FR3105017A1 - Procédé et appareil pour la préparation de composés chimiques - Google Patents

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Abstract

Le procédé et l'appareil selon l'invention permettent la production d'hydrocarbures et d'ammoniac sans l'utilisation de catalyseurs. À cette fin, les gaz résiduaires contenant du CO2 ou du N2- provenant d'un processus en amont sont introduits dans des réacteurs à compression. En outre, l'hydrogène d'un électrolyseur est introduit dans ces réacteurs pour permettre l'hydrogénation des substances introduites. Ce procédé permet de produire du méthane, des alcools et de l'ammoniac, par exemple. Afin d'augmenter le rendement du processus, il est prévu d'augmenter la pression du réactif à l'aide d'un compresseur. Figure pour l’abrégé : Figure 10

Description

Méthode et appareil pour la production de composés chimiques
Description détaillée de l’invention
L'utilisation de réacteurs à flux est courante dans la fabrication de produits chimiques car ils sont relativement peu coûteux et faciles à fabriquer. Par exemple, le méthane, l'ammoniac et le méthanol sont couramment produits par voie catalytique dans des réacteurs à écoulement fluide ou des tubes, en particulier dans les réacteurs à lit fixe, à lit fluidisé ou à lit fluidisé. Par exemple, le méthane est produit à partir de CO, CO2et H2par le procédé Sabatier, il en va de même pour le méthanol ou l'éthanol, mais moins d'hydrogène est ajouté par atome de carbone, et H2etN 2sont utilisés pour produire duNH 3par le procédé Haber Bosch. Toutes les réactions ci-dessus ont en commun d'avoir lieu à l'échelle technique sur des catalyseurs solides. Alors que les catalyseurs contenant du zinc sont généralement utilisés pour la production de méthanol, les catalyseurs contenant du fer sont utilisés pour le procédé Haber-Bosch et les catalyseurs contenant du nickel sont utilisés pour le procédé Sabatier. L'utilisation de réacteurs à lit fluidisé ou fixe est courante car ils sont relativement peu coûteux et faciles à fabriquer. Cependant, la pureté des réactifs CO, CO2, N2et H2est très exigeante, sinon les catalyseurs utilisés seront empoisonnés. Par conséquent, ces substances doivent être purifiées de manière complexe avant d'être introduites dans le processus catalytique respectif. Cela s'applique en particulier au CO et au CO2s'ils ont été formés au cours d'un processus dans lequel des composants inorganiques tels que le calcium, le sodium, le vanadium, le phosphore, le soufre ou similaires étaient présents. C'est notamment le cas des gaz résiduaires des usines de production de ciment, de production d'acier, de combustion de la chaux, d'incinération des déchets ou de pyrolyse, en particulier des déchets plastiques. L'inconvénient de ce type de réacteur est également sa difficile contrôlabilité et ses longs temps de démarrage, c'est-à-dire qu'il ne peut pas être exploité de manière dynamique. En outre, un refroidissement intermédiaire est nécessaire en raison de la forte chaleur de la plupart des réactions. Si cela n'est pas fait, seules de très faibles sélectivités peuvent être atteintes. En outre, en raison des catalyseurs utilisés, les réacteurs ne sont conçus que pour une seule réaction spécifique et ne peuvent donc être utilisés que pour cette seule réaction. Les réacteurs dits à compression pulsée représentent un autre contrôle de processus possible. Ce type de réacteur est généralement décrit, par exemple, dans US 8 691 079 B2, US 2 814 551, US 2 814 552 et dans ""Pulsed Compression Technology : A Breakthrough in the Production of Hydrogen", M. Glouchenkov et A. Kronberg, WHEC 16/Jun. 13-16, 2006"". L'idée de base est que les réactifs gazeux sont introduits dans une chambre de réaction par au moins une soupape d'admission, ce mélange gazeux est ensuite comprimé par un piston et ainsi chauffé. La réaction souhaitée est déclenchée par la température élevée, puis la pression et donc la température chutent à nouveau en raison du mouvement du piston et les produits ainsi produits quittent alors la chambre de réaction par au moins une soupape de sortie. Ce processus est répété périodiquement, comparable à celui d'un moteur à combustion interne. La différence, cependant, est que dans les moteurs à combustion interne, l'accent est mis sur l'énergie fournie et les gaz d'échappement sont rejetés dans l'atmosphère, alors que dans les réacteurs à compression pulsée, l'objectif est d'obtenir des produits utilisables. De cette manière, des températures bien supérieures à mille Kelvin et des pressions de plusieurs centaines de bars peuvent être représentées pendant une courte période sans que les composants du réacteur ne soient soumis à une charge trop élevée, car l'expansion ultérieure du gaz entraîne un refroidissement du mélange réactionnel et donc une réduction de la charge des composants. Afin d'utiliser l'énergie dissipée lors de la dilatation, au moins deux chambres de réaction sont généralement couplées mécaniquement de telle sorte que la dilatation d'une chambre de réaction entraîne une compression dans la deuxième chambre de réaction. Cela peut être réalisé, par exemple, par un arrangement à piston libre (US8691079B2, "Pulsed Compression Technology : A Breakthrough in the Production of Hydrogen", M. Glouchenkov et A. Kronberg, WHEC 16/Jun. 13-16, 2006). On peut également imaginer une connexion de deux pistons contrarotatifs opposés, chacun fermant une chambre de réacteur (US2814551). En outre, les réacteurs basés sur des moteurs à piston alternatif qui fonctionnent comme des reformeurs et sont utilisés pour produire du gaz de synthèse (Lim, Emmanuel G. et al. "The Engine Reformer : Syngas Production in an Engine for Compact Gas-to-Liquids Synthesis". The Canadian Journal of Chemical Engineering 94.4 (2016) : 623-635). Cependant, les réacteurs à compression pulsée n'ont pas été largement utilisés pour les raisons suivantes :
1. L'étanchéité de l'enceinte du réacteur vers l'extérieur est essentielle pour les mélanges toxiques, inflammables ou explosifs pour des raisons de sécurité. Cependant, comme des joints dynamiques sont utilisés sur le piston, il arrive souvent que le succès ne soit pas total, ce qui peut entraîner des risques pour l'environnement.
2. En raison des pertes par frottement, le travail de détente est souvent insuffisant pour fournir suffisamment d'énergie pour comprimer l'autre piston. Dans le document US2814551, il est décrit que dans un tel cas, un gaz supplémentaire, généralement un gaz inerte, est injecté dans la chambre du réacteur pour y augmenter la pression. De cette façon, l'énergie fournie pour la compression peut être augmentée, mais des soupapes et des compresseurs supplémentaires sont nécessaires pour cela. 3.
3. Le processus est très difficile à contrôler, car, par exemple, la fréquence des mouvements du piston et donc le temps de séjour dépendent de l'énergie libérée dans la réaction et donc de la quantité de réactif fournie.
4. L'appareil doit être démarré pneumatiquement, ce qui nécessite un grand nombre de vannes et un câblage compliqué.
5. Souvent, des températures et des pressions relativement élevées doivent être réalisées afin d'obtenir des énergies d'activation suffisamment élevées pour démarrer la réaction. Cela peut être désavantageux en ce qui concerne la sélectivité de la réaction.
6. Comme il n'est pas possible de contrôler directement le début de la réaction, mais que celle-ci est déclenchée uniquement par la pression et la température, elle peut déjà avoir lieu avant le point mort haut du piston, ce qui a pour conséquence que celui-ci est d'une part fortement sollicité mécaniquement et d'autre part freiné. Ce dernier point peut avoir pour conséquence qu'il n'atteigne pas du tout le point mort haut et que le réacteur à compression pulsatoire s'arrête.
L'invention divulguée dans les revendications 1 à 10 est basée sur le problème de la présentation d'un procédé ainsi que d'un appareil produisant des hydrocarbures, notamment du méthane et/ou des alcools et/ou des éthers, et/ou de l'ammoniac.
Le procédé selon l'invention résout ces problèmes selon le terme générique de la revendication 1, l'appareil selon l'invention résout ces problèmes selon le terme générique de la revendication 10.
Selon l'invention, il est prévu de coupler des installations, en particulier des réacteurs de pyrolyse à lit fixe, à lit fluidisé ou des fours rotatifs, dans lesquels des composés carbonés, en particulier des composés gazeux ou liquides, ayant un état d'oxydation du carbone supérieur ou égal à -2, comme par exemple HCHO, CO, CO2, avec des réacteurs de compression à piston rotatif ou à piston alternatif, en ce qu'au moins un produit fabriqué dans les installations est amené aux réacteurs à piston rotatif ou à piston alternatif et y est transformé en au moins un autre produit. Si l'hydrogénation doit avoir lieu, l'hydrogène est en plus alimenté dans les chambres des réacteurs de compression. À l'aide d'un système de contrôle électronique qui évalue les capteurs et/ou calcule des modèles mathématiques et commande les actionneurs, les paramètres de fonctionnement des réacteurs de compression sont déterminés et influencés afin d'optimiser le rendement et/ou la sélectivité d'au moins un produit souhaité. À cette fin, les valeurs réelles obtenues par des capteurs et/ou des analyseurs sont comparées à des valeurs de consigne stockées dans l'unité de contrôle électronique, et les paramètres de fonctionnement des réacteurs sont modifiés par des actionneurs appropriés de telle sorte que les valeurs réelles se rapprochent des valeurs de consigne. En outre, selon l'invention, il est prévu que le rendement maximal et/ou la sélectivité d'au moins un produit des réacteurs de compression soit utilisé comme valeur de consigne et qu'une optimisation indépendante des paramètres de fonctionnement des réacteurs de compression ait lieu dans l'unité de commande électronique. Cela est particulièrement utile lorsque la qualité ou la composition des réactifs alimentés dans les réacteurs de compression fluctue, comme c'est le cas, par exemple, lorsque les réacteurs de compression sont disposés en aval de réacteurs pour la combustion de la chaux, la production de ciment, la production d'acier ou l'incinération des déchets, et que l'optimisation continue des paramètres de fonctionnement permet de continuer à exploiter les réacteurs de compression dans leur plage de fonctionnement optimale. C'est-à-dire que l'unité de contrôle électronique se réapprend continuellement. Ce réapprentissage est à la pointe du progrès en matière de réseaux de neurones ou d'intelligence artificielle, il ne sera donc pas abordé plus avant ici. Contrairement à l'état de la technique, dans lequel différents réacteurs ou catalyseurs doivent être utilisés pour différents produits, le procédé selon l'invention et l'appareil associé présentent l'avantage que les paramètres de fonctionnement des réacteurs de compression, tels que la température de réaction, le temps de séjour, la pression de réaction, la composition du réactif, les temps d'ouverture et de fermeture des vannes, peuvent être modifiés sur une large gamme de manière à ce qu'une grande variété de produits puisse être produite avec le même appareil.
Dans les réacteurs à compression alternatifs, au moins deux chambres de réacteur sont en forme de cylindre et sont disposées en ligne. Une disposition en deux rangées sous forme de "bancs" est également possible, les deux bancs étant disposés de manière inclinée selon un angle de 40° à 120°, de préférence selon un angle de 42° à 90°, de manière extrêmement préférable selon un angle de 45° à 60° l'un par rapport à l'autre. Dans les deux cas, c'est-à-dire la conception en ligne ou en V, tous les pistons se déplaçant dans les cylindres agissent sur un vilebrequin commun par l'intermédiaire d'une bielle dans chaque cas. C'est-à-dire que la conception est en principe un moteur à piston alternatif. Un dispositif, par exemple une machine électrique (E-machine), est couplé à ce vilebrequin, par lequel la vitesse de l'arbre et donc le temps de séjour dans les chambres de réaction peuvent être modifiés : Si le temps de séjour doit être augmenté, le vilebrequin est freiné à l'aide d'au moins un dispositif, si le temps de séjour doit être réduit, le vilebrequin est accéléré à l'aide du dispositif, ou le couple de freinage du dispositif est réduit. Les machines électriques utilisées sont, par exemple, des collecteurs, tels que les moteurs à courant continu ou à courant alternatif monophasé, ou des machines à champ tournant, telles que les machines asynchrones triphasées, les machines synchrones triphasées, les moteurs asynchrones monophasés, les moteurs synchrones monophasés. Les machines électriques qui peuvent être utilisées à la fois comme moteur et comme générateur sont préférables, car elles peuvent fournir de l'énergie au réacteur de compression d'une part, mais aussi en extraire de l'autre, ce qui permet un fonctionnement très souple. En outre, lorsque la machine électronique est utilisée comme générateur, l'énergie dissipée pendant la décélération peut être convertie en électricité et injectée dans le réseau électrique ou mise à la disposition d'autres consommateurs d'électricité. Si une machine E est utilisée comme moteur, le démarrage de l'appareil est très facile, car le vilebrequin est tracté dans ce cas. En outre, on peut représenter ici des réactions dans lesquelles l'énergie libérée par la réaction n'est pas suffisante pour assurer un fonctionnement autonome de l'appareil. C'est notamment le cas des réactions endothermiques. Dans ce cas, l'appareil est entraîné par la machine électrique. Afin de réduire le coût d'une machine E, lorsque la puissance de sortie des réacteurs de compression est élevée et que la puissance de freinage associée du vilebrequin est importante, il est possible de combiner une petite machine E (pour le démarrage et pour compenser les pics de courte durée) et un puissant frein à courant de Foucault ou à eau, qui prend en charge la plus grande partie de la puissance de freinage. Dans ce cas, le rendement actuel est naturellement beaucoup plus faible, mais des flux de chaleur élevés sont alors produits, qui peuvent être utilisés comme chaleur de processus. En plus de la conception décrite ci-dessus comme machine à piston alternatif, une conception comme machine à piston rotatif peut également être mise en œuvre selon l'invention. À cette fin, le rotor, analogue au vilebrequin, est également couplé à un dispositif, par exemple une machine électrique, au moyen duquel la vitesse de rotation du rotor de la machine à piston rotatif et donc le temps de séjour dans les chambres de réaction peuvent être modifiés. En outre, comme déjà décrit ci-dessus, la production d'énergie électrique est ainsi possible.
Selon l'invention, au moins un des produits résultants a une valeur calorifique d'au moins 12MJ/kg, avantageusement d'au moins 20MJ/kg, extrêmement avantageusement d'au moins 30MJ/kg. La proportion d'au moins un produit ayant une valeur calorifique d'au moins 12MJ/kg dans le flux de matières sortant du réacteur est d'au moins 5%, avantageusement d'au moins 10%, extrêmement avantageusement d'au moins 20%. Le procédé convient avantageusement si la somme des pouvoirs calorifiques volumétriques des produits est supérieure à la somme des pouvoirs calorifiques volumétriques des réactifs. Les produits comprennent les hydrocarbures aliphatiques (C 2H2, CH4, etc.), les hydrocarbures aromatiques, les alcaloïdes, les acides aminés, les graisses, les hétérocycles, NH3, les alcools (CH 3CH2OH, CH 3OH, etc.), HCHO, C2H, etc. ), HCHO, C2 H 4, éthers (diméthyléther (DME), diéthyléther (DEE), polyoxyméthylène diméthyléther (POMDME) etc.), amines, amides, urée, CS2, thiocyanates, carbamate, acides organiques (par exemple acide acétique). À cette fin, un, avantageusement au moins deux, des composés suivants ou leurs dérivés sont introduits dans les chambres des réacteurs de compression : N2, H2, CO, CO2, aldéhydes, en particulier HCHO, alcools, en particulier CH 3OH et éthanol, soufre, NH3. Le CH4peut être produit à partir du CO ou du CO2et de l'H2selon les équations suivantes
H2+ CO2→ CO + H2O
3 H2+ CO → CH4+ H2O
L'H2peut être produit par électrolyse si de l'énergie électrique est disponible. Pour augmenter le rendement, l'H2et le CO/CO2inutilisés sont séparés du flux de produits résultant et recyclés dans le réacteur. De cette manière, l'émission de CO2nuisible au climat provenant du processus en amont peut être évitée et transformée en un produit réutilisable. Dans le cas où le CH4ou les autres hydrocarbures formés sont brûlés ou alimentés ultérieurement par un moteur à combustion interne, le processus permet ainsi le stockage chimique de l'énergie électrique. Les procédés en amont à fortes émissions de CO2, tels que la combustion de la chaux, la production de ciment, la production d'acier, la pyrolyse de matières carbonées, comme les plastiques, sont adaptés à cette fin. Les mêmes réactifs sont également utilisés pour produire du méthanol ou de l'éthanol, mais moins d'hydrogène est ajouté par atome de carbone.
CO + 2H2→ CH 3OH
CO2+ 3H2→ CH 3OH + H2O
2CO + 4H2→ CH 3CH2OH + H2O
2CO2+ 6H2→ CH 3CH2OH + 3H2O
N2et H2sont introduits dans les réacteurs de compression pour produire de l'ammoniac.
N2+ 3H2→ 2 NH3
Pour la production de carbamate d'ammonium, les réacteurs sont alimentés en CO2et NH3.
2NH3+ CO2→ H2NCOONH4.
L'urée peut alors être produite à partir du carbamate d'ammonium formé, avec élimination de l'eau. Comme décrit ci-dessus, il est judicieux de séparer l'eau du flux de produit formé et de renvoyer ce flux de produit avec le carbamate d'ammonium non utilisé vers les réacteurs afin de déplacer l'équilibre vers la droite et d'augmenter le rendement.
H2NCOONH4→ H2NCONH2+ H2O
Pour augmenter encore le rendement, des travaux supplémentaires peuvent être effectués en présence d'un excès d'ammoniac. L'acide acétique peut être préparé à partir des réactifs que sont le méthanol et le monoxyde de carbone. La pression de réaction est d'au moins 30 bar, de préférence d'au moins 50 bar, de préférence d'au moins 70 bar. La température de réaction est comprise entre 100°C et 350°C, de préférence entre 150°C et 300°C, de préférence entre 150°C et 250°C.
CH 3OH + CO → CH 3COOH.
Les réactifs pour la préparation d'autres produits, tels que le HCHO, sont le CO et/ou le CO2et l'H2, pour le CH 3OH et le CH 3CH2OH, le CO et/ou le CO2ainsi que l'H2, pour le DME, le CH 3OH, pour le POMDME, le CH 3OH et le HCHO, pour le DEE, l'éthanol. Afin d'augmenter le rendement des réactions décrites ci-dessus, il est en outre prévu, selon l'invention, de retirer un flux partiel de produit en aval des compartiments du réacteur et de le réinjecter dans les compartiments du réacteur. Les conditions de réaction dans les chambres du réacteur pour le démarrage de la réaction sont avantageusement d'au moins 50 bar, avantageusement d'au moins 60 bar, avantageusement d'au moins 70 bar. Les températures de réaction au début de la réaction se situent entre 200°C et 500°C, avantageusement entre 250°C et 450°C, plus avantageusement entre 280°C et 400°C.
