FR3124520A1 - Procede et appareil de recuperation et reutilisation de composants de gaz residuaire et de gaz de combustion - Google Patents
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Abstract
Un procédé pour produire du noir de carbone inclut, dans un réacteur de noir de carbone ayant une zone de combustion et une zone de réaction et une zone d’injection de charge d’alimentation entre elles, la transformation d’une partie d’au moins une charge d’alimentation d’hydrocarbure en noir de carbone en la présence de gaz de combustion générés en brûlant un combustible dans un mélange gazeux d’oxydation contenant de faibles quantités d’azote pour former un courant de produit dans lequel le noir de carbone est porté par des gaz chauds. Le noir de carbone est séparé du gaz chaud, qui est ensuite traité pour produire un gaz de combustion à haute teneur en dioxyde de carbone et à faible teneur en azote dont au moins une partie est redirigée vers au moins une de la zone de combustion, de la zone de réaction et de la zone d’injection de charge d’alimentation.
Description
ARRIERE-PLAN DE L’INVENTION
Domaine de l’invention
La présente invention concerne des procédés et un appareil de récupération et réutilisation de composants de gaz résiduaire et de gaz de combustion dans des processus de production de noir de carbone et de combustion de gaz résiduaire.
Description de l’art connexe
Les combustibles carbonés et autre matériau organique sont brûlés dans une large variété de processus industriels. Des réacteurs de fourneau, des moteurs à combustion, des chambres de combustion, des chaudières, des fourneaux, des réchauffeurs, des générateurs de gaz chaud, des brûleurs, des incinérateurs de déchets et similaire, sont utilisés pour brûler des combustibles carbonés. Ces équipements de combustion peuvent être utilisés pour fabriquer de l’énergie, incinérer des déchets et des sous-produits, ou les deux. Lors d’un processus de combustion type à l’intérieur d’un fourneau ou d’une chaudière, par exemple, une charge d’alimentation ou un combustible hydrocarboné(e) est brûlé(e) en la présence d’oxygène ou autre gaz oxydant, et un flux de gaz d’échappement de combustion est produit. Dans certaines industries, telles que dans la production de noir de carbone, les opérations de raffinage ou opérations pétrochimiques, des gaz d’échappement générés dans des unités traitement primaire sont acheminés vers des réchauffeurs ou chaudières pour la production d’énergie ou la récupération de chaleur. Ces opérations peuvent générer des émissions, qui peuvent être soumises à de quelconques contrôles ou exigences de qualité de l’air applicables.
Un processus de production de noir de carbone de fourneau, par exemple, emploie d’ordinaire un réacteur de fourneau comportant un brûleur ou une chambre de combustion suivis par un réacteur. Un courant d’alimentation en combustible de combustion, d’ordinaire un courant de gaz hydrocarboné tel que gaz naturel ou similaire, est brûlé dans la partie brûleur avec un courant de gaz d’alimentation oxydant tel que de l’air, de l’oxygène ou de l’air enrichi en oxygène pour produire des gaz de combustion chauds qui passent ensuite dans la partie réacteur du fourneau. Dans le réacteur, la charge d’alimentation hydrocarbonée est exposée aux gaz de combustion chauds. Une partie de la charge d’alimentation est brûlée, tandis que le reste est décomposé pour former du noir de carbone, de l’hydrogène, du monoxyde de carbone et d’autres produits gazeux. Les produits de réaction sont d’ordinaire trempés avec de l’eau, et le courant de produit résultant, un mélange de noir de carbone et de gaz résiduaire, est refroidi, acheminé vers un collecteur à sac ou autre système de filtrage, à la suite de quoi le contenu de noir de carbone est séparé du gaz résiduaire. Le noir de carbone récupéré est d’ordinaire fini en un produit commercialisable, tel que, par exemple, par pulvérisation ou granulation humide. L’eau issue de la granulation est d’ordinaire évacuée avec un séchoir, qui peut être chauffé au gaz, chauffé à l’huile, chauffé au gaz de traitement tel qu’avec du gaz résiduaire ou des combinaisons de ceux-ci. Les granulés séchés peuvent être ensuite acheminés du séchoir vers un entreposage en vrac ou faire l’objet d’une autre manipulation. Le séchoir peut également générer des émissions gazeuses. La principale source d’émissions dans le processus de fourneau de noir de carbone provient d’ordinaire du gaz résiduaire. Outre la mise à l’air directe, les émissions de gaz résiduaire sont évacuées au moyen de torches. Le gaz résiduaire peut contenir des composants de gaz combustible. Ce gaz résiduaire peut être brûlé avantageusement pour générer de la chaleur pour un séchoir tel que décrit plus haut ou pour d’autres utilisations. Suite à la combustion, le gaz de combustion résultant peut d’ordinaire inclure du dioxyde de carbone, de l’eau, de l’azote, de l’oxygène et d’autres espèces. Le dioxyde de carbone peut être séparé du gaz de combustion et séquestré pour réduire les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, il est souhaitable d’utiliser de manière plus efficace les diverses espèces de gaz présentes dans le gaz résiduaire et le gaz de combustion. De plus, il est souhaitable d’augmenter la concentration de dioxyde de carbone dans le gaz de combustion pour améliorer l’efficacité des processus de séparation de gaz à effet de serre avant toute évacuation du gaz de combustion.
Dans un aspect, un procédé de production de noir de carbone comprend, dans un réacteur de noir de carbone comprenant une zone de combustion, au moins une zone d’injection de charge d’alimentation en aval de la zone de combustion et au moins une zone de réaction en aval de la première zone d’injection de charge d’alimentation, la transformation dans la(les) zone(s) de réaction d’une charge d’alimentation hydrocarbonée en noir de carbone en la présence de gaz de combustion générés dans la zone de combustion en brûlant un combustible dans un mélange gazeux d’oxydation comprenant 20 à 85 % en volume de dioxyde de carbone, 15 à 80 % en volume d’oxygène, au plus 30 % en volume d’eau, et au plus 35 % en volume d’azote, pour former un premier courant de produit comprenant du noir de carbone, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de la vapeur d’eau et de l’hydrogène, dans lequel le combustible est une partie de la charge d’alimentation hydrocarbonée ou une source de combustible distincte et dans lequel au moins une partie de la charge d’alimentation hydrocarbonée est mise en contact avec les gaz de combustion dans l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation. Le procédé inclut en outre l’ajout d’eau au premier courant de produit pour arrêter au moins partiellement la transformation et former un second courant de produit comprenant du noir de carbone, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de l’hydrogène et de la vapeur d’eau, l’élimination du noir de carbone du second courant de produit pour former un gaz résiduaire, la réduction de la teneur en monoxyde de carbone et en hydrogène dans au moins une partie du gaz résiduaire pour produire un gaz de combustion, la réduction de la teneur en monoxyde de carbone et en hydrogène dans au moins une partie du gaz résiduaire pour produire un gaz de combustion comprenant au plus 40 % en volume d’azote, et le fait de diriger au moins une première partie du gaz de combustion vers au moins une de la zone de combustion, de l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation et de l’au moins une zone de réaction.
Le premier courant de produit peut en outre inclure des espèces contenant du soufre, et l’élimination d’eau peut en outre inclure l’élimination d’au moins une partie des espèces contenant du soufre de la première partie du gaz de combustion, d’une seconde partie du gaz de combustion, ou des deux. La réduction peut inclure la combustion du gaz résiduaire, la séparation et la récupération d’au moins une partie de l’hydrogène du gaz résiduaire ou des deux. Le premier courant de produit et le second courant de produit peuvent chacun contenir du monoxyde de carbone, et la réduction peut en outre inclure la combustion du gaz résiduaire suite à la séparation et à la récupération. Le procédé peut en outre inclure l’élimination d’eau du gaz résiduaire avant l’élimination de l’hydrogène. Le procédé peut en outre inclure le fait de diriger au moins une partie du gaz résiduaire vers la zone de combustion. Le procédé peut en outre inclure l’élimination d’eau du gaz résiduaire avant de diriger l’au moins une partie du gaz résiduaire, et l’eau éliminée peut être dirigée pour son utilisation dans l’étape (b).
Le procédé peut en outre inclure la combinaison de la première partie du gaz de combustion avec un réactif d’oxydation avant direction, dans lequel le mélange gazeux d’oxydation comprend la première partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation, et la première partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation peut être dirigée vers la zone de combustion, la zone de réaction ou les deux. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie du gaz de combustion avant combinaison. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie du gaz de combustion avant direction. Le procédé peut en outre inclure la combinaison de la première partie du gaz de combustion avec la charge d’alimentation hydrocarbonée avant direction, dans lequel le gaz de combustion et la charge d’alimentation hydrocarbonée combinés sont dirigés vers l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie combinée du gaz de combustion et de la charge d’alimentation hydrocarbonée. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie du gaz de combustion pour former un gaz de combustion chaud et la combinaison du gaz de combustion chaud avec la charge d’alimentation hydrocarbonée avant direction. Le procédé peut en outre inclure le chauffage de la première partie du gaz de combustion avec une source d’énergie sélectionnée parmi une micro-onde, un plasma et un élément de chauffage résistif.
Le procédé peut en outre inclure l’élimination d’eau de la première partie du gaz de combustion pour produire un gaz de combustion déshydraté comprenant au plus 35 % en volume d’eau, et l’eau éliminée peut être dirigée pour son utilisation dans l’étape (b). Le procédé peut en outre inclure la granulation d’au moins une partie du noir de carbone en combinant la partie avec un liquide, la formation de billes de noir de carbone et le séchage des billes de noir de carbone pour réduire la teneur en eau à au plus 1 % en poids, dans lequel le séchage comprend le chauffage du gaz de combustion déshydraté et la mise en contact des billes de noir de carbone avec le gaz de combustion déshydraté chauffé, le liquide pouvant comprendre l’eau éliminée. Le procédé peut en outre inclure la déviation d’une partie du gaz de combustion déshydraté et l’élimination d’au moins une partie du dioxyde de carbone du gaz de combustion déshydraté dévié. Le procédé peut en outre inclure l’un ou l’autre ou les deux de la condensation et du stockage du dioxyde de carbone éliminé du gaz de combustion déshydraté dévié.
Lorsque le gaz de combustion est déshydraté, le procédé peut en outre inclure la fourniture du gaz oxydant en permettant à l’oxygène liquide de s’évaporer, dans lequel Le procédé comprend en outre le transfert d’énergie thermique du gaz de combustion déshydraté à l’oxygène liquide. L’élimination du noir de carbone peut inclure le passage du second courant de produit à travers une filtre qui sépare le second courant de produit en noir de carbone et en gaz résiduaire, dans lequel le procédé comprend en outre l’utilisation du gaz de combustion déshydraté pour purger les particules solides du filtre. L’élimination du noir de carbone peut inclure le passage du second courant de produit à travers un séparateur cyclone, et le procédé peut en outre inclure l’emploi d’une partie du gaz de combustion déshydraté pour séparer le gaz résiduaire et le noir de carbone dans le séparateur cyclone. Le procédé peut en outre inclure la compression d’au moins une partie du gaz de combustion déshydraté, et l’élimination du noir de carbone peut en outre inclure le passage du second courant de produit à travers un filtre, et éventuellement l’utilisation du gaz de combustion déshydraté comprimé pour nettoyer le filtre. La réduction peut inclure la combustion du gaz résiduaire dans un brûleur, et le procédé peut en outre inclure l’utilisation du gaz de combustion déshydraté comprimé pour nettoyer le brûleur.
L’ajout d’eau peut en outre inclure l’ajout d’au moins une partie de la première partie du gaz de combustion au premier courant de produit pour arrêter la transformation.
Dans un autre aspect, du noir de carbone est formé au moyen d’une quelconque combinaison ou sous-combinaison des étapes de procédé énoncées plus haut.
Dans un autre aspect, un appareil de production de noir de carbone inclut un réacteur de noir de carbone incluant une zone de combustion pour brûler un mélange gazeux d’oxydation et un combustible pour générer un courant de gaz chauffé, une première zone d’injection de charge d’alimentation pour injecter une charge d’alimentation hydrocarbonée dans un courant de gaz chauffé pour former un courant de produit, une première zone de réaction dans laquelle du noir de carbone est formé dans le courant de produit, un premier injecteur de trempe, et une première zone de trempe dans laquelle le noir de carbone est au moins partiellement trempé avec du fluide de trempe injecté à partir du premier injecteur de trempe dans le courant de produit. L'appareil inclut en outre un séparateur en communication fluidique avec la première zone de trempe dans laquelle le noir de carbone est séparé du courant de produit pour former un gaz résiduaire, un oxydeur thermique configuré pour brûler le gaz résiduaire avec du gaz d’oxydation supplémentaire pour former un gaz de combustion chaud, et un premier échangeur de chaleur de gaz de combustion qui élimine l’énergie thermique du gaz de combustion chaud pour former un gaz de combustion refroidi. L’orifice de sortie est en communication fluidique avec au moins une de la zone de combustion, de la première zone d’injection de charge et de la première zone de réaction et en amont de celles-ci ou l’orifice de sortie est en communication fluidique avec et en amont d’au moins un élément d’appareil sélectionné parmi la zone de combustion et la première zone de réaction.
L’appareil peut en outre inclure un épurateur refroidisseur incluant un épurateur d’espèces sulfurées et un condenseur d’eau. L’épurateur refroidisseur sert à éliminer les espèces contenant du soufre et l’eau d’au moins une partie du gaz de combustion refroidi, produisant ainsi du gaz de combustion déshydraté, et inclut un orifice de sortie à travers lequel le gaz de combustion déshydraté est évacué, dans lequel l’orifice de sortie d’évacuation est en communication fluidique avec l’au moins un élément d’appareil. L’orifice de sortie de l’épurateur refroidisseur peut en outre être en communication fluidique avec un réchauffeur. L’appareil peut en outre inclure un granulateur de noir de carbone configuré pour recevoir au moins une partie du gaz de combustion déshydraté chauffé, qui sèche ensuite les granulés de noir de carbone formés dans le granulateur. Le séparateur peut inclure un filtre à sac, et l’appareil peut être utilisé pour diriger au moins une partie du gaz de combustion déshydraté pour purger périodiquement des solides particulaires du filtre à sac. L’appareil peut en outre inclure un système de capture de carbone utilisable pour éliminer au moins une partie de dioxyde de carbone présente dans le gaz de combustion déshydraté.
L’échangeur de chaleur peut être une chaudière dans laquelle de l’énergie thermique provenant du gaz de combustion chaud est transférée à l’eau. L’appareil peut en outre inclure un compresseur configuré pour recevoir le gaz de combustion, ou au moins une partie du gaz de combustion de l’orifice de sortie et évacuer le gaz de combustion comprimé. L’appareil peut être configuré pour diriger au moins une partie du gaz résiduaire vers la zone de combustion. L’appareil peut en outre inclure un condenseur en amont de la zone de combustion configuré pour éliminer l’eau du gaz résiduaire, ou de la partie du gaz résiduaire. L’appareil peut en outre inclure un dispositif d’élimination d’hydrogène en amont de la zone de combustion configuré pour éliminer l’hydrogène du gaz résiduaire, ou de la partie du gaz résiduaire. L’appareil peut en outre inclure un second injecteur de trempe et une seconde zone de trempe dans laquelle le noir de carbone au moins partiellement trempé est en outre trempé avec du fluide de trempe injecté à partir du second injecteur de trempe dans le courant de produit.
L’appareil peut en outre inclure un réchauffeur disposé entre l’orifice de sortie et l’au moins une de la zone de combustion et de la première zone de réaction (l’au moins un élément d’appareil) pour chauffer au moins une partie du gaz de combustion. Le réchauffeur inclut une source micro-onde, une source plasma, ou un élément de chauffage résistif. L’appareil peut en outre inclure un échangeur de chaleur pour recevoir le courant de produit de la première zone de trempe, dans lequel l’échangeur de chaleur est utilisable pour échanger de la chaleur du courant de produit avec au moins une partie du gaz de combustion pour chauffer la partie du gaz de combustion à une température de 400 à 950 C.
L’appareil peut être configuré pour combiner au moins une partie du gaz de combustion, ou au moins une partie du gaz de combustion refroidi, avec le gaz d’oxydation supplémentaire et diriger le gaz de combustion, ou le gaz de combustion refroidi, combiné et le gaz d’oxydation supplémentaire vers l’oxydeur thermique. La zone de combustion, la première zone de réaction, ou les deux ou une ou plusieurs de la zone de combustion, de la première zone de réaction et de la première zone d’injection de charge d’alimentation peut ou peuvent être configurées pour recevoir le mélange gazeux d’oxydation, qui à son tour comprend un mélange de la partie de la masse du gaz de combustion refroidi et un réactif d’oxydation. A savoir une partie du gaz de combustion refroidi peut en outre être traitée, par exemple, par élimination de soufre et/ou d’espèces en contenant, élimination de vapeur d’eau, chauffage, compression ou plusieurs de ceux-ci, et la partie traitée du gaz de combustion refroidi est ensuite combinée au réactif d’oxydation.
Il doit être entendu que la description générale précédente et la description détaillée suivante ne sont toutes deux fournies qu’à titre d’exemple et à titre explicatif et sont censées apporter une explication plus complète de la présente invention, telle que revendiquée.
L’invention est décrite en référence à la pluralité de figures des dessins, sur lesquelles
Claims (47)
- Procédé pour produire du noir de carbone, comprenant :
(a) dans un réacteur de noir de carbone comprenant une zone de combustion, au moins une zone d’injection de charge d’alimentation en aval de la zone de combustion, et au moins une zone de réaction en aval de la première zone d’injection de charge d’alimentation, la transformation dans la(les) zone(s) de réaction d’une charge d’alimentation hydrocarbonée en noir de carbone en la présence de gaz de combustion générés dans la zone de combustion en brûlant un combustible dans un mélange gazeux d’oxydation comprenant 20 à 85 % en volume de dioxyde de carbone, 15 à 80 % en volume d’oxygène, au plus 30 % en volume d’eau et au plus 35 % en volume d’azote pour former un premier courant de produit comprenant du noir de carbone, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de la vapeur d’eau et de l’hydrogène, dans lequel le combustible est une partie de la charge d’alimentation hydrocarbonée ou une source de combustible distincte et dans lequel au moins une partie de la charge d’alimentation hydrocarbonée est mise en contact avec les gaz de combustion dans l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation ;
(b) l’ajout d’eau au premier courant de produit pour arrêter au moins partiellement la transformation et former un second courant de produit comprenant du noir de carbone, du dioxyde de carbone, du monoxyde de carbone, de l’hydrogène et de la vapeur d’eau ;
(c) l’élimination du noir de carbone du second courant de produit pour former un gaz résiduaire ;
(d) la réduction de la teneur en monoxyde de carbone et en hydrogène dans au moins une partie du gaz résiduaire pour produire un gaz de combustion comprenant au plus 40 % en volume d’azote ; et
(f) le fait de diriger au moins une première partie du gaz de combustion vers au moins une de la zone de combustion, de l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation et de l’au moins une zone de réaction. - Procédé selon la revendication 1, dans lequel le premier courant de produit comprend en outre des espèces contenant du soufre, et le procédé comprend en outre l’élimination d’au moins une partie des espèces contenant du soufre de la première partie du gaz de combustion, d’une seconde partie du gaz de combustion ou des deux.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réduction comprend la combustion du gaz résiduaire.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel la réduction comprend la séparation et la récupération d’au moins une partie de l’hydrogène du gaz résiduaire.
- Procédé selon la revendication 4, dans lequel le premier courant de produit et le second courant de produit contiennent chacun du monoxyde de carbone, et dans lequel la réduction comprend en outre la combustion du gaz résiduaire suite à la séparation et la récupération.
- Procédé selon la revendication 4, comprenant en outre l’élimination de l’eau du gaz résiduaire avant l’élimination de l’hydrogène.
- Procédé selon la revendication 6, dans lequel l’eau éliminée est dirigée pour être utilisée à l’étape (b).
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel le procédé comprend en outre le fait de diriger au moins une partie du gaz de récupération vers la zone de combustion.
- Procédé selon la revendication 8, comprenant en outre l’élimination de l’eau du gaz résiduaire avant de diriger au moins une partie du gaz résiduaire.
- Procédé selon la revendication 9, dans lequel l’eau éliminée est dirigée pour être utilisée à l’étape (b).
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la combinaison de la première partie du gaz de combustion à un réactif d’oxydation avant direction, dans lequel le mélange gazeux d’oxydation comprend la première partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation et dans lequel la partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation est dirigée vers la zone de combustion, la zone de réaction ou les deux.
- Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre le chauffage de la première partie du gaz de combustion avant combinaison.
- Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre le chauffage de la première partie combinée du gaz de combustion et du réactif d’oxydation.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre le chauffage de la première partie du gaz de combustion avant direction.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre la combinaison de la première partie du gaz de combustion à la charge d’alimentation hydrocarbonée avant direction, dans lequel la partie combinée du gaz de combustion et la charge d’alimentation hydrocarbonée sont dirigées vers l’au moins une zone d’injection de charge d’alimentation.
- Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre le chauffage de la première partie combinée du gaz de combustion et de la charge d’alimentation hydrocarbonée.
- Procédé selon la revendication 15, comprenant en outre le chauffage de la première partie du gaz de combustion pour former un gaz de combustion chaud et la combinaison du gaz de combustion chaud à la charge d’alimentation hydrocarbonée avant direction.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre le chauffage de la première partie du gaz de combustion avec une source d’énergie sélectionnée parmi une micro-onde, un plasma et un élément chauffant résistif.
- Procédé selon la revendication 1, comprenant en outre l’élimination d’eau de la première partie du gaz de combustion pour produire un gaz de combustion déshydraté comprenant au plus 35 % en volume d’eau.
- Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’eau éliminée est dirigée pour être utilisée à l’étape (b).
- Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre la granulation d’au moins une partie du noir de carbone en combinant la partie avec un liquide, la formation de billes de noir de carbone et le séchage des billes de noir de carbone pour réduire la teneur en eau à 1 % en poids maximum, dans lequel le séchage comprend le chauffage du gaz de combustion déshