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  PERFECTIONNEMENTS   AU-±   PROCEDES DE CONVERSION DES HYDROCARBURES   GAZEUX   EN HYDROGENE 
Les hydrocarbures gazeux présents dans divers gaz naturels et industriels ont jusqu'à présent reçu peu d'utilisation en, dehors de leur emploi comme gaz de chauffage. 



   Ces dernières années divers efforts ont été faits, pour con- vertir ces hydrocarbures en hydrogène, ce dernier gaz ayant reçu des applications nombreuses notamment dans les industries'de synthèse et d'hydrogénation. 



   Diverses propositions ont été faites pour la conversion du méthane et d'autres hydrocarbures gazeux, en présence de propor- tions variables de vapeur, et à des températures élevées, ces dernières favorisant notablement la conversion. 



   En effet, l'étude thermodynamique de la réaction : CH4 + H2O = 00 + 3H2 
 EMI1.1 
 montre que le coefficient K ij#(SO) (CO) {H2)3 devient extrêmement petit à des températures dépassant 1000 . 



  Il sten suit que la mise en oeuvre d'une proportion de vapeur équivalente au méthane suffira pour opérer la conversion prati- quement totale à des températures de l'ordre de   1000      à 15000.   

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   Les gaz résultants, qui contiennent un   minimumde   CO2 et dans lesquels presque la totalité du carbone des hydrocarbures se trouve à l'état d'oxyde de carbone, peuvent ensuite être traités à basse température, c'est-à-dire   à   des températures variant pratiquement entre 3000 et 600 , en présence de cata- lyseurs appropriés, par un excès minimum de vapeur, de façon à opérer économiquement la conversion de l'oxyde de carbone en hydrogène et acide carbonique. La réaction CO + H2O = CO2 + H2 est, en effet, thermodynamiquement telle que l'abaissement de la température favorise la marche de la réaction de gauche à droite, et, à   conversionégale,   la diminution de la proportion de vapeur nécessaire pour opérer la conversion. 



   Il est clair que la combinaison des deux procédés permet de transformer pratiquement complètement en hydrogène et acide carbonique - ce dernier étant d'ailleurs aisément séparable par un lavage sous pression   à l'eau -   un gaz contenant des hydro- carbures, et cela avec une consommation minimum de vapeur.

   Un      pareil gaz est utilisable directement, ou tout au moins après un lavage par la soude et par un réactif absorbant de l'oxyde de carbone, pour la plupart des synthèses catalytiques comportant 
1 remploi de l'hydrogène* 
Cependant, étant donné   les,nouveaux: moyens   de purification qui sont entrés dans la pratique, et notamment l'emploi des basses températures, la présence-dans l'hydrogène de restes appréciables d'oxyde de carbone et de méthane non convertis n'est plus nui-   sible.   



   Il devient dont inutile, dans ces conditions, de pousser à l'extrême le rendement de la conversion du méthane, et l'on peut se contenter d'opérer une conversion partielle à une température intermédiaire; dans ces conditions, les 2 réactions : 
CH4 + H2O = CO + 3 H2   @   et CH4 + 2 H2O = CO2 + 4 H2 ont lieu simultanément. 

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   Etant donné que les vitesses de réaction deviennent faibles aux températures intermédiaires, l'usage de catalyseurs de- vient nécessaire. Les   catalyseurs   qui conviennent pour ces réac- tions ont été   signala par   Sabatier. Ils sont à base de nickel et peuvent contenir des promoteurs et des   stabilisateurs.   



   La difficulté que l'on rencontre dans la réalisation de la réaction ainsi conçue réside, principalement, dans le maintien de la température, la plus favorable. 



     En   effet, les réactions sont les suivantes : 
 EMI3.1 
 (1) CE4 + 2 HZO = C02 + 4: HZ - 37.88 et (2) CH4 + H2O =CO + 3 H2-   47.8,   
Si l'on envisage la mise en oeuvre d'un excès molécule re de vapeur de 5 (c'est-à-dire, 5 volumes de vapeur par 1 volume de CH4) à une température de   500 0   à   600 C,   l'abaissement théorique de température provoqué par la réaction serait de 800 , 
Il est clair que dans ces conditions le réglage de la tempé- rature ne peut pas se faire par une surchauffe préalable des gaz, puisqu'il faudrait les élever à la température de I400 C et que, par là, on perdrait l'avantage de pouvoir employer des appareils métalliques, sans compter que,

   vu l'intervalle con-      sidérable entre la températmre initiale des gaz et la tempé- ' rature de la réaction, le réglage serait difficile, des réac- tions pouvant   s'éteindre   par   sxite   d'une variation de la compo- sition du mélange initial. 



