FR2846256A1 - METHOD OF USING A THERMOCHEMICAL TRANSFORMER, AND DEVICE COMPRISING A CHEMICAL REACTOR AND A THERMOCHEMICAL TRANSFORMER - Google Patents

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Abstract

Procédé d'utilisation d'un transformateur thermochimique comportant un réacteur (1) renfermant un solide (S) destiné à réagir avec un gaz (G) selon un processus de sorption exothermique renversable, un dispositif (2) siège d'un phénomène renversable mettant en jeu ledit gaz (G), des moyens (4) permettant alternativement de mettre le dispositif (2) en communication avec le réacteur (1) et de les isoler, la courbe d'équilibre du phénomène renversable étant située dans un domaine de température plus bas, pour une même pression, que celui de la courbe d'équilibre de la sorption renversable dans le diagramme de Clausius-Clapeyron. On communique la chaleur dégagée dans ledit réacteur (1) à un réacteur (3) pour initier et/ou favoriser une réaction exothermique, et on utilise la chaleur dégagée par ladite réaction exothermique pour régénérer ledit solide (S).Dispositif mettant en oeuvre ce procédé.Method of using a thermochemical transformer comprising a reactor (1) containing a solid (S) intended to react with a gas (G) according to a process of reversible exothermic sorption, a device (2) seat of a reversible phenomenon involving involved said gas (G), means (4) making it possible alternately to put the device (2) in communication with the reactor (1) and to isolate them, the equilibrium curve of the reversible phenomenon being situated in a temperature range lower, for the same pressure, than that of the reversible sorption equilibrium curve in the Clausius-Clapeyron diagram. The heat released in said reactor (1) is communicated to a reactor (3) to initiate and / or promote an exothermic reaction, and the heat released by said exothermic reaction is used to regenerate said solid (S). process.

Description

L'invention concerne le domaine de la production de chaleur par unThe invention relates to the field of heat production by a

transformateur thermochimique, et le transfert de cette chaleur vers un site  thermochemical transformer, and the transfer of this heat to a site

réactionnel, afin d'initier et/ou de favoriser une réaction chimique exothermique.  reaction, in order to initiate and / or promote an exothermic chemical reaction.

Les transformateurs thermochimiques sont des systèmes thermiques 5 capables de remonter le potentiel thermique d'une source de chaleur grâce au couplage entre deux équilibres thermodynamiques renversables via une phase gazeuse. Au moins un de ces équilibres est une sorption renversable. Une sorption renversable peut être une absorption ou une adsorption d'un gaz, dit gaz de travail, par un milieu absorbant ou adsorbant pouvant être soit une solution 10 saline ou binaire (cas de l'absorption liquide/gaz), soit un matériau actif tel que la zéolithe, le charbon actif (cas de l'adsorption du gaz de travail sur la surface très développée du matériau actif), soit un matériau réactif (cas de la réaction entre  Thermochemical transformers are thermal systems 5 capable of raising the thermal potential of a heat source thanks to the coupling between two reversible thermodynamic equilibria via a gas phase. At least one of these balances is a reversible sorption. A reversible sorption can be an absorption or an adsorption of a gas, called working gas, by an absorbent or adsorbent medium which can be either a saline or binary solution (case of liquid / gas absorption), or an active material such as zeolite, activated carbon (case of adsorption of the working gas on the highly developed surface of the active material), or a reactive material (case of the reaction between

un solide réactif et un gaz).a reactive solid and a gas).

Une sorption renversable entre un sorbant S et un gaz G est exothermique 15 dans le sens de la synthèse S + G -* SG, et endothermique dans le sens de la décomposition SG -* S + G. Dans un changement de phase liquide/gaz de G, la  A reversible sorption between a sorbent S and a gas G is exothermic in the direction of synthesis S + G - * SG, and endothermic in the direction of decomposition SG - * S + G. In a change of liquid / gas phase from G, the

condensation est exothermique et l'évaporation est endothermique.  condensation is exothermic and evaporation is endothermic.

Ces phénomènes renversables peuvent être représentés sur le diagramme de Clausius-Clapeyron par leur droite d'équilibre définie par: 20 Ln P=f(l/T) plus précisément Ln P =AH0+ AS0  These reversible phenomena can be represented on the Clausius-Clapeyron diagram by their line of equilibrium defined by: 20 Ln P = f (l / T) more precisely Ln P = AH0 + AS0

P0 RT RP0 RT R

P et T étant respectivement la pression et la température, Po une pression de référence (1bar), AH et AS étant respectivement l'enthalpie et l'entropie du 25 phénomène (décomposition ou évaporation) mis en jeu, et R étant la constante  P and T being respectively the pressure and the temperature, Po a reference pressure (1bar), AH and AS being respectively the enthalpy and the entropy of the phenomenon (decomposition or evaporation) involved, and R being the constant

des gaz parfaits.perfect gases.

Les transformateurs thermochimiques peuvent remplir différentes fonctions notamment: - le stockage de l'énergie sous forme thermique - la remontée du potentiel thermique d'une source de chaleur - une fonction pompe à chaleur qui permet de produire de la chaleur et/ou  Thermochemical transformers can fulfill various functions, in particular: - storage of energy in thermal form - raising the thermal potential of a heat source - a heat pump function which makes it possible to produce heat and / or

du froid selon les conditions opératoires du système.  cold depending on the operating conditions of the system.