Afin d'obtenir des rendements suffisamment élevés dans les réactions dont le rendement est influencé négativement par la présence d'oxygène, la concentration en oxygène au début de la réaction est au maximum de 1%, avantageusement au maximum de 0,5%, extrêmement avantageusement au maximum de 500ppm. Cela permet d'éviter ou de réduire l'oxydation des produits et la diminution de leur valeur calorifique.
Pour des raisons de sécurité, il est conseillé d'alimenter les réactifs réactifs ou combustibles, tels que l'hydrogène, l'éthanol, le CH4ou le méthanol, directement en amont de l'entrée de la chambre du réacteur, c'est-à-dire en aval des réactifs non combustibles, tels que le CO, le CO2ou le N2, ou directement dans la chambre du réacteur via une vanne indépendante de la vanne d'entrée. Dans ce cas, les entrées et sorties du réacteur sont avantageusement fermées. Cette alimentation directe convient également aux réactifs liquides. Le rapport de compression des réacteurs à piston est d'au moins 1:8, avantageusement d'au moins 1:15, extrêmement avantageusement d'au moins 1:20. Le temps de séjour des réactifs dans la chambre du réacteur est d'au plus 10s, avantageusement d'au plus 1s, extrêmement avantageusement d'au plus 0,1s.
Le vilebrequin est entouré d'un "carter" et fixé aux parois du réacteur au moyen de vis. Les joints utilisés au niveau des articulations sont des joints statiques, ce qui assure une bien meilleure étanchéité vers l'extérieur que les joints dynamiques des pistons. Cependant, ces joints dynamiques du piston au niveau de la douille de la chambre du réacteur restent un point critique, car les réactifs peuvent pénétrer dans le carter du moteur par leur intermédiaire. En conjonction avec l'oxygène présent dans l'environnement, cela peut conduire à la formation de mélanges explosifs, tels que l'oxygène gazeux, et par conséquent à une explosion ou une déflagration dans le carter. Si des réactifs ou des produits toxiques sont impliqués, comme le formaldéhyde, ils peuvent s'échapper dans l'environnement, ce qui doit également être évité. Selon l'invention, cela est évité en rinçant le carter avec des réactifs ininflammables et non toxiques ou peu toxiques, tels que N2, CO et/ou CO2, qui sont ensuite introduits dans la chambre du réacteur. Une amélioration supplémentaire peut être obtenue si le carter et/ou les réactifs et les produits qu'il contient sont épuisés, de sorte qu'une pression plus faible que dans l'environnement est établie. Le ou les réactifs et/ou produits inflammables ou toxiques sont alors également introduits directement en amont du compartiment du réacteur ou, plus préférablement, directement dans le compartiment du réacteur via une vanne indépendante de la vanne d'entrée, avantageusement avec les entrées et les sorties du réacteur fermées. Afin d'augmenter la pression dans la chambre du réacteur, il est utile de fournir les réactifs à la chambre du réacteur déjà à une pression élevée. Dans le cas le plus simple, cela peut se faire par l'intermédiaire de compresseurs, mais un arrangement de turbocompresseur est plus logique du point de vue énergétique, en particulier dans le cas de réactions exothermiques : dans ce cas, l'enthalpie est extraite du flux de produit chauffé par une turbine, qui est disposée en aval des chambres du réacteur, et transférée par un arbre à un compresseur du côté du réactif. Les pressions du côté du réactif et, par conséquent, les pressions dans la chambre du réacteur peuvent être modifiées par des mesures appropriées, telles que des soupapes de décharge du côté du réactif et/ou du produit, des géométries de turbine et/ou de compresseur variables. L'appareil peut être conçu comme un appareil à deux ou quatre temps. La description suivante fait référence, sans s'y limiter, à une chambre de réacteur et à une conception exemplaire de moteur alternatif dont le vilebrequin est monté sous les pistons.
Appareil à deux temps :
1. l'admission et la compression (le piston se déplace vers le haut).
2. réaction principale et expulsion (le piston se déplace vers le bas)
Pour cette construction, les soupapes peuvent, mais ne doivent pas être complètement omises, puisque le piston ferme ou libère alternativement l'entrée et la sortie.
Appareil à quatre temps :
1. l'admission (admission ouverte, échappement fermé, le piston se déplace vers le bas).
2. compression (entrée et sortie fermées, le piston se déplace vers le bas)
3. réaction principale et expansion (le piston se déplace vers le bas)
4. l'expulsion (échappement ouvert, admission fermée, piston en mouvement vers le haut)
Cette configuration nécessite des vannes d'entrée et de sortie sur les chambres du réacteur. Ceux-ci peuvent être entraînés par au moins un arbre à cames. Dans le secteur des moteurs, on connaît des dispositifs supplémentaires permettant de varier les temps d'ouverture et de fermeture de ces soupapes et qui sont également utilisés ici, comme les actionneurs piézoélectriques, les commandes de soupapes hydrauliques, les arbres à cames réglables, etc. Ces mesures peuvent être utilisées pour influencer les conditions de réaction dans la chambre du réacteur. Par exemple, il est possible d'ouvrir la soupape d'échappement après le troisième cycle, avant même que le piston n'atteigne le point mort bas, afin d'abaisser la pression et donc la température dans la chambre du réacteur plus rapidement que ne le permettrait le seul mouvement du piston. De cette façon, il est possible de geler les réactions et d'éviter les réactions secondaires indésirables. En outre, la soupape d'admission peut être ouverte avant que le point mort haut du piston ne soit atteint dans la course d'extension, en particulier avant que le point mort bas du piston ne soit atteint, de sorte que les produits retournent vers le côté réactif. Il en résulte qu'un mélange de produits et de réactifs est aspiré lors de la course d'aspiration suivante, ce qui augmente le rendement des produits. Un effet similaire est obtenu si la vanne de sortie reste ouverte pendant le cycle d'aspiration, de sorte que les produits sont ramenés dans la chambre du réacteur. Le rendement peut être encore augmenté en prélevant un flux partiel de produit en aval de la chambre du réacteur et en le renvoyant dans la chambre du réacteur, en particulier du côté de l'entrée, c'est-à-dire du côté du réactif. La quantité de produit recyclé de cette manière peut être modifiée au moyen d'actionneurs appropriés, tels que des vannes et/ou des soufflantes. Ceci est particulièrement utile pour les réactions d'équilibre et/ou les réactions avec augmentation de volume, puisque l'équilibre peut ainsi être déplacé du côté du produit. Une autre façon d'augmenter le rendement est de séparer les réactifs non consommés du flux de produits et de les renvoyer aux réacteurs. La réaction peut également être influencée par la température des réactifs introduits dans la chambre du réacteur. Par exemple, le rendement des réactions endothermiques ou des réactions avec augmentation de volume peut être augmenté si la température des réactifs est élevée avant qu'ils n'entrent dans la chambre de réaction. Cette augmentation de la température peut être réalisée de manière efficace sur le plan énergétique en couplant thermiquement le flux de réactifs au flux de produits en aval des chambres du réacteur et/ou au fluide de refroidissement du réacteur de compression. Le fluide de refroidissement est nécessaire pour éviter la surchauffe de l'appareil. En outre, pour les réactions exothermiques, telles que la production de méthane à partir de CO ou de CO2et de H2, ou la production d'ammoniac à partir de N2et de H2, le refroidissement des réactifs est utile. Un autre avantage du procédé selon l'invention est que les réacteurs de compression peuvent être utilisés comme compresseurs et dispositifs de transport pour les produits résultants. À cette fin, les sorties des réacteurs sont reliées à au moins une cuve sous pression et/ou à un processus en aval, en particulier un processus nécessitant une pression élevée. Dans la course de décharge des réacteurs à compression, les produits résultants sont déchargés du réacteur et alimentés dans la cuve sous pression. C'est-à-dire que le réacteur fonctionne en même temps qu'un compresseur à piston selon le principe du déplacement. Dans le meilleur des cas, on peut se passer d'un compresseur supplémentaire ou d'une soufflante pour transporter et comprimer au moins un produit, ou du moins les réduire considérablement. Dans les réactions exothermiques, l'énergie nécessaire à cette fin est fournie par la réaction chimique, de sorte qu'aucune conversion en une autre forme d'énergie, telle que l'énergie électrique, n'est nécessaire, de sorte que le rendement est nettement supérieur à celui des réacteurs et compresseurs à flux chimique ou à lit fixe fonctionnant séparément. Si l'énergie de la réaction n'est pas suffisante, le transport des produits ou leur compression peuvent être réalisés à l'aide d'une énergie mécanique, qui est transférée au vilebrequin par la machine électrique.
Comme, comme décrit ci-dessus, le démarrage de la réaction ne peut souvent pas être initié de manière définie uniquement par les pressions et les températures régnant dans les chambres du réacteur et/ou les températures devraient être augmentées à un point tel que cela aurait un effet négatif sur la sélectivité, selon l'invention, une énergie supplémentaire est fournie à la chambre du réacteur à court terme en plus de l'énergie de compression afin de dépasser l'énergie d'activation et ainsi démarrer la réaction. Cela peut se faire par le biais d'au moins une des méthodes ou dispositifs suivants : Étincelle électrique (notamment via une bougie d'allumage), décharge corona, micro-ondes et impulsion laser. Pour augmenter encore l'apport d'énergie dans le compartiment du réacteur, il est possible d'utiliser un petit compartiment séparé d'allumage du réacteur, qui est relié au compartiment principal du réacteur par des ouvertures. Dans cette chambre, on choisit généralement une composition de gaz différente de celle de la chambre principale du réacteur. Ainsi, par exemple, un mélange gazeux inflammable contenant de l'oxygène peut y être fourni, alors que la chambre principale du réacteur ne contient pas d'oxygène ou du moins beaucoup moins d'oxygène. Le mélange gazeux contenu dans la chambre du réacteur d'allumage est alors enflammé, par exemple par une bougie d'allumage. L'onde de pression et le front de flamme qui en résultent migrent par les ouvertures dans la chambre principale du réacteur et y déclenchent la réaction principale.
