour qu'un choc assurant   leur    nettoyage se produise   au    moment de l'éta  blissement    du contact devant réaliser l'amorçage de l'arc.



   Lorsqu'on utilise le courant   alternatif    dans la mise en oeuvre du procédé. selon l'invention, il est avantageux   de      synchroniser    le mouvement de va-et- vient d'une électrode mobile avec la fréquence du courant utilisé, de telle manière que le contact d'amor çage ait lieu au moment où la tension est au voisinage de la valeur 0. Dans ce mode de réalisation, la limitation de l'intensité de crête du   court-circuit    d'amorçage nécessite alors une self beaucoup moins importante et ceci améliore le facteur de puissance de l'ensemble.



   Le procédé selon l'invention procure des résultats particulièrement intéressants non   seulement    du fait qu'il   permet    un fonctionnement en continu, et par conséquent une production ininterrompue des gaz contenant de l'acétylène et de l'éthylène, mais encore ces gaz   produits    par le cracking   de      l'hydrocarbure    à la température de   l'arc      prennent    naissance au sein même de la masse de l'hydrocarbure liquide; ils su  bissent    ainsi un   refroidissement    très   rapide    qui a pour effet d'empêcher la décomposition de l'acétylène et de l'éthylène formés.



   Pour profiter au maximum   de    cette particularité, il peut être prévu un refroidissement de   l'hydroc r-    bure liquide soumis au traitement, ce   refroidissement    pouvant être assuré par une circulation de l'hydrocarbure à travers un   refroidisseur      convenable.    On a ainlsi la possibilité Ide maintenir la température de cet hydrocarbure à une valeur   aussi    basse que possible,

   cette valeur étant toutefois compatible avec   une    flui- dité suffisante de l'hydrocarbure ide manière que celuici puisse circuler facilement
 On peut également prévoir la   circulation    de l'hydrocarbure non seulement dans un appareil de refroidissement mais également dans un appareil   de    filtra  tion    qui permet   d'éliminer    les petites quantités de carbone qui proviennent inévitablement. de l'action de   l'arc.    sur l'hydrocarbure et qui se sont détachées des électrodes au moment des chocs auxquels celles-ci sont soumises conformément à l'invention.



   Dans la mise en   oeuvre    de ce   procédé,    on a pu obtenir des teneurs en acétylène qui atteignent faciliement   de    25 à 35 % du gaz. produit, les teneurs en éthylène sont comprises entre 5   'et    10    /o,    le gaz   res-    tant étant   principalement    constitué   par    de l'hydro- gène.



   On a relevé une consommation d'énergie électrique qui, ramenée à l'acétylène produit, se situe aux environs de 6 kilowatts/heure par kilogramme d'acé   tylène e et des montages électriques convenables per-      mettent    d'obtenir un   facteur    de puissance supérieur à 0,85.



     L'invention      comprend    un dispositif pour la mise en oeuvre du   procédé    ci-dessus Idéfini, ce dispositif se   caractérisant    par la combinaison d'une cuve apte à contenir l'hydrocarbure,   'd'au    moins une électrode fixe et d'au moins une électrode mobile   longitudina-    lement disposées dans cette cuve, d'un dispositif susceptible de communiquer un mouvement   alternatif    longitudinal.

   à cette électrode   et    de moyens Ide réglage   permettant    de positionner les électrodes pour que les électrodes   mobiles    viennent heurter les électrodes fixes   quand    elles,   sont 'à    leur position ide rapproche- ment maximum.



   Un tel dispositif peut en outre comprendre des moyens pour faire circuler l'hydrocarbure à travers la cuve let également, le cas échéant, à travers un dis  positif de    refroidissement   distinct    de la cuve let situé à l'extérieur de celui-ci ainsi qu'à travers un filtre continu ou discontinu.



   D'autres   caractéristiques    de l'invention ressortiront de la description ci-après faite   en    regard du des- sin annexé   dans    lequel:
 les fig. 1 à 3 représentent schématiquement trois modes de   réalisation    de d'invention donnés à titre d'exemple non limitatif.   



   Dans s le mode de réalisation, de la fig. 1, la cuve    de réaction 1 est   remplie    Ide fuel léger   et    l'on dispose dans cette cuve deux électrodes en graphite 2 et 3,   l'électrode    2 étant fixe et   l'électrode    3 étant mobile longitudinalement et pour ce faire   traversant    la paroi verticale de la cuve à travers un presse-étoupe 4.

   Le mouvement de l'électrode 3 est obtenu, par exemple, en reliant l'extrémité 5 de cette électrode à un plateau 6, animé   d'un    mouvement de rotation, par   l'intormé-      diaire    d'une manivelle 7, mais il est évident que l'on peut   utiliser    tout autre moyen mécanique ou électro- magnétique connu permettant d'obtenir ce mouvement alternatif. La cadence de ce mouvement est de 1400 va-et-vient par minute. Le déplacement de l'électrode mobile 3 et son amplitude sont réglés pour qu'un léger choc se   produise      entre    les deux électro- des en bout de course de l'électrode 3 vers la gauche, l'écartement maximum des deux électrodes atteignant 60 mm.