L'invention concerne essentiellement le cas o le transformateur thermochimique est utilisé pour remonter le potentiel thermique d'une source de chaleur. L'étape exothermique du transformateur thermochimique est mise à profit pour produire de la chaleur à un niveau de température suffisant et 5 transférer cette chaleur vers un dispositif renfermant un site réactionnel dont la température d'équilibre ou de réaction est supérieure à celle de la source de chaleur disponible. La chaleur produite par le transformateur thermochimique est ainsi utilisée pour initier et/ou favoriser ou entretenir une seconde réaction  The invention relates essentially to the case where the thermochemical transformer is used to raise the thermal potential of a heat source. The exothermic stage of the thermochemical transformer is used to produce heat at a sufficient temperature level and to transfer this heat to a device containing a reaction site whose equilibrium or reaction temperature is higher than that of the source. heat available. The heat produced by the thermochemical transformer is thus used to initiate and / or promote or maintain a second reaction.

exothermique sur le site réactionnel.  exothermic on the reaction site.

La sorption renversable dans le réacteur peut être choisie parmi les réactions chimiques renversables entre le gaz G et un solide, les adsorptions du gaz  The reversible sorption in the reactor can be chosen from the reversible chemical reactions between the gas G and a solid, the adsorptions of the gas

G sur un solide, et les absorptions du gaz G par un liquide.  G on a solid, and the absorption of gas G by a liquid.

Le phénomène renversable dans le dispositif peut être choisi parmi les réactions chimiques renversables entre le gaz G et un solide, les adsorptions du 15 gaz G sur un solide, les absorptions du gaz G par un liquide, les changements de phase liquide/gaz du gaz G. Les changements de phase liquide/gaz sont préférés, car ils permettent une production de chaleur avec une plus grande vitesse qu'avec des sorptions, du fait de la plus faible inertie thermique du  The reversible phenomenon in the device can be chosen from the reversible chemical reactions between the gas G and a solid, the adsorptions of the gas G on a solid, the absorption of the gas G by a liquid, the changes in the liquid / gas phase of the gas. G. Liquid / gas phase changes are preferred, as they allow heat to be produced with greater speed than with sorptions, due to the lower thermal inertia of the

système et de la meilleure efficacité des transferts de chaleur et de masse.  system and the best efficiency of heat and mass transfers.

Comme exemples de gaz G, on peut citer l'ammoniac et ses dérivés,  As examples of G gases, mention may be made of ammonia and its derivatives,

l'hydrogène, le dioxyde de carbone, la vapeur d'eau, le sulfure d'hydrogène, le méthane et d'autres gaz naturels. Comme réaction de sorption, on peut citer les réactions utilisant des ammoniacates (par exemple des chlorures, des bromures, des iodures ou des sulfates), des hydrates, des carbonates, des hydroxydes ou 25 des hydrures.  hydrogen, carbon dioxide, water vapor, hydrogen sulfide, methane and other natural gases. Mention may be made, as sorption reaction, of the reactions using ammoniacates (for example chlorides, bromides, iodides or sulfates), hydrates, carbonates, hydroxides or hydrides.

Dans les applications connues, le composé solide contenu dans le réacteur du transformateur thermochimique est régénéré au cours d'une opération séparée qui consomme de l'énergie (phase endothermique) et  In known applications, the solid compound contained in the reactor of the thermochemical transformer is regenerated during a separate operation which consumes energy (endothermic phase) and

complique la mise en oeuvre du procédé, et la conception du dispositif associé.  complicates the implementation of the method, and the design of the associated device.

Le but de l'invention est de proposer un procédé et un dispositif d'utilisation d'un transformateur thermochimique pour la remontée du potentiel thermique d'une source de chaleur plus simple et plus économique que ceux existants. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'utilisation d'un transformateur thermochimique du type comportant un réacteur thermochimique renfermant un sorbant solide (S) destiné à réagir avec un composé gazeux (G) selon un processus de sorption exothermique renversable, un dispositif siège 5 d'un phénomène renversable qui met en jeu ledit composé gazeux (G), des moyens permettant alternativement de mettre le dispositif en communication avec le réacteur thermochimique et de les isoler, la courbe d'équilibre du phénomène renversable dans le dispositif étant située dans un domaine de température plus bas, pour une même pression, que celui de la courbe 10 d'équilibre de la sorption renversable dans le réacteur du transformateur thermochimique dans le diagramme de Clausius-Clapeyron, selon lequel on communique la chaleur de sorption dégagée dans ledit réacteur du transformateur thermochimique à un site réactionnel d'un réacteur chimique pour initier et/ou favoriser un réaction chimique exothermique, caractérisé en ce qu'on 15 utilise la chaleur dégagée par la dite réaction chimique exothermique pour régénérer ledit sorbant solide (S) contenu dans le réacteur du transformateur  The object of the invention is to propose a method and a device for using a thermochemical transformer for raising the thermal potential of a heat source which is simpler and more economical than those existing. To this end, the subject of the invention is a method of using a thermochemical transformer of the type comprising a thermochemical reactor containing a solid sorbent (S) intended to react with a gaseous compound (G) according to a reversible exothermic sorption process , a device seat 5 of a reversible phenomenon which involves said gaseous compound (G), means making it possible alternately to put the device in communication with the thermochemical reactor and to isolate them, the equilibrium curve of the reversible phenomenon in the device being located in a lower temperature range, for the same pressure, than that of the equilibrium curve 10 of the reversible sorption in the reactor of the thermochemical transformer in the Clausius-Clapeyron diagram, according to which the heat of heat is communicated sorption released in said reactor from the thermochemical transformer to a reaction site of a chemical reactor to initiate and / or f favor an exothermic chemical reaction, characterized in that the heat released by the said exothermic chemical reaction is used to regenerate said solid sorbent (S) contained in the reactor of the transformer

thermochimique par désorption dudit composé gazeux (G).  thermochemical by desorption of said gaseous compound (G).