Pour augmenter le rendement du processus, la composition du produit ou du gaz est mesurée en aval de la chambre du réacteur et les paramètres de processus correspondants sont réglés par une unité de contrôle électronique. Si, par exemple, le rendement est trop faible, les paramètres suivants peuvent être ajustés : La vitesse du vilebrequin est abaissée, c'est-à-dire le temps de séjour dans le réacteur est augmenté, la pression du réactif est augmentée (pour les réactions avec réduction de volume), la pression du réactif est diminuée (pour les réactions avec augmentation de volume), la quantité de produit recyclé vers le côté réactif et/ou la quantité de réactif recyclé non consommé est augmentée, la vanne d'entrée est ouverte avant l'ouverture de la vanne de sortie, ce qui permet aux produits de s'écouler vers le côté réactif, l'énergie fournie au réacteur est augmentée (par exemple en augmentant la tension d'allumage). Si la sélectivité est trop faible, il est possible que la vitesse du vilebrequin soit augmentée, c'est-à-dire le temps de séjour dans le réacteur est abaissé, le nombre de cycles jusqu'à l'expulsion est réduit, la pression du réactif est abaissée, la quantité de produit renvoyé du côté du réactif est abaissée, dans le cycle d'admission, la vanne d'entrée est fermée avant d'atteindre le point mort bas, dans le cycle de détente, la vanne de sortie et/ou d'entrée est ouverte avant d'atteindre le point mort bas, l'énergie fournie au réacteur est cycliquée et/ou l'énergie individuelle est abaissée (par exemple plusieurs impulsions laser ou des étincelles d'allumage).
Si de l'H2est nécessaire à la réaction, il peut être produit, par exemple, par électrolyse. Afin d'augmenter l'efficacité énergétique, il est pratique de recourir à l'électrolyse à haute température, dans laquelle l'énergie thermique nécessaire au fonctionnement de l'électrolyseur est fournie au moins partiellement par couplage thermique au flux de produits chauds de l'installation en amont et/ou des réacteurs de compression. À cette fin, l'eau est avantageusement vaporisée au moyen du flux de produit chaud et amenée à l'électrolyseur à au moins 600°C, de préférence à au moins 650°C, de manière extrêmement préférable à au moins 700°C. Si l'énergie thermique du flux de produit n'est pas suffisante, la vapeur d'eau peut être couplée thermiquement au flux d'H2et/ou d'O2 sortant de l'électrolyseur. En outre, un chauffage d'appoint est possible.
Une réduction des coûts d'investissement du côté de l'électrolyseur d'hydrogène peut être obtenue si le CO et le H2O sont introduits dans la chambre de réaction de manière à provoquer une réaction de conversion du gaz à l'eau
CO + H2O <----> CO2+ H2
Selon l'invention, ce procédé permet, par exemple, de réduire d'environ 1/3 la quantité d'H2à produire par électrolyse lors de la méthanisation du CO ou du CO2. Dans ce processus, l'hydrogène nécessaire peut déjà être ajouté en parallèle à l'eau. Cependant, pour augmenter le rendement, il est conseillé d'ajouter l'hydrogène par la suite. Une autre possibilité consiste à séparer spatialement la réaction de déplacement du gaz de l'eau et la méthanisation, c'est-à-dire à la laisser fonctionner dans deux chambres de réacteur différentes : La réaction de conversion du gaz à l'eau a lieu dans un premier réacteur, le CO2et l'H2qui y sont produits ainsi que l'hydrogène supplémentaire nécessaire sont ensuite acheminés vers le second réacteur dans lequel la méthanisation a lieu. Le principal avantage de ce procédé, c'est-à-dire la séparation des différentes réactions dans les différents réacteurs, est que l'on peut régler différentes conditions de réaction dans les différents réacteurs par le biais de différents paramètres de processus, tels que les températures des réactifs, les compressions, les pressions des réacteurs, les temps de commande des vannes (pour les vannes d'entrée et/ou de sortie), les temps des énergies d'activation supplémentaires fournies et les pressions des réactifs. En outre, les réactifs et les produits indésirables peuvent être séparés des premiers réacteurs entre les réacteurs, de sorte que seuls les réactifs souhaités pour cette réaction sont introduits dans les seconds réacteurs. Cette méthode est particulièrement utile dans le cas d'une disposition en V des chambres du réacteur en deux rangées, appelées "banques" : sur une banque, par exemple, la réaction de déplacement du gaz d'eau peut avoir lieu, et sur l'autre la méthanisation. Les eaux non utilisées peuvent être séparées entre les deux rives. Bien entendu, le processus décrit ne se limite pas à la réaction de déplacement de l'eau et du gaz, mais peut être utilisé pour toutes les réactions dans lesquelles le produit final est formé par des intermédiaires. Ce degré élevé de flexibilité dans le contrôle de la réaction distingue clairement le procédé selon l'invention et l'appareil selon l'invention de l'état de la technique : contrairement aux systèmes de réaction basés sur la catalyse, qui ne peuvent être utilisés que pour une réaction très spécifique en raison du catalyseur utilisé dans chaque cas, les paramètres du procédé ainsi que les réactifs peuvent être variés dans une très large gamme selon l'invention, ce qui permet la préparation d'une grande variété de produits à partir d'une grande variété de réactifs. La sélection du produit souhaité et/ou la régulation du processus s'effectue, comme déjà expliqué, à l'aide d'une unité de contrôle électronique. Par exemple, un premier mode peut produire du méthane à partir de H2et de CO2,
4H2+ CO2→ CH4+ 2H2O
alors que dans un autre mode le méthanol
CO2+ 3H2→ CH 3OH + H2O
et dans un troisième mode l'éther diméthylique (DME).
2 CH 3OH → CH 3-O-CH 3+ H2O
est produit. Ici, comme décrit ci-dessus, les différents compartiments du réacteur peuvent fonctionner dans le même mode ou dans des modes ou des conditions de réaction différents. Les différents modes diffèrent dans le cas le plus simple en ce qui concerne les conditions de réaction, mais peuvent également différer en ce qui concerne les réactifs. À cette fin, il est prévu, selon l'invention, de stocker temporairement les produits d'un mode et de les utiliser comme réactifs dans au moins un autre mode (par exemple, le méthanol pour la production de DME). Selon l'invention, la commutation entre les différents modes ainsi que la commande et la régulation s'effectuent à l'aide d'une unité de commande électronique. Au moins une des variables suivantes sert de variables de contrôle pour le contrôle : Composition cible du produit, composition réelle du produit, courbe de pression cible dans la chambre du réacteur, courbe de pression réelle dans la chambre du réacteur, pression cible maximale dans la chambre du réacteur, pression réelle maximale dans la chambre du réacteur, augmentation de la pression cible dans la chambre du réacteur, temps de séjour cible dans la chambre du réacteur, pression cible du réactif, température cible du réactif, température cible du produit, composition de consigne du réactif, augmentation de pression de consigne dans la chambre du réacteur, augmentation de pression réelle dans la chambre du réacteur, vitesse réelle du vilebrequin ou du rotor, temps de séjour réel dans la chambre du réacteur, pression réelle du réactif, température réelle du réactif, température réelle du produit, composition réelle du réactif, vitesse de consigne du vilebrequin ou du rotor, temps de séjour de consigne dans la chambre du réacteur. Au moins une des variables suivantes, qui peuvent être ajustées par des actionneurs correspondants, servent de variables manipulées : Quantités d'éduit fournies, puissance du refroidisseur d'éduit, puissance du réchauffeur d'éduit, régulateur de pression d'éduit, vitesse de la machine E, vitesse du vilebrequin ou du rotor, énergie fournie/déchargée par la machine E, temps d'ouverture des vannes (vannes d'entrée, vannes de sortie), temps de fermeture des vannes (vannes d'entrée, vannes de sortie), quantité de produit recirculé, variation du taux de compression, géométrie variable de la turbine, géométrie variable du compresseur, quantité de produit contournée par la turbine, quantité de produit refoulée vers le compresseur, position d'une vanne d'étranglement du côté du réactif, position d'une vanne de contre-pression du côté du produit, temps d'activation de l'énergie supplémentaire fournie par une bougie d'allumage, un laser, des micro-ondes ou une décharge corona, nombre d'activations de l'énergie supplémentaire fournie par une bougie d'allumage, un laser, des micro-ondes ou une décharge corona par cycle de travail, temps et nombre d'alimentations du réactif directement dans la chambre du réacteur avec les vannes d'entrée et de sortie fermées.
Une façon d'augmenter encore le rendement et la sélectivité est de placer en aval des compartiments du réacteur au moins un catalyseur approprié pour la réaction en question. Comme la plupart des réactions ont déjà eu lieu dans les réacteurs de compression, elles peuvent être rendues beaucoup plus petites que d'habitude. En prenant l'exemple de la production de méthane à partir de H2et de CO2et/ou de CO, un catalyseur de méthanisation doit être installé en aval des chambres du réacteur. Le nickel, le ruthénium, l'aluminium, le cobalt ou le cérium peuvent être utilisés comme composants actifs. Dans le cas de la production de NH3à partir de H2et N2, cependant, des catalyseurs à base de fer sont utilisés. Si une turbine est située en aval des réacteurs, les catalyseurs sont avantageusement situés en amont de cette turbine, puisqu'ils y sont à un niveau de pression plus élevé.