   La température doit donc être réglée par d'autres moyens. 



   L'un des moyens consiste à fournir au catalyseur de manière constante la chaleur nécessaire à la réaction. Pour cela on, peut opérer la réaction en plusieurs fois, soit en faisant passer le gaz successivement sur plusieurs couches de cata- lyseur, avec sur chauffage du gaz intermédiaire entre les cou- ches successives, soit en recirculant le gaz plusieurs fois sur le même catalyseur. Par exemple, le gaz peut être sur- chauffé à l'entrée du four catalyseur à une température supé- rieure de une ou de plusieurs centaines de degrés à la tempéra- 

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 ture optimum de réaction; à la sortie du four, le gaz refroidi par la réaction est en partie réintroduit dans le gaz initial, .réchauffé avec lui et réadmis dans le four. 



   Le catalyseur peut également être chauffé extérieurement dans des appareils assurant une bonne distribution de la chaleur; par exemple, le catalyseur peut être placé sur des plateaux épais en métal bon conducteur de la chaleur, ces plateaux étant reliés les uns aux autres par des cheminées à parois métalliques épaisses dans lesquelles circulent des gaz de chauffage. 



   Les figures 1, 2 et 3 des dessins ci-joints montrent   sché-   matiquement des modes de réalisation d'appareils permettant le réglage de la température de réaction en chauffant le cata- lyseur. 



   Dans la figure 1, a et b représentent respectivement des couches alternatives d'empilage et de catalyseur. L'empilage est réchauffé de manière intermittente par des gaz de chauffage purs. 



   Dans la figure 2, c est le four catalyseur, d est le four réchauffeur, b est le catalyseur placé en couches successives. 



  L'entrée des gaz brûlés dans le four réchauffeur se fait en e. 



  Le gaz refroidi par la réaction   (à   400  par exemple) est en partie introduit dans le four réchauffeur, où il est réchauffé (à 600  par exemple) et ensuite réadmis dans le four catalyseur. 



   La figure 3 montre le catalyseur b placé dans une masse mé- tallique bonne conductrice (Al ou Ou), chauffée extérieurement. 



  Le catalyseur est placé sur des plateaux épais! en métal bon conducteur, ces plateaux étant reliés les uns aux autres par des cheminées ± à parois métalliques épaisses dans lesquelles circulent des gaz de chauffage. Le gaz à soumettre à la   cata-   lyse passe par un échangeur de température 1 et entre   en m   dans le four catalyseur. Les gaz brûlés sortent en n, traversent l'échangeur 1 et s'en vont à la cheminée. Le gaz qui a été soumis à la catalyse sort en o.

Claims

REVENDICATIONS ET RESUME.

1. Procédé pour la transformation en hydrogène des hydrocarbures gazeux, caractérisé en ce que la réaction a lieu à basse température en présence d'un excès moléculaire de vapeur par rapport aux hydrocarbures et de catalyseurs, la température de la réaction étant réglée de manière que, la transformation en acide carbonique prédomine, par le fait que la conversion est incomplète.

2. Procédé pour la transformation en hydrogène des hydrocarbures gazeux, caractérisé en ce que l'on fournit au catalyseur de manière continue, la chaleur nécessaire à la réaction.

3. Procédé tel que revendiqué sous 1 ou 2, caractérisé en ce que le--réglage de la température se fait en opérant la réaction en plusieurs fois, le gaz étant passé successi- vement sur plusieurs couches de catalyseur, avec surchauf- fage du gaz intermédiaire entre les couches successives.

4. Procédé tel que revendiqué sous 1 ou 2, caractérisé en ce que le réglage de la température se fait en opérant la réaction en plusieurs fois, le gaz étant reciroulé plusieurs fois sur le même catalyseur.

5. Procédé tel que revendiqué dans les revendications précé- dentes, dans'lequel le oatalyseur est chauffé extérieure- ment, substantiellement comme décrit.

6. Procédé pour la transformation en hydrogène des hydrocarbures gazeux, substantiellement comme décrit.

7. Appareil pour la transformation en hydrogène des hydrocar- bures gazeux, substantiellement comme décrit, en se rappor- tant aux dessins ci-joints.