Ladite sorption renversable dans le réacteur thermochimique peut être  Said reversible sorption in the thermochemical reactor can be

choisie parmi les réactions chimiques renversables entre le composé gazeux (G) 20 et le solide (S) et les adsorptions du composé gazeux (G) sur le solide (S).  chosen from the reversible chemical reactions between the gaseous compound (G) and the solid (S) and the adsorptions of the gaseous compound (G) on the solid (S).

Le phénomène renversable dans le dispositif peut être choisi parmi les réactions chimiques renversables entre le composé gazeux (G) et un solide, les adsorptions du gaz (G) sur un solide, les absorptions du composé gazeux (G) par  The reversible phenomenon in the device can be chosen from the reversible chemical reactions between the gaseous compound (G) and a solid, the adsorptions of the gas (G) on a solid, the absorptions of the gaseous compound (G) by

un liquide et les changements de phase liquide/gaz du composé gazeux (G).  a liquid and the liquid / gas phase changes of the gaseous compound (G).

De préférence, le phénomène renversable dans le dispositif siège d'un  Preferably, the reversible phenomenon in the seat device of a

phénomène renversable est un changement de phase liquide/gaz.  reversible phenomenon is a change of liquid / gas phase.

De préférence, on prélève de la chaleur à une source de chaleur disponible lors de la phase exothermique du fonctionnement du réacteur du transformateur thermochimique pour la transférer dans le dispositif siège d'un 30 phénomène renversable qui met en jeu le composé gazeux (G), et on rejette de ce dispositif dans un puits de chaleur disponible la chaleur libérée lors de la  Preferably, heat is taken from a heat source available during the exothermic phase of the operation of the reactor of the thermochemical transformer in order to transfer it to the seat device of a reversible phenomenon which involves the gaseous compound (G), and we release from this device into an available heat sink the heat released during the

phase de régénération du réacteur du transformateur thermochimique.  regeneration phase of the thermochemical transformer reactor.

La chaleur de sorption dégagée par ledit réacteur du transformateur thermochimique peut être transmise au réacteur chimique par l'intermédiaire de  The sorption heat released by said reactor of the thermochemical transformer can be transmitted to the chemical reactor via

la source de chaleur disponible.the available heat source.

La source de chaleur disponible peut être constituée par le site réactionnel du réacteur chimique. L'invention a également pour objet un dispositif du type comportant un réacteur chimique comportant un site réactionnel pour l'exécution d'une réaction chimique exothermique et un transformateur thermochimique comportant un réacteur renfermant un composé solide (S), des moyens d'introduction dans ledit 10 réacteur d'un composé gazeux (G) réagissant avec ledit composé solide (S) selon une réaction de sorption exothermique renversable, un dispositif siège d'un phénomène renversable qui met en jeu ledit composé gazeux (G), des moyens permettant alternativement de mettre le dispositif siège du phénomène renversable en communication avec le réacteur et de les isoler, la courbe 15 d'équilibre du phénomène renversable dans le dispositif étant située dans un domaine de température plus bas, pour une même pression, que celui de la courbe d'équilibre de la sorption renversable dans le réacteur du transformateur thermochimique dans le diagramme de Clausius- Clapeyron, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens pour transmettre la chaleur dégagée par 20 ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur du transformateur  The available heat source can consist of the reaction site of the chemical reactor. The invention also relates to a device of the type comprising a chemical reactor comprising a reaction site for the execution of an exothermic chemical reaction and a thermochemical transformer comprising a reactor containing a solid compound (S), means for introducing into said reactor of a gaseous compound (G) reacting with said solid compound (S) according to a reversible exothermic sorption reaction, a device seat of a reversible phenomenon which involves said gaseous compound (G), means allowing alternately putting the seat device of the reversible phenomenon in communication with the reactor and isolating them, the equilibrium curve 15 of the reversible phenomenon in the device being situated in a lower temperature range, for the same pressure, than that of the curve equilibrium of the reversible sorption in the reactor of the thermochemical transformer in the Clausius-Clapeyron diagram, characterized in that it also includes means for transmitting the heat released by said exothermic chemical reaction to said transformer reactor

thermochimique de manière à assurer la régénération dudit composé solide (S).  thermochemical so as to ensure the regeneration of said solid compound (S).

Ledit réacteur du transformateur thermochimique peut être situé au  Said thermochemical transformer reactor can be located at

voisinage immédiat dudit site réactionnel.  immediate vicinity of said reaction site.

Lesdits moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction 25 chimique exothermique vers ledit réacteur du transformateur thermochimique peuvent alors être constitués par une paroi permettant une mise en contact thermique entre ledit réacteur du transformateur thermochimique et ledit réacteur chimique.  Said means for transmitting the heat released by said exothermic chemical reaction to said reactor of the thermochemical transformer can then be constituted by a wall allowing thermal contact between said reactor of the thermochemical transformer and said chemical reactor.

Ledit réacteur du transformateur thermochimique peut être situé à l'écart 30 dudit site réactionnel.  Said reactor of the thermochemical transformer can be located away from said reaction site.

Lesdits moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur du transformateur thermochimique peuvent alors comporter un caloduc, ou une boucle de fluide caloporteur, ou des moyens pour orienter des produits chauds issus de ladite réaction chimique  Said means for transmitting the heat given off by said exothermic chemical reaction to said reactor of the thermochemical transformer may then comprise a heat pipe, or a loop of heat transfer fluid, or means for orienting hot products resulting from said chemical reaction

exothermique vers ledit réacteur du transformateur thermochimique.  exothermic to said reactor of the thermochemical transformer.