Dans ce qui suit, l'appareil et le procédé selon l'invention seront expliqués en référence à des chiffres. Pour des raisons de clarté, les figures 1 à 9 et 11 à 12 ne concernent que les réacteurs à compression, tandis que la illustre le processus global.
La montre l'appareil en fonction de l'invention. Les différentes chambres du réacteur (1) sont disposées en série et logées dans un boîtier commun. Ensemble, ils forment un moteur à mouvement alternatif (2). L'énergie de compression délivrée par les réacteurs ou à leur fournir est transmise par un arbre (5) vers ou depuis une machine E (4). Les réactifs (6) et (7) sont introduits dans les réacteurs, et les produits (8) sont évacués des chambres du réacteur (1) et collectés dans un conteneur (3). Pour éviter la surchauffe de l'appareil, celui-ci est refroidi par un agent de refroidissement approprié, comme l'eau (non illustré). En cas de formation de plusieurs produits et/ou de conversion incomplète des réactifs, une séparation des produits individuels ou une séparation des réactifs, par exemple par des procédés à membrane, le lavage de gaz, l'extraction, la rectification, l'adsorption, la condensation, est disposée en aval de l'appareil (non représenté ici). Cela devient pertinent, par exemple, lorsque des gaz sont introduits sous forme d'éduits, qui résultent d'une réaction d'oxydation avec l'air, comme c'est le cas, par exemple, lors de la combustion d'hydrocarbures. Dans ce cas, il se forme d'une part du CO et du CO2, mais d'autre part, de grandes quantités de N2 sont contenues, qui ne participent pas à la combustion. Si ce mélange est introduit dans la chambre de réaction du réacteur de compression avec H2, il se forme des hydrocarbures tels que le méthane, mais aussi de l'eau et du NH3. Ce NH3 peut être avantageusement absorbé dans l'eau alimentant une colonne à contre-courant ou à co-courant à des températures inférieures à 30°, de préférence inférieures à 20°C, extrêmement préférablement inférieures à 15°C. Cette eau est ensuite évacuée et chauffée pour expulser à nouveau le NH3, ce qui permet de "régénérer" l'eau afin qu'elle puisse à nouveau absorber le NH3. Il est ensuite refroidi et renvoyé dans le flux de produits pour absorber davantage de NH3. Comme l'eau produite dans la réaction est également séparée des hydrocarbures de cette manière, elle est éliminée, sinon la quantité d'eau transportée dans la boucle augmenterait. La quantité de chaleur requise pour la désorption de l'ammoniac peut être appliquée en couplant thermiquement la désorption au flux de produit en amont de l'épurateur et/ou au fluide de refroidissement du réacteur. Les réacteurs à compression peuvent être utilisés pour produire du méthane en tant que produit (8) en ajoutant du CO2 et/ou du CO comme réactifs et de l'H2 comme réactifs. Pour des raisons de sécurité, il est utile de purger le carter (32) comme le montrent les figures 3a,b,c avec un réactif ininflammable et non toxique, en l'occurrence du CO2 (voir ci-dessous). En outre, la production d'ammoniac est possible en utilisant l'azote et l'hydrogène comme réactifs. Dans ce cas, il est logique de purger le logement (32) avec de l'azote. La production simultanée de NH3 et de CH4 est également possible, comme déjà décrit ci-dessus, en alimentant les réacteurs en CO2 et/ou CO ainsi qu'en H2 et en azote. L'appareil et le procédé selon l'invention ne sont pas limités à ces composés, mais peuvent être utilisés dans toutes les réactions dans lesquelles aucun produit de réaction solide n'est formé, en particulier aucun produit de réaction abrasif. Il s'agit notamment, comme déjà décrit ci-dessus, de NH3, HCHO, CS2, de thiocyanates (y compris le thiocyanate d'ammonium), de diméthyl éther (DME), de diéthyl éther (DEE), CH4, POMDME, d'alcools (méthanol, éthanol), de carbamate d'ammonium, d'urée, d'acétaldéhyde, d'acide acétique.
La montre un réacteur à compression alternative selon l'invention basée sur le principe des quatre temps : Au moins deux réactifs (6, 7) sont introduits dans la chambre du réacteur (1) par au moins une vanne d'admission (33). Les réactifs sont aspirés et comprimés par un piston (34), qui est relié au vilebrequin (37) par une bielle (35) et qui se déplace de haut en bas dans un manchon, puis les produits (8) sont expulsés. Les réactifs peuvent être introduits ensemble dans le réacteur par la vanne d'admission, comme le montre la . En particulier dans le cas de substances réactives et explosives, telles que H2, une alimentation directe dans la chambre du réacteur, surtout avec des entrées et sorties de réacteur fermées, ou au moins un ajout directement en amont de la vanne d'entrée est conseillé pour des raisons de sécurité (non illustré ici). La compression entraîne une augmentation de la température et de la pression, ce qui provoque la réaction souhaitée. Le début de la réaction peut également être déclenché, ou précisément contrôlé ou régulé, par l'ajout d'énergie supplémentaire, par exemple sous la forme d'une bougie d'allumage, d'une impulsion laser, d'une décharge corona ou d'un rayonnement micro-ondes (non illustré ici). Pour éviter les fuites de réactifs et de produits dans l'environnement, le piston et le vilebrequin sont entourés d'un carter (32) qui est rendu étanche à l'environnement au moyen de joints statiques (36). Afin d'éviter que de grandes quantités de réactifs et de produits ne pénètrent dans le carter (32) au-delà du piston, ce dernier est isolé de la douille dans laquelle il se déplace de haut en bas au moyen de joints dynamiques (39). Comme il est néanmoins inévitable que des réactifs et des produits pénètrent dans le boîtier (32), en cas de présence de substances explosives ou corrosives, il est prévu, selon l'invention, que le boîtier (32) soit rincé avec un réactif non corrosif, non inflammable ou non explosif et que ce réactif soit ensuite introduit dans la chambre du réacteur (1) (non illustré). La ou les soupapes d'admission et/ou d'échappement peuvent être commandées par des arbres à cames, hydrauliquement ou piézoélectriquement. Ce sont surtout les deux dernières variantes qui sont à privilégier si l'on veut représenter un contrôle précis des conditions de réaction, car les temps d'ouverture des vannes peuvent être choisis librement.
Selon la méthode de l'invention, le contrôle et la régulation sont effectués à l'aide d'une unité de commande électronique. Comme variables d'entrée pour la commande, on utilise au moins une des variables suivantes : la composition du produit, la courbe de pression dans la chambre du réacteur, la pression maximale dans la chambre du réacteur, l'augmentation de la pression dans la chambre du réacteur, la vitesse du vilebrequin, le temps de séjour dans la chambre du réacteur, la pression du réactif, la température du réactif, la température du produit, la composition du réactif, la quantité du réactif. Les actuateurs ou les variables manipulées sont au moins l'un des éléments suivants : Quantité de produit, puissance du refroidisseur, puissance du réchauffeur, régulateur de pression, régime du moteur E, régime du vilebrequin, énergie fournie/déchargée par le moteur E, temps d'ouverture des soupapes (soupapes d'admission, soupapes de sortie), quantité de produit recyclé, variation du taux de compression, géométrie variable de la turbine, géométrie variable du compresseur, quantité de produit en dérivation de la turbine, quantité de produit déchargée après le compresseur, position du papillon des gaz du côté de l'évent, position du clapet de contre-pression côté produit, temps d'activation de l'énergie supplémentaire fournie par une bougie d'allumage, un laser, des micro-ondes ou une décharge corona, nombre d'activations de l'énergie supplémentaire fournie par une bougie d'allumage, un laser, des micro-ondes ou une décharge corona par cycle de travail, temps et nombre d'alimentations du réactif directement dans la chambre du réacteur avec des vannes d'entrée et de sortie fermées.
En particulier, la courbe de pression, la pression maximale et le gradient d'augmentation de la pression dans les chambres du réacteur se sont avérés être des variables de processus importantes. Ces variables peuvent être déterminées à l'aide de capteurs de pression reliés fluidiquement à la chambre du réacteur concerné et à l'aide d'une évaluation correspondante dans l'unité de contrôle électronique. Outre leur influence sur la conversion en sélectivité, ces variables sont également importantes pour éviter la surcharge mécanique des réacteurs de compression. Afin d'éviter toute surcharge, leurs valeurs sont limitées à l'aide de l'unité de contrôle électronique. Ceci est réalisé en particulier en réduisant les quantités de réactif fournies et/ou en diminuant la quantité de réactif accélérateur de réaction et/ou en abaissant les températures et/ou les pressions des réactifs et/ou le taux de compression et/ou en augmentant la quantité de produit renvoyé du côté du réactif et/ou en déplaçant l'énergie d'activation fournie en plus, par exemple par des bougies d'allumage, vers des points ultérieurs dans le temps. Dans ce contexte, il est particulièrement important que la réaction soit incontrôlée, très rapide et précoce, surtout si elle se produit bien avant le point mort haut. Ces réactions incontrôlées peuvent conduire à des détonations dans la chambre du réacteur, ce qui impose une charge mécanique et thermique très élevée aux composants des réacteurs à compression. Outre la détermination de cet état au moyen des capteurs de pression décrits ci-dessus, qui sont reliés à la chambre de réacteur respective, il est également possible de déterminer les réactions incontrôlées, de type impact, à l'aide de capteurs de bruit de structure, en particulier à l'aide d'éléments longitudinaux piézoélectriques, et de capteurs d'accélération qui sont disposés à l'extérieur des chambres de réacteur sur l'appareil selon l'invention. Leurs signaux sont évalués dans une unité de contrôle électronique et comparés aux valeurs attendues. Si une réaction incontrôlée est détectée, les contre-mesures déjà décrites ci-dessus peuvent être lancées par l'intermédiaire de l'unité de contrôle électronique.