   On applique aux   Ibornes    8 et 9 une tension ide 500 volts continus en interposant une self 10 d'impédance appropriée pour que l'intensité de crête ne   dépasse    pas 300 ampères.



   Dans ces   conditions,    on obtient un dégagement régulier de 6 Nm3 par   heure    de gaz de   cracking    dont la composition répond sensiblement à la suivante :
 C2H2   25,6      o/,   
 C2H4 6,3    /o   
 H2 61,8    /o   
 Dans la variante de la fig. 2, on disose, dans la même cuve 1 que dans l'exemple précédent, deux électrodes fixes 11 et 12 et deux   électrodes    mobiles 13, 14 de telle façon que les deux   électrodes    mobiles  13, 14   réalilsenlt-un    pont entre les deux électrodes fixes entre lesquelles la tension est appliquée :

   on évite ainsi d'avoir à amener le courant à une électrode mobile comme dans le mode   d'exécution    précédent.



   On emploie une cadence de 3000 va-et-vient par minute pour l'équipage des électrodes mobiles, en synchronisme avec la fréquence   du    courant alternatif industriel (50 périodes/seconde). Dans ces conditions, il est aisé   d'obtenir    par   déphasage    le contact d'amor çage au moment où la   tension    vient   de    passer par zéro et n'atteint que 30 à 50 volts ; on peut alors n'intercaler dans le circuit qu'une self très réduite.



   Avec une tension de 500 volts alternatifs, une intensité de crête de 500 ampères et en n'utilisant qu'une   alternance    du courant (une alternance pour l'arc, l'autre pour l'arrêt Ide refroidissement), on obtient le dégagement régulier de 25 Nm3/h ide gaz répondant à la   formule    suivante:
 C2H2 32,0%
 C2H4 9,3%
 H2   50,0       /    
 De la même manière que   Idans    le mode de réalisation précédent, à savoir utilisation, d'électrodes en pont et   déplacement    des électrodes   mobiles    en synchronisme avec la fréquence du courant alternatif industriel, on peut réaliser (fig. 3) un montage   'à    six arcs permettant l'utilisation totale des alternances du courant triphasé;

   l'ordre d'amorçage des arcs sera alors 15, 20, 17, 16, 19, 18, la   fréquence    des va-etvivent étant de 3000 par minute comme   dans    l'exemple précédent.



   Avec une tension triphasée de 500 volts entre phases et une intensité de crête ne   dépassant    pas 500 ampères par phase, on obtient le dégagement de 150 Nm3/h de gaz de   composition    analogue à l'exemple précédent.



   Par ailleurs, l'utilisation   rationnelle    du courant, ainsi qu'il vient   d'être    expliqué,   conduit    à un rende-   ment    électrique   excellent,    de l'ordre de 6 Kwh par kg d'acétylène produit, avec un cos   #    voisin de 0,95.



   REVENDICATIONS
 I. Procédé pour la production de mélanges gazeux contenant de l'acétylène et de l'éthylène, à   partir    d'un   hydrocarbure    liquide au sein duquel on fait   jaillir      entre    deux électrodes un arc électrique que   l'on    interrompt puis   rétablit    selon   une    fréquence déterminée en   communiquant    à l'une au moins des électrodes un   mouvement    alternatif qui   met    les électrodes en contact pour l'amorçage de l'arc et les éloigne pour son   interruption,

      caractérisé en ce que le cycle   comprenant    l'interruption puis le passage de l'arc a une durée maximale   d'une      seconde    et que les électrodes   front    positionnées pour qu'un choc   assurant    leur nettoyage se produise au moment de l'établissement du contact   devant    réaliser l'amorçage de l'arc.
  

Claims (1)

1. 11. Dis, positif pour la mise en oeuvre du procédé selon da revendication I, caractérisé par la combinaison d'une cuve apte à contenir l'hydrocarbure liquide, d'au moins une électrode fixe et d'au moins une électrode mobile disposées dans cette cuve,

   de moyens permettant de communiquer lun mouvement altierna- tif longitudinal à chaque électrode mobile et de moyens de réglage permettant ide positionner les élec- trodes pour que les électrodes mobiles viennent heuf- ter les électrodes fixes quand elles sont à leur position de rapprochement maximum.

   SOUS-REVENDICATION Procédé suivant 'la revendication I, caractérisé en ce que, dans le cas où l'on utilise du courant alternatif comme source d'alimentation, la cadence du mouvement de va-et-vient de l'électrode mobile est synchronisée avec la fréquence du courant, de telle ma nière que le contact d'amorçage ait lieu lorsque la tension est voisine de la valeur 0.