De préférence, le dispositif siège d'un phénomène renversable est muni de moyens pour prélever de la chaleur dans une source de chaleur disponible lors 5 de la phase exothermique du fonctionnement du réacteur du transformateur thermochimique, et de moyens pour rejeter dans un puits de chaleur disponible la chaleur libérée lors de la phase de régénération du transformateur thermochimique.  Preferably, the device which is the seat of a reversible phenomenon is provided with means for taking heat from a heat source available during the exothermic phase of the operation of the reactor of the thermochemical transformer, and with means for discharging into a heat sink. available heat released during the regeneration phase of the thermochemical transformer.

Lesdits moyens pour prélever et rejeter de la chaleur peuvent comporter 10 un fluide caloporteur, ou un caloduc.  Said means for extracting and rejecting heat may comprise a heat transfer fluid, or a heat pipe.

Comme on l'aura compris, l'invention consiste à utiliser un transformateur thermochimique qui permet, lors de la phase exothermique, d'élever la température d'un site réactionnel dans le but soit d'initier, soit de favoriser ou d'entretenir une réaction chimique exothermique, et à utiliser la chaleur dégagée 15 par cette réaction chimique exothermique pour la régénération du réacteur du  As will be understood, the invention consists in using a thermochemical transformer which makes it possible, during the exothermic phase, to raise the temperature of a reaction site for the purpose of either initiating, or promoting or maintaining an exothermic chemical reaction, and to use the heat given off by this exothermic chemical reaction for the regeneration of the reactor

transformateur thermochimique. Ainsi les deux étapes de fonctionnement du transformateur thermochimique se succèdent immédiatement dans le temps, la seconde étape consistant à régénérer le transformateur thermochimique n'étant pas consommatrice d'énergie coteuse puisqu'elle utilise la chaleur de la réaction 20 initiée par le transformateur thermochimique.  thermochemical transformer. Thus the two stages of operation of the thermochemical transformer follow one another immediately over time, the second stage consisting in regenerating the thermochemical transformer not consuming expensive energy since it uses the heat of the reaction initiated by the thermochemical transformer.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit,  The invention will be better understood on reading the description which follows,

donnée en référence aux figures annexées: - la figure 1 qui schématise le principe général du procédé selon l'invention; - les figures 2 et 3 qui schématisent les transferts thermiques ayant lieu lors des deux phases du procédé selon l'invention;  given with reference to the appended figures: - Figure 1 which schematizes the general principle of the method according to the invention; - Figures 2 and 3 which show schematically the heat transfers taking place during the two phases of the process according to the invention;

- les figures 4 et 5 qui schématisent deux variantes de l'invention.  - Figures 4 and 5 which schematically show two variants of the invention.

Les différents éléments d'un dispositif comportant un transformateur thermochimique selon l'invention, tel que représenté sur la figure 1, sont: - un réacteur 1 du transformateur thermochimique, renfermant un sorbant solide S destiné à absorber ou adsorber un composé gazeux G selon un processus de sorption exothermique renversable, dite " première réaction exothermique "; - un dispositif 2 qui est le siège d'un phénomène renversable mettant en jeu le gaz G; - des moyens tels qu'une vanne 4 permettant, à la commande, de mettre en communication c'est à dire à la même pression, le dispositif 2 et le réacteur 1 du transformateur thermochimique; - un réacteur chimique 3, renfermant un site réactionnel siège d'une " seconde réaction chimique exothermique ", qui est à initier et/ou à favoriser ou  The various elements of a device comprising a thermochemical transformer according to the invention, as shown in FIG. 1, are: - a reactor 1 of the thermochemical transformer, containing a solid sorbent S intended to absorb or adsorb a gaseous compound G according to a reversible exothermic sorption process, called "first exothermic reaction"; - A device 2 which is the seat of a reversible phenomenon involving the gas G; - Means such as a valve 4 allowing, when ordered, to put in communication, that is to say at the same pressure, the device 2 and the reactor 1 of the thermochemical transformer; - a chemical reactor 3, containing a reaction site which is the seat of a "second exothermic chemical reaction", which is to be initiated and / or promoted or

à entretenir au moyen du transformateur thermochimique.  to be maintained by the thermochemical transformer.

Le dispositif dispose également, à proximité ou non, d'une " source de 10 chaleur disponible " 9 qui est un milieu matériel susceptible de fournir de la chaleur à un niveau de température donnée, ainsi que d'un " puits de chaleur disponible " 10 qui est un milieu matériel capable de recevoir de la chaleur à un  The device also has, near or not, a "available heat source" 9 which is a material medium capable of supplying heat at a given temperature level, as well as a "available heat sink" 10 which is a material medium capable of receiving heat at a

niveau de température donné.given temperature level.

Le dispositif 2 siège d'un phénomène renversable mettant en jeu le gaz G 15 est muni de moyens 7 pour prélever de la chaleur à la température de la source de chaleur disponible 9 mise en oeuvre lors de la phase exothermique du fonctionnement du réacteur 1 du transformateur thermochimique. Il comporte également de préférence des moyens 8 pour rejeter la chaleur libérée lors de la phase de régénération du sorbant S du transformateur thermochimique. 20 L'évacuation de cette chaleur est effectuée dans le puits de chaleur disponible 10  The device 2 is the seat of a reversible phenomenon involving the gas G 15 is provided with means 7 for taking heat at the temperature of the available heat source 9 implemented during the exothermic phase of the operation of reactor 1 of the thermochemical transformer. It also preferably includes means 8 for rejecting the heat released during the regeneration phase of the sorbent S of the thermochemical transformer. 20 This heat is removed from the available heat sink 10

dont le niveau de température peut être compris entre celui de l'environnement extérieur et celui du site réactionnel du réacteur chimique 3 lors de l'exécution de la réaction à initier et/ou favoriser. Ces moyens d'amenée 7 et d'extraction 8 de chaleur liés au dispositif 2 peuvent, par exemple, comprendre des fluides 25 caloporteurs monophasiques ou diphasiques, ou des caloducs.  the temperature level of which can be between that of the external environment and that of the reaction site of the chemical reactor 3 during the execution of the reaction to be initiated and / or promoted. These means 7 for supplying and extracting heat 8 linked to the device 2 may, for example, comprise single-phase or two-phase heat-transfer fluids, or heat pipes.