En plus de prévenir les dommages mécaniques dus à des pressions excessives dans les réacteurs ou à des gradients de pression trop importants, les capteurs de pression et/ou de bruit solidien et/ou d'accélération décrits ci-dessus peuvent également être utilisés pour détecter une réaction trop lente ou l'absence totale de réaction. Dans ce cas, le rendement diminuerait considérablement et une grande quantité de réactifs non réagis atteindrait le côté produit. Dans ce cas, l'unité de commande électronique augmenterait les quantités de réactifs fournies et/ou les températures des réactifs et/ou les pressions des réactifs et/ou le taux de compression et/ou réduirait la quantité de produit renvoyée du côté des réactifs et/ou réduirait les quantités d'activation supplémentaires fournies par les bougies d'allumage, par exemple. par exemple, et/ou l'ajout de réactif introduit directement dans l'espace du réacteur avec les vannes d'entrée et de sortie fermées est décalé à des moments antérieurs et/ou le nombre d'événements d'activation fournis en plus, comme des étincelles électriques, et/ou le nombre d'ajouts de réactif effectués directement dans l'espace du réacteur et/ou la quantité d'énergie d'activation fournie en plus est augmenté.
Le problème de la réaction trop lente ou de l'absence totale de réaction se pose notamment au démarrage des réacteurs à compression, car leurs composants en contact avec le réacteur, et en particulier les chambres du réacteur, sont encore froids à ce moment-là. Cela peut conduire à ce que les températures de réaction cibles ne soient pas atteintes. Pour éviter cela, lors du démarrage des réacteurs à compression, il est prévu, selon l'invention, qu'ils soient exploités de manière traînante avant que tous les réactifs soient introduits dans les chambres du réacteur. Comme décrit ci-dessus, cela est réalisé dans le cas le plus simple au moyen d'une machine électrique couplée au vilebrequin des réacteurs de compression à mouvement alternatif. En outre, selon l'invention, il est prévu de préchauffer le liquide de refroidissement et/ou le lubrifiant des réacteurs de compression à mouvement alternatif avant un démarrage. En outre, jusqu'à ce que la température de fonctionnement ou la composition de produit souhaitée soit atteinte, une vanne disposée en aval des chambres du réacteur et en aval du conduit de retour des produits vers le côté du conduit est fermée et le conduit de retour des produits vers l'entrée, c'est-à-dire le côté du conduit, est ouvert. En raison de la friction et de la chaleur de friction qui en résulte, la température dans les chambres du réacteur augmente, et le retour des fluides chauffés vers le côté d'entrée augmente encore cet effet. Indépendamment ou en plus de cela, on n'ajoute pas tous les réactifs nécessaires à la réaction souhaitée, mais plutôt de préférence des substances inertes, en particulier des réactifs tels que N2ou CO2. Cela est particulièrement utile lorsque des réactifs explosifs sont ajoutés dans la réaction proprement dite, car cela permet de rincer les espaces du réacteur et d'éliminer l'oxygène qui aurait pu y pénétrer pendant l'arrêt. Il est particulièrement avantageux d'ajouter des gaz à coefficient Joule-Tomson positif dans les compartiments du réacteur avant que la température de fonctionnement ne soit atteinte, car ces gaz augmentent la température par compression dans les compartiments du réacteur, ce qui les réchauffe. L'ajout de gaz à coefficient Joule-Thomson négatif, comme l'hydrogène, est supprimé pendant cette phase de fonctionnement. En outre, un préchauffage des réactifs est possible. Si l'unité de commande électronique détermine une température suffisamment élevée pour la réaction, elle passe du mode de réchauffement au fonctionnement standard réel pour produire les produits souhaités. C'est-à-dire que tous les réactifs sont maintenant ajoutés, la vanne en aval du réacteur est ouverte et la quantité de produit ou de réactifs renvoyés du côté des réactifs est ajustée à la composition de produit souhaitée.
La purge du carter est illustrée pour le cas d'un appareil à deux temps dans les figures 3a, b, c, mais ne se limite pas à ce dernier : selon l'invention, dans le premier temps ( ), le réactif non corrosif, non inflammable ou non explosif (7), tel que le CO2 et/ou le N2, est introduit dans le carter (32) par une vanne ou un clapet. Celui-ci s'écoule le long du piston dans la chambre du réacteur (1). Le deuxième réactif au moins (6) est ajouté dans la chambre du réacteur (1) ou directement devant celle-ci (non représenté ici). Le mouvement ascendant du piston comprime les réactifs ( ) et déclenche la réaction. Il est possible de l'améliorer, ou de le contrôler ou le réguler avec précision, en utilisant un dispositif d'alimentation en énergie supplémentaire (42), comme une bougie d'allumage, une impulsion laser, une décharge corona ou un rayonnement micro-ondes. Dans l'étape d'éjection suivante ( ), les produits (8) sont éjectés du réacteur. L'alimentation en énergie en plus de l'énergie de compression et l'alimentation séparée des réactifs dans la chambre de réaction ne se limite pas aux appareils à deux temps, mais peut également être utilisée dans les appareils à quatre temps.
La montre une modification de la disposition choisie dans la pour augmenter le rendement et/ou la sélectivité. Ici, un flux de produits est prélevé en aval des réacteurs et ce flux partiel de produits (52) est ajouté aux réacteurs (1) avec les réactifs (6, 7). Il peut être transporté par un dispositif de transport approprié (51), tel qu'un compresseur ou une soufflante. Il est également possible de mettre en œuvre un contrôle de ce flux de produits recyclés avec des dispositifs de contrôle appropriés, tels que des vannes ou des clapets (non illustrés). Afin d'augmenter encore le rendement ou la sélectivité, il peut être utile de décharger sélectivement les produits (8a) de ce flux via un dispositif de séparation (53). En particulier, si le flux de produits (8) contient encore des quantités élevées de réactifs ou de produits intermédiaires ou finaux indésirables. Par exemple, dans la production de méthane utilisant du CO et/ou du CO2 ainsi que de l'H2, c'est l'eau qui est rejetée du cycle. En outre, le CH4 peut être rejeté de sorte que seuls les réactifs inutilisés et les sous-produits indésirables sont recyclés.
Au démarrage des réacteurs à compression, il est prévu, conformément à l'invention, que la vanne (88) et éventuellement la vanne (88a) soient fermées ou du moins que le débit les traversant soit étranglé de manière à ce que la quantité de flux partiel de produit recyclé (52) soit augmentée pour chauffer les réacteurs à compression comme décrit ci-dessus.
La présente une conception similaire, mais ici le séparateur (53) est disposé dans le flux de produits principal, de sorte que la séparation du produit est mise en œuvre pour l'ensemble du flux de produits.
La montre une variante permettant d'augmenter la pression du réactif via un compresseur (71). Le réactif comprimé (7) est ensuite acheminé vers les réacteurs. Le deuxième réactif au moins (6) peut être ajouté au réactif (7) en amont du compresseur (non illustré), ou ajouté directement en amont des réacteurs, ou ajouté directement aux réacteurs par une vanne indépendante de la vanne d'entrée. Le compresseur (71) est relié par un arbre (73) à une turbine (72), par laquelle le flux de produit (8) est détendu d'une pression élevée à une pression plus basse. L'énergie libérée dans ce processus est donc largement réutilisée pour comprimer les réactifs, ce qui augmente l'efficacité du processus. La pression du réactif et donc la pression dans les chambres du réacteur peut être modifiée par des dispositifs appropriés, tels que le soufflage du réactif du côté haute pression vers le côté basse pression du compresseur par un organe de commande approprié (75) (dérivation du compresseur), le soufflage du produit du côté haute pression vers le côté basse pression de la turbine par un organe de commande approprié (76) (dérivation de la turbine), une géométrie variable de la turbine et/ou une géométrie variable du compresseur. En outre, pour augmenter encore la pression, le compresseur peut être entraîné électriquement et/ou un autre compresseur peut être placé dans le flux de réactifs. En outre, il est avantageux dans cette variante que la conception du système soit telle que la pression du côté de l'éduit soit plus faible que celle du côté du produit, car cela permet au produit qui est renvoyé au côté de l'éduit (52) de s'écouler vers le côté de l'éduit sans dispositif de transport, comme des compresseurs, des soufflantes ou des pompes. La quantité peut ainsi être modifiée ou contrôlée au moyen d'un dispositif d'étranglement variable (74) et d'une unité de commande électronique. Selon l'invention, il est prévu qu'au moins la température d'un réactif ou du produit recyclé dans le réacteur soit contrôlée ou régulée au moyen d'une unité de contrôle électronique et de refroidisseurs ou de réchauffeurs.
Les figures 7 et 8 montrent une connexion en série d'une pluralité de réacteurs de compression (1) et (1a). Dans ce cas, les réacteurs (1) et (1a) peuvent différer dans leur géométrie, comme la géométrie du piston, le diamètre et/ou la course, ou dans leurs paramètres de fonctionnement, comme la température, la pression et/ou l'énergie supplémentaire fournie. Ainsi, il est possible de traiter un produit intermédiaire (8b) qui quitte les premiers réacteurs (1) avec des conditions de réaction modifiées, pour aboutir au produit final (8). Entre les deux réacteurs, un autre réactif (81) peut être alimenté et/ou un produit intermédiaire (8c) peut être évacué.
Par exemple, le méthanol peut être produit à partir de CO2et de H2dans les premiers réacteurs (1),
CO2+ 3H2--> CH 3OH + H2O
tandis que dans les seconds réacteurs (1a), l'éther diméthylique (DME) peut être formé à partir du méthanol (8b) avec élimination de H2O.
2 CH 3OH --> CH 3-O-CH 3+ H2O
Entre les deux réacteurs, un intermédiaire, dans ce cas H2O, est retiré de la première réaction (8c). Cela permet de déplacer l'équilibre du côté du DME. Cela peut être encore amélioré si l'eau formée dans le deuxième réacteur est retirée du flux de produit (8a) et si ce flux de produit anhydre (52) est renvoyé dans les compartiments du réacteur (1a) ( ). Les deux rangées de réacteurs peuvent être construites comme des unités indépendantes séparées, c'est-à-dire des machines à pistons séparées, au cas où des temps de séjour différents doivent être réalisés dans les deux rangées de réacteurs. Toutefois, selon l'invention, il est également possible de disposer les deux rangées de telle sorte que leurs pistons agissent sur un vilebrequin commun (37) via les bielles (35). Cela est particulièrement utile si les temps de séjour dans les deux rangées de réacteurs doivent être identiques. Pour ce faire, les deux rangées sont disposées en V l'une par rapport à l'autre, l'angle des deux jambes étant marqué "a" dans la .
La montre l'ensemble du processus consistant en un appareil ou une installation (95) dans lequel on produit au moins des produits carbonés gazeux avec un état d'oxydation du carbone d'au moins -2 et des réacteurs de compression en aval (1). Avantageusement, l'appareil (95) est un appareil pour la combustion de la chaux ou pour la production de ciment ou pour la production d'acier ou pour la pyrolyse ou l'incinération des déchets. Dans la suite, le processus est illustré par la production de CaO et de ciment par la combustion de la chaux ou de la chaux et de l'argile. À cette fin, du CaCO3, ou dans le cas du ciment, du CaCO3 et de l'argile, sont ajoutés à l'appareil (95) (98). Les matériaux sont ensuite chauffés à plus de 750°C (CaO) ou à plus de 1250°C (ciment), ce qui permet au CO2 de s'échapper et au CaO ou au ciment de se former :
CaCO3 → CaO + CO2
Les solides (99) formés sont ensuite évacués de l'appareil.
La température requise pour la réaction est généralement atteinte en ajoutant (97) et en brûlant du charbon et/ou en brûlant des hydrocarbures, ce qui augmente encore la teneur en CO2. L'équation suivante, qui utilise le méthane et le charbon comme combustibles, en est un exemple.
CH4+ 2O2 → CO2+ 2H2O
C + O2 → CO2
L'oxygène nécessaire à la combustion est généralement fourni par le soufflage d'air. L'azote contenu dans l'air est oxydé en oxydes d'azote dans de faibles proportions, mais pour la plupart, il ne participe pas à la réaction et quitte à nouveau le dispositif (95). C'est-à-dire que le flux de matières gazeuses (6) quittant l'appareil (95) contiendrait du N2et du CO2, ainsi que des traces de NOxet de CO si de l'air était utilisé.
En plus des composants déjà décrits dans la , un dispositif (90) permettant de séparer l'eau (96) en hydrogène (93) et en oxygène (9a) en utilisant l'énergie électrique est également présenté. Ce fractionnement de l'eau est illustré à l'aide d'un électrolyseur, et un électrolyseur à haute température peut être utilisé pour améliorer les rendements. Pour augmenter l'efficacité, il peut être couplé thermiquement (97) au flux de produits (8) et/ou au refroidissement de la machine à mouvement alternatif (2). L'eau (96) nécessaire à cet électrolyseur peut être fournie par une source externe. Il est également possible d'utiliser l'eau formée comme produit dans les chambres du réacteur. Selon l'invention, l'eau est chauffée au moyen des flux de produits qui quittent l'appareil (95) et/ou les réacteurs de compression (1) et sont amenés à l'électrolyseur (non illustré). À cette fin, de l'eau est vaporisée au moyen du flux de produit chaud et introduite dans l'électrolyseur à au moins 500°C, de préférence à au moins 550°C, de préférence à au moins 600°C. Si l'énergie thermique du flux de produit n'est pas suffisante, la vapeur d'eau peut être couplée thermiquement au flux d'H2 et/ou d'O2 sortant de l'électrolyseur. En outre, un chauffage d'appoint est possible. Dans le cas où les réacteurs entraînent une machine électrique fonctionnant comme un générateur, l'énergie électrique ainsi produite peut être fournie à l'électrolyseur pour améliorer le rendement global.
Le procédé selon l'invention est décrit ci-dessous en utilisant l'exemple d'un procédé de production de CH4. L'hydrogène (93) qui sort de l'électrolyseur est acheminé vers les chambres du réacteur (1) avec le CO et/ou le CO2(6) formés dans l'appareil (95), ce qui entraîne la formation de CH4et de H2O qui quittent les réacteurs (8). Ensuite, l'eau est séparée du CH4(non représenté ici) et au moins le CH4formé est collecté. L'oxygène (9a) formé par l'électrolyse peut être collecté dans un réservoir (91) et être ensuite utilisé pour d'autres processus. Dans le cas illustré, l'oxygène (9a) est amené au dispositif (95) pour l'oxydation du combustible (97). C'est-à-dire que l'on peut avantageusement renoncer à l'ajout d'air, de sorte qu'aucun azote n'est introduit dans le processus. Cela présente plusieurs avantages : Premièrement, le flux de matières gazeuses est réduit, ce qui signifie que moins d'énergie est nécessaire pour le chauffage dans l'appareil (95). Avant que le flux de produit (6) quittant l'appareil (95) n'entre dans les réacteurs de compression (1), il doit être refroidi à nouveau (non illustré). En raison de la réduction du flux de matière, les refroidisseurs nécessaires peuvent être réduits. Comme il ne se forme pas d'oxydes d'azote en raison du manque d'azote, on peut se passer de leur réduction en aval. Comme la formation de CH4à partir de CO2/CO et de H2est fortement exothermique, la vitesse du vilebrequin augmenterait continuellement en raison de l'énergie fournie. La machine électrique (4) permet d'éviter cette situation. L'énergie électrique qui en résulte peut être envoyée à l'électrolyseur (90), ce qui améliore considérablement l'efficacité globale du processus. Cela représente un avantage supplémentaire par rapport à l'art antérieur, car dans les réacteurs à lit fixe, cette énergie est convertie en chaleur mais pas en énergie mécanique ou électrique. L'utilisation de l'exotherme de la réaction comme énergie mécanique ou électrique n'est pas limitée à la réaction décrite ci-dessus. L'ammoniac peut être produit de la même manière que le méthane, mais au lieu du monoxyde de carbone ou du dioxyde de carbone, de l'azote (6) est ajouté dans les espaces de réaction avec de l'hydrogène (93). Il est également possible de former du méthane et de l'ammoniac en parallèle, si de l'azote et du CO et/ou du CO2ainsi que de l'hydrogène sont introduits dans les chambres du réacteur (1). C'est le cas, par exemple, comme déjà décrit ci-dessus, lorsque de l'air est utilisé à la place de l'oxygène (9a) pour la combustion dans l'appareil (95). En aval des compartiments du réacteur, l'ammoniac est séparé par des procédés d'absorption, d'adsorption ou de membranes. Cette production parallèle d'ammoniac et de méthane illustre la différence majeure entre les réacteurs à flux catalytique ou à lit fixe et le procédé selon l'invention : Contrairement aux réacteurs à flux et à lit fixe, dans lesquels les deux substances doivent être produites sur deux catalyseurs différents avec des alimentations en réactifs séparées et donc dans deux installations ou étapes distinctes, selon le procédé de l'invention, cela est réalisé sans catalyseur et dans un seul appareil (2). Cela permet de réduire considérablement l'espace et les coûts d'installation. En outre, il n'est pas nécessaire de procéder à une longue séparation des gaz du côté des réactifs, ce qui est par ailleurs habituel.
Un autre avantage du procédé selon l'invention est que, lorsque de l'air est utilisé pour la combustion dans l'appareil (95), les NOx formés dans le processus sont réduits dans les réacteurs de compression en aval (1) à l'aide d'hydrogène ajouté (93) et d'ammoniac formé dans les réacteurs, de sorte que les émissions de NOx du processus global sont réduites.
2NH3+ 2NO + 0,5O2 → 2N2+ 3H2O
2H2+ 2NO → N2+ 2H2O
Par conséquent, contrairement à l'état de la technique, aucun système SCR ne doit être installé en aval du réacteur (95) pour réduire les émissions de NOx.
Dans les trois cas, la teneur en oxygène dans les chambres du réacteur (1) doit être minimisée au début de la réaction afin d'obtenir des sélectivités élevées pour les produits souhaités, à savoir le méthane et l'ammoniac, respectivement.
L'hydrogène (93) produit dans l'électrolyse peut être stocké temporairement dans un récipient (92).
Dans la , la commande du réacteur de compression selon l'invention est illustrée à l'aide d'une unité de commande électronique, en prenant l'exemple de la commande de la vitesse du vilebrequin et donc du temps de séjour. En général, cette unité de contrôle évalue les capteurs correspondants pour déterminer les états du réactif et du produit, tels que les capteurs de température, de pression et de débit ainsi que les capteurs de bruit de structure, d'accélération ou de vitesse de la machine électronique ou du vilebrequin, afin de représenter une boucle de contrôle fermée. En outre, la courbe de pression et/ou la vitesse d'augmentation de la pression et/ou la pression maximale dans les chambres de réaction peuvent être détectées par l'unité de contrôle à l'aide de capteurs de pression. Selon l'invention, il est en outre envisagé de déterminer la composition du produit également au moyen de capteurs correspondants, tels que les capteurs NH3, CO2, CO, CH4- et/ou au moyen d'analyseurs, tels que les chromatographes en phase gazeuse, les analyseurs IR, UV, FID, FTIR et/ou les spectromètres de masse. Si le rendement ainsi déterminé est trop faible, la vitesse est abaissée pour augmenter le temps de rétention. Si, par contre, la sélectivité est trop faible, la vitesse est augmentée et donc le temps de séjour est diminué. Comme décrit ci-dessus, d'autres paramètres du processus, tels que la quantité de produit recyclé, les pressions des réactifs, les températures des réactifs, les températures des produits, les pressions des produits, les taux de compression variables, le moment où l'énergie d'activation supplémentaire est fournie, la quantité d'énergie d'activation supplémentaire fournie, le nombre d'énergie d'activation supplémentaire fournie par cycle, les quantités de réactifs, le moment où les vannes sont ouvertes (pour les vannes d'entrée et/ou de sortie), le moment où le réactif est directement fourni à la chambre du réacteur, la vitesse du vilebrequin, la vitesse de la machine électronique, la température du produit recyclé, etc. (non illustré ici), afin d'influencer la réaction dans la mesure souhaitée à l'aide de l'unité de commande électronique et des actionneurs appropriés.
La montre le réacteur de compression selon l'invention, qui peut être utilisé dans au moins deux modes différents pour produire des produits différents, et le procédé associé. Les différentes chambres du réacteur (1) sont disposées en série et logées dans un boîtier commun. Ensemble, ils forment un moteur à mouvement alternatif (2). L'énergie de compression délivrée par les réacteurs ou à leur fournir est transmise par un arbre (5) vers ou depuis une machine E (4). Dans un premier temps, les réactifs (9) et (19) lui sont fournis par les vannes ouvertes (13) et (14) et sont déchargés dans un conteneur (10) par la vanne (15). Les vannes (11), (12), (17), (16) sont fermées dans ce mode. En cas d'intégration du réacteur à compression dans un processus dans lequel le CO2 est produit en tant que rejet, comme dans la production de ciment, la production d'acier, la combustion de chaux, l'incinération de déchets ou la pyrolyse de matières carbonées, le CO2 et l'H2 sont fournis aux réacteurs à compression via les vannes (13) et (14). Le CH4 formé est collecté dans le vaisseau (10). Dans le second mode, les vannes (13), (14) et (15) sont fermées et les vannes (11), (12) et (16) sont ouvertes. Ainsi, les réactifs (6) et (7) sont introduits dans les réacteurs, et les produits (8) sont évacués des réacteurs (1) et collectés dans une deuxième cuve (3). Pour éviter la surchauffe de l'appareil, celui-ci est refroidi par un agent de refroidissement approprié, comme l'eau. Lorsque plusieurs produits sont formés, une séparation des différents produits est disposée en aval de l'appareil, par exemple par des procédés à membrane, le lavage des gaz, l'extraction, la rectification, l'adsorption, la condensation (non illustrés ici).
Cela devient pertinent, par exemple, lorsque des gaz sont introduits comme réactifs résultant d'une réaction d'oxydation avec l'air, comme cela se produit lors de la combustion d'hydrocarbures en mode un. Dans ce cas, il se forme d'une part du CO et du CO2, mais d'autre part, de grandes quantités de N2sont également présentes, qui ne participent pas à la combustion. Si ce mélange est introduit dans la chambre de réaction avec H2, des hydrocarbures sont formés, comme le méthane, mais aussi de l'eau et du NH3. Ce NH3peut être facilement absorbé à l'aide d'une eau alimentée dans une colonne à contre-courant ou à co-courant à des températures inférieures à 30°, de préférence inférieures à 20°C, extrêmement préférablement inférieures à 15°C. Cette eau est ensuite évacuée et chauffée pour expulser à nouveau le NH3, ce qui permet de "régénérer" l'eau afin qu'elle puisse à nouveau absorber le NH3. Il est ensuite refroidi et renvoyé dans le flux de produits pour absorber davantage de NH3. Comme l'eau produite dans la réaction est également séparée des hydrocarbures de cette manière, elle est éliminée, sinon la quantité d'eau transportée dans la boucle augmenterait. La quantité de chaleur requise pour la désorption de l'ammoniac peut être appliquée en couplant thermiquement la désorption au flux de produit en amont de l'épurateur et/ou au fluide de refroidissement du réacteur.
La illustre également une autre incarnation possible selon l'invention : Dans le premier mode, au moins une partie du flux de produits est stockée dans un conteneur (10). Les autres composants du produit, en revanche, sont rejetés dans l'environnement ou dans un autre récipient (non illustré). La séparation des gaz et des fluides étant un art antérieur, il est fait référence à ces méthodes. Dans le mode deux, la vanne (17) est ouverte et le produit du mode un est donc envoyé au réacteur comme réactif dans le mode deux. Dans l'exemple décrit ci-dessus, cela signifie que, par exemple, dans le mode un, le NH3 est formé et collecté. Dans le mode deux, ce dernier est acheminé vers les réacteurs avec le CO2 provenant d'un processus en amont, avantageusement dans un rapport de plus de 2:1. Il en résulte la formation de carbamate d'ammonium, qui réagit ensuite pour former de l'urée avec la séparation de H2O. La commande des vannes correspondantes et la régulation de l'ensemble du processus représenté est effectuée par une unité de commande électronique (non représentée ici).

Claims (10)

  1. Procédé de production d'hydrocarbures, en particulier d'hydrocarbures aliphatiques et/ou d'alcools et/ou d'éthers, et/ou de NH3, caractérisé en ce que, en aval d'une installation ou d'un réacteur (95), en particulier en aval d'un réacteur (95) pour la production de ciment ou d'un réacteur (95) pour la production d'acier ou d'un réacteur (95) pour la combustion de chaux ou d'un réacteur (95) pour l'incinération de déchets ou d'un réacteur (95) pour la pyrolyse, en particulier de matières plastiques, dans lequel on forme comme produit (6) au moins un composé contenant du carbone avec un état d'oxydation du carbone d'au moins -2, en particulier du CO2, et ce au moins un composé contenant du carbone et au moins un autre réactif, en particulier de l'hydrogène, sont amenés à au moins un réacteur à piston rotatif ou à au moins deux réacteurs de compression à piston alternatif pulsés (1, 1a) couplés mécaniquement par un arbre, et à l'aide d'une unité de commande électronique, les valeurs réelles des réacteurs de compression et/ou des réactifs et/ou des produits sont déterminées par des capteurs et/ou des modèles mathématiques et sont comparées aux valeurs de consigne enregistrées dans l'unité de commande électronique, et l'unité de commande électronique modifie ces valeurs de consigne en changeant au moins une d'entre elles, de préférence au moins deux, extrêmement avantageusement au moins trois paramètres de fonctionnement de sorte qu'au moins un produit (8) d'un pouvoir calorifique d'au moins 12MJ/kg, avantageusement d'au moins 20MJ/kg, avantageusement d'au moins 30MJ/kg soit produit.
  2. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'au moins deux chambres de réacteur (1, 1a) des réacteurs de compression sont disposées fluidiquement l'une derrière l'autre, de sorte qu'au moins un produit de la première chambre de réacteur (1) sert de réactif pour la au moins deuxième chambre de réacteur (1a).
  3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la pression du réactif en amont d'au moins une chambre de réacteur (1, 1a) est augmentée au moyen d'au moins un compresseur (71) qui est relié par un arbre (73) à une turbine (72) entraînée par le flux de produit (8).
  4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en aval de la chambre de réaction (1), un courant partiel de produit ou au moins un produit ou au moins un réactif est retiré du courant total et ramené à la chambre de réaction (1, 1a).
  5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que de l'énergie supplémentaire, en particulier sous forme d'étincelles électriques, de décharge corona, d'impulsions laser ou de micro-ondes, est fournie à la chambre de réaction (1, 1a) lorsque les entrées et les sorties du réacteur sont fermées, indépendamment de l'énergie de compression.
  6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les réacteurs de compression fonctionnent comme des compresseurs à mouvement alternatif pour le transport des produits (8).
  7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que de l'azote est en outre fourni aux réacteurs de compression.
  8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'hydrogène (93) et l'oxygène (9a) sont produits par la séparation de l'eau (96) à l'aide d'un électrolyseur (90), l'hydrogène (93) formé étant amené dans les espaces du réacteur de compression (1 et/ou 1a) et/ou l'oxygène (9a) formé étant amené dans le réacteur (95).
  9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'électrolyseur (90) et/ou l'eau (96) qui y est alimentée sont couplés thermiquement au courant de produit (8) et/ou au fluide de refroidissement des réacteurs de compression (1, 1a).
  10. Appareil pour la mise en œuvre du processus décrit dans les revendications 1 à 9.
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