Sur la figure 2 sont schématisés les transferts thermiques se produisant lors de l'étape de fonctionnement exothermique du réacteur 1 du transformateur thermochimique. La source de chaleur disponible 9 cède de la chaleur au dispositif 2 qui envoie le gaz G dans le réacteur 1. La chaleur de la réaction S+G 30 -* SG est transmise au réacteur chimique 3. Sur la figure 3 sont schématisés les transferts thermiques se produisant lors de l'étape de fonctionnement endothermique du réacteur 1 du transformateur thermochimique. Le réacteur chimique 3 cède de la chaleur au réacteur 1 du transformateur thermochimique, ce qui provoque la désorption du gaz G selon SG -> S+G. Le gaz retourne au  In Figure 2 are schematically the heat transfers occurring during the exothermic operating step of the reactor 1 of the thermochemical transformer. The available heat source 9 transfers heat to the device 2 which sends the gas G to the reactor 1. The heat of the reaction S + G 30 - * SG is transmitted to the chemical reactor 3. In FIG. 3 are diagrammed the transfers thermal effects occurring during the endothermic operating stage of reactor 1 of the thermochemical transformer. The chemical reactor 3 transfers heat to the reactor 1 of the thermochemical transformer, which causes the desorption of the gas G according to SG -> S + G. The gas returns to

dispositif 2 et y cède sa chaleur au puits de chaleur disponible 10.  device 2 and transfers its heat to the available heat sink 10.

Dans une variante de l'invention, le réacteur 1 du transformateur thermochimique est situé au voisinage immédiat du réacteur chimique 3 5 comportant un site réactionnel o a lieu la réaction que le transformateur thermochimique doit initier et/ou favoriser lors de la phase exothermique de son fonctionnement. Selon cette variante, le réacteur 1 du transformateur thermochimique transfère directement par contact thermique la chaleur de la première réaction exothermique S + G -> SG vers le réacteur chimique 3 pour 10 initier et/ou favoriser la seconde réaction exothermique. En retour, La chaleur de la seconde réaction exothermique ainsi initiée ou favorisée dans le réacteur chimique 3 est communiquée directement, aussi par contact thermique, au réacteur 1 du transformateur thermochimique pour régénérer le sorbant, cette régénération consistant en la désorption du composé gazeux G par le sorbant S 15 selon la réaction SG -> S + G (phase endothermique du fonctionnement du transformateur thermochimique). Le composé gazeux G est alors libéré par le sorbant S et peut être récupéré dans le dispositif 2, par exemple au moyen d'un  In a variant of the invention, the reactor 1 of the thermochemical transformer is located in the immediate vicinity of the chemical reactor 3 5 comprising a reaction site where the reaction takes place that the thermochemical transformer must initiate and / or promote during the exothermic phase of its operation . According to this variant, the reactor 1 of the thermochemical transformer transfers directly by thermal contact the heat of the first exothermic reaction S + G -> SG to the chemical reactor 3 in order to initiate and / or promote the second exothermic reaction. In return, the heat of the second exothermic reaction thus initiated or promoted in the chemical reactor 3 is communicated directly, also by thermal contact, to reactor 1 of the thermochemical transformer to regenerate the sorbent, this regeneration consisting in the desorption of the gaseous compound G by the sorbent S 15 according to the reaction SG -> S + G (endothermic phase of the operation of the thermochemical transformer). The gaseous compound G is then released by the sorbent S and can be recovered in the device 2, for example by means of a

condenseur, rendant ainsi le dispositif apte à exécuter une nouvelle opération.  condenser, thus making the device suitable for performing a new operation.

Selon cette variante, les moyens 5 et 6 de transfert de la chaleur 20 respectivement du réacteur 1 du transformateur thermochimique vers le réacteur  According to this variant, the means 5 and 6 for transferring heat 20 respectively from the reactor 1 from the thermochemical transformer to the reactor

chimique 3 et inversement peuvent être une simple paroi de contact.  chemical 3 and vice versa can be a simple contact wall.

Selon une autre variante de l'invention, le réacteur 1 du transformateur thermochimique est situé à distance du réacteur chimique 3 renfermant le site de la réaction à initier et/ou favoriser. La chaleur produite par le réacteur 1 du 25 transformateur thermochimique est transmise à ce site réactionnel d'une quelconque façon, par exemple au moyen d'un caloduc ou d'une boucle de fluide caloporteur. Inversement la chaleur de la réaction ainsi initiée et/ou favorisée est transmise au réacteur 1 du transformateur thermochimique pour sa régénération  According to another variant of the invention, the reactor 1 of the thermochemical transformer is located at a distance from the chemical reactor 3 containing the site of the reaction to be initiated and / or promoted. The heat produced by reactor 1 of the thermochemical transformer is transmitted to this reaction site in some way, for example by means of a heat pipe or a loop of heat transfer fluid. Conversely, the heat of the reaction thus initiated and / or promoted is transmitted to reactor 1 of the thermochemical transformer for its regeneration.

par les mêmes moyens ou des moyens différents.  by the same or different means.

Cette autre variante peut être mise à profit, par exemple, dans le cas o la réaction que l'on veut initier et/ou favoriser est une réaction exothermique entre un composé solide et un composé gazeux. Le réacteur 1 du transformateur thermochimique est alors disposé autour d'une conduite d'amenée du composé  This other variant can be taken advantage of, for example, in the case where the reaction which it is desired to initiate and / or promote is an exothermic reaction between a solid compound and a gaseous compound. The reactor 1 of the thermochemical transformer is then placed around a supply line for the compound

gazeux au site réactionnel, de manière à réchauffer le gaz avant son introduction dans le réacteur chimique 3 comportant le site réactionnel. En aval de ce site réactionnel, les gaz chauds produits lors de la réaction initiée et/ou favorisée, et/ou les gaz excédentaires réchauffés n'ayant pas réagi, sont renvoyés en 5 direction du réacteur 1 du transformateur thermochimique de manière à le porter à une température suffisante pour assurer sa régénération.  gaseous at the reaction site, so as to heat the gas before its introduction into the chemical reactor 3 comprising the reaction site. Downstream of this reaction site, the hot gases produced during the initiated and / or favored reaction, and / or the excess unreacted heated gases, are returned in the direction of reactor 1 of the thermochemical transformer so as to carry it at a temperature sufficient to ensure its regeneration.

De manière générale, il est possible de faire en sorte que, comme le schématise la figure 4, la source de chaleur disponible 9 alimentant en chaleur le dispositif 2 par les moyens d'amenée 7 constitue également un milieu 10 intermédiaire pour le transfert de chaleur depuis le réacteur 1 du transformateur thermochimique vers le réacteur chimique 3. Des moyens 5' assurent les transferts thermiques entre la source de chaleur disponible 9 et le réacteur chimique 3. Dans l'exemple particulier représenté sur la figure 5, c'est le réacteur  In general, it is possible to ensure that, as shown in FIG. 4, the available heat source 9 supplying heat to the device 2 by the supply means 7 also constitutes an intermediate medium 10 for the transfer of heat. from reactor 1 of the thermochemical transformer to the chemical reactor 3. Means 5 ′ provide heat transfers between the available heat source 9 and the chemical reactor 3. In the particular example represented in FIG. 5, it is the reactor

chimique 3 lui-même qui constitue la source de chaleur disponible.  chemical 3 itself which constitutes the available heat source.

Une application particulière du procédé selon l'invention concerne les pots d'échappement catalytiques des moteurs thermiques à explosion. Le catalyseur constitue alors le réacteur chimique 3. La chaleur issue du réacteur 1 du transformateur thermochimique est utilisée pour réchauffer le catalyseur afin d'accélérer sa mise en température et permettre ainsi l'enclenchement de la 20 réaction catalysée. Après quoi, la réaction catalytique étant exothermique, les gaz d'échappement épurés et réchauffés peuvent transmettre leur chaleur (directement ou indirectement) au réacteur 1 du transformateur thermochimique  A particular application of the method according to the invention relates to catalytic exhaust pipes of internal combustion engines. The catalyst then constitutes the chemical reactor 3. The heat from reactor 1 of the thermochemical transformer is used to heat the catalyst in order to accelerate its temperature rise and thus allow the start of the catalyzed reaction. After which, the catalytic reaction being exothermic, the purified and heated exhaust gases can transmit their heat (directly or indirectly) to reactor 1 of the thermochemical transformer

pour assurer sa régénération.to ensure its regeneration.

Cette variante peut extensivement être applicable au cas o les produits 25 chauds issus de la réaction favorisée sont des liquides et non des gaz.  This variant can be extensively applicable in the case where the hot products resulting from the favored reaction are liquids and not gases.

Une autre application particulière du procédé selon l'invention vise les  Another particular application of the method according to the invention relates to

reformeurs d'hydrogène, notamment utilisés pour les piles à combustible, et en particulier les reformeurs utilisant des techniques de reformage autotherme.  hydrogen reformers, in particular used for fuel cells, and in particular reformers using autothermal reforming techniques.

Ceux-ci nécessitent un apport de chaleur au démarrage pour vaporiser le 30 carburant et l'eau, afin d'initier la réaction catalytique produisant l'hydrogène entre le carburant gazeux, de l'eau à l'état gazeux et de l'air. Le reformage autotherme est une technique qui combine la technique de vaporeformage (endothermique) et la technique d'oxydation partielle (exothermique), et qui n'a donc pas besoin de chaleur en régime de fonctionnement nominal. Au démarrage, cependant, il est nécessaire de fournir de la chaleur pour chauffer et vaporiser le carburant (hydrocarbures, du méthane à l'essence). Le réacteur autotherme est donc alimenté en carburant gazeux et en air (oxydation partielle); 5 une première réaction exothermique a lieu, puis lorsque la température a atteint un niveau suffisamment élevé, le reformeur passe en fonctionnement autotherme (mélange gazeux eau, carburant et air) en lui adjoignant simultanément la technique de vaporeformage (réaction catalytique endothermique entre le carburant gazeux et l'eau vapeur) afin de produire l'hydrogène. Ici, l'utilisation 10 d'un transformateur thermochimique permet de vaporiser le carburant et d'initier  These require heat input at start-up to vaporize the fuel and water, in order to initiate the catalytic reaction producing hydrogen between the gaseous fuel, gaseous water and air . Autothermal reforming is a technique that combines the vapor reforming technique (endothermic) and the partial oxidation technique (exothermic), and which therefore does not need heat in nominal operating conditions. At start-up, however, it is necessary to provide heat to heat and vaporize the fuel (hydrocarbons, from methane to gasoline). The autothermal reactor is therefore supplied with gaseous fuel and air (partial oxidation); 5 a first exothermic reaction takes place, then when the temperature has reached a sufficiently high level, the reformer goes into autothermal operation (gaseous mixture of water, fuel and air) by simultaneously adding thereto the vapor reforming technique (endothermic catalytic reaction between the gaseous fuel and steam) to produce hydrogen. Here, the use of a thermochemical transformer makes it possible to vaporize the fuel and to initiate

ainsi le fonctionnement dans les conditions nominales du réacteur autotherme.  thus the operation under the nominal conditions of the autothermal reactor.

Après quoi le réacteur autotherme cède une partie de la chaleur issue de l'oxydation partielle du carburant gazeux par l'air, afin de régénérer le réacteur du  After which the autothermal reactor transfers part of the heat from the partial oxidation of the gaseous fuel by air, in order to regenerate the reactor of the

transformateur thermochimique.thermochemical transformer.

L'invention permet, en définitive, d'utiliser un transformateur  The invention ultimately allows the use of a transformer

thermochimique pour initier et/ou favoriser une réaction chimique exothermique sans recourir à une source d'énergie extérieure coteuse, tout en utilisant l'énergie dégagée par la réaction initiée pour la régénération dudit transformateur. Le fonctionnement du transformateur est ainsi "auto-entretenu" 20 ce qui le rend particulièrement économique.  thermochemical to initiate and / or promote an exothermic chemical reaction without resorting to a costly external energy source, while using the energy released by the reaction initiated for the regeneration of said transformer. The operation of the transformer is thus "self-maintained" 20 which makes it particularly economical.

L'invention dans son concept peut être appliquée à une grande diversité de réacteurs chimiques qui sont le siège d'une réaction chimique exothermique, le terme de " réacteur chimique " devant être compris comme désignant toute  The concept of the invention can be applied to a wide variety of chemical reactors which are the site of an exothermic chemical reaction, the term "chemical reactor" being understood to mean any

installation ou partie d'installation o se produit une réaction chimique.  installation or part of installation where a chemical reaction takes place.

Claims (17)

REVENDICATIONS 1. Procédé d'utilisation d'un transformateur thermochimique du type comportant un réacteur thermochimique (1) renfermant un sorbant solide (S) destiné à réagir avec un composé gazeux (G) selon un processus de sorption 5 exothermique renversable, un dispositif (2) siège d'un phénomène renversable qui met en jeu ledit composé gazeux (G), des moyens (4) permettant alternativement de mettre le dispositif (2) en communication avec le réacteur thermochimique (1) et de les isoler, la courbe d'équilibre du phénomène renversable dans le dispositif (2) étant située dans un domaine de température 10 plus bas, pour une même pression, que celui de la courbe d'équilibre de la sorption renversable dans le réacteur (1) du transformateur thermochimique dans le diagramme de Clausius-Clapeyron, selon lequel on communique la chaleur de sorption dégagée dans ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique à un site réactionnel d'un réacteur chimique (3) pour initier et/ou favoriser un réaction 15 chimique exothermique, caractérisé en ce qu'on utilise la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique pour régénérer ledit sorbant solide (S) contenu dans le réacteur (1) du transformateur thermochimique par désorption  1. Method for using a thermochemical transformer of the type comprising a thermochemical reactor (1) containing a solid sorbent (S) intended to react with a gaseous compound (G) according to a reversible exothermic sorption process, a device (2 ) seat of a reversible phenomenon which involves said gaseous compound (G), means (4) making it possible alternately to put the device (2) in communication with the thermochemical reactor (1) and to isolate them, the curve of equilibrium of the reversible phenomenon in the device (2) being located in a temperature range 10 lower, for the same pressure, than that of the equilibrium curve of the sorption reversible in the reactor (1) of the thermochemical transformer in the diagram of Clausius-Clapeyron, according to which the sorption heat released in said reactor (1) of the thermochemical transformer is communicated to a reaction site of a chemical reactor (3) to initiate and / or fav orise an exothermic chemical reaction, characterized in that the heat given off by said exothermic chemical reaction is used to regenerate said solid sorbent (S) contained in the reactor (1) of the thermochemical transformer by desorption dudit composé gazeux (G).of said gaseous compound (G). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite sorption 20 renversable dans le réacteur thermochimique (1) est choisie parmi les réactions chimiques renversables entre le composé gazeux (G) et le solide (S) et les  2. Method according to claim 1, characterized in that said reversible sorption in the thermochemical reactor (1) is chosen from reversible chemical reactions between the gaseous compound (G) and the solid (S) and the adsorptions du composé gazeux (G) sur le solide (S).  adsorption of the gaseous compound (G) on the solid (S). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le phénomène renversable dans le dispositif (2) est choisi parmi les réactions 25 chimiques renversables entre le composé gazeux (G) et un solide, les adsorptions du composé gazeux (G) sur un solide, les absorptions du composé gazeux (G) par un liquide et les changements de phase liquide/gaz du composé  3. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the reversible phenomenon in the device (2) is chosen from reversible chemical reactions between the gaseous compound (G) and a solid, the adsorptions of the gaseous compound (G) on a solid, the absorption of the gaseous compound (G) by a liquid and the liquid / gas phase changes of the compound gazeux (G).gas (G). 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisée en ce que le phénomène 30 renversable dans le dispositif (2) siège d'un phénomène renversable est un  4. Method according to claim 3, characterized in that the reversible phenomenon in the device (2) seat of a reversible phenomenon is a changement de phase liquide/gaz.liquid / gas phase change. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'on  5. Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that prélève de la chaleur à une source de chaleur disponible (9) lors de la phase il exothermique du fonctionnement du réacteur (1) du transformateur thermochimique pour la transférer dans le dispositif (2) siège d'un phénomène renversable qui met en jeu le composé gazeux (G), et en ce qu'on rejette de ce dispositif (2) dans un puits de chaleur disponible (10) la chaleur libérée lors de la phase de régénération du réacteur (1) du transformateur thermochimique.  takes heat from an available heat source (9) during the exothermic phase of the operation of the reactor (1) of the thermochemical transformer to transfer it to the device (2) seat of a reversible phenomenon which brings into play the compound gas (G), and in that one rejects from this device (2) in an available heat sink (10) the heat released during the regeneration phase of the reactor (1) of the thermochemical transformer. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la chaleur de sorption dégagée par ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique est transmise au réacteur chimique (3) par l'intermédiaire de la source de chaleur6. Method according to claim 5, characterized in that the sorption heat released by said reactor (1) of the thermochemical transformer is transmitted to the chemical reactor (3) via the heat source disponible (9).available (9). 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la source de chaleur disponible est constituée par le site réactionnel du réacteur chimique (3).  7. Method according to claim 5 or 6, characterized in that the available heat source consists of the reaction site of the chemical reactor (3). 8. Dispositif du type comportant un réacteur chimique (3) comportant un site réactionnel pour l'exécution d'une réaction chimique exothermique et un 15 transformateur thermochimique comportant un réacteur (1) renfermant un composé solide (S), des moyens d'introduction dans ledit réacteur (1) d'un composé gazeux (G) réagissant avec ledit composé solide (S) selon une réaction de sorption exothermique renversable, un dispositif (2) siège d'un phénomène renversable qui met en jeu ledit composé gazeux (G), des moyens (4) permettant 20 alternativement de mettre le dispositif (2) siège d'une réaction renversable en communication avec le réacteur (1) et de les isoler, la courbe d'équilibre du phénomène renversable dans le dispositif (2) étant située dans un domaine de température plus bas, pour une même pression, que celui de la courbe d'équilibre de la sorption renversable dans le réacteur (1) du transformateur 25 thermochimique dans le diagramme de Clausius-Clapeyron, caractérisé en ce qu'il comporte également des moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur8. Device of the type comprising a chemical reactor (3) comprising a reaction site for carrying out an exothermic chemical reaction and a thermochemical transformer comprising a reactor (1) containing a solid compound (S), means of introduction in said reactor (1) of a gaseous compound (G) reacting with said solid compound (S) according to a reversible exothermic sorption reaction, a device (2) is the seat of a reversible phenomenon which involves said gaseous compound (G ), means (4) making it possible alternately to put the device (2) seat of a reversible reaction in communication with the reactor (1) and to isolate them, the equilibrium curve of the phenomenon reversible in the device (2) being located in a lower temperature range, for the same pressure, than that of the equilibrium curve of the reversible sorption in the reactor (1) of the thermochemical transformer in the Clausius-Clapeyr diagram , characterized in that it also comprises means for transmitting the heat released by said exothermic chemical reaction to said reactor (1) of the transformer thermochimique de manière à assurer la régénération dudit composé solide (S).  thermochemical so as to ensure the regeneration of said solid compound (S). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit réacteur 30 (1) du transformateur thermochimique est situé au voisinage immédiat dudit site réactionnel.  9. Device according to claim 8, characterized in that said reactor 30 (1) of the thermochemical transformer is located in the immediate vicinity of said reaction site. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que lesdits moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique sont constitués par une paroi permettant une mise en contact thermique dudit réacteur10. Device according to claim 9, characterized in that said means for transmitting the heat given off by said exothermic chemical reaction to said reactor (1) of the thermochemical transformer are constituted by a wall allowing thermal contacting of said reactor (1) du transformateur thermochimique et dudit réacteur chimique (3).  (1) of the thermochemical transformer and of said chemical reactor (3). 11. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique est situé à l'écart dudit site réactionnel.  11. Device according to claim 8, characterized in that said reactor (1) of the thermochemical transformer is located away from said reaction site. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique12. Device according to claim 11, characterized in that said means for transmitting the heat given off by said exothermic chemical reaction to said reactor (1) of the thermochemical transformer comportent un caloduc.have a heat pipe. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique  13. Device according to claim 11, characterized in that said means for transmitting the heat released by said exothermic chemical reaction to said reactor (1) of the thermochemical transformer comportent une boucle de fluide caloporteur.  have a heat transfer fluid loop. 14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que lesdits 15 moyens pour transmettre la chaleur dégagée par ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique comportent des moyens pour orienter des produits chauds issus de ladite réaction chimique exothermique vers ledit réacteur (1) du transformateur thermochimique.  14. Device according to claim 11, characterized in that said means for transmitting the heat given off by said exothermic chemical reaction to said reactor (1) of the thermochemical transformer comprise means for directing hot products originating from said exothermic chemical reaction towards said thermochemical transformer reactor (1). 15. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 14, caractérisé en ce que  15. Device according to one of claims 8 to 14, characterized in that le dispositif siège d'un phénomène renversable est muni de moyens (7) pour prélever de la chaleur dans une source de chaleur disponible (9) lors de la phase exothermique du fonctionnement du réacteur (1) du transformateur thermochimique, et de moyens (8) pour rejeter dans un puits de chaleur 25 disponible (10) la chaleur libérée lors de la phase de régénération du  the seat device of a reversible phenomenon is provided with means (7) for taking heat from an available heat source (9) during the exothermic phase of the operation of the reactor (1) of the thermochemical transformer, and means (8 ) to reject the heat released during the regeneration phase of a regenerative heat sink (10) transformateur thermochimique.thermochemical transformer. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens (7, 8) pour prélever et rejeter de la chaleur comportent un fluide caloporteur.  16. Device according to claim 15, characterized in that said means (7, 8) for removing and rejecting heat comprise a heat transfer fluid. 17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits17. Device according to claim 15, characterized in that said moyens (7, 8) pour prélever et rejeter de la chaleur comportent un caloduc.  means (7, 8) for removing and rejecting heat comprise a heat pipe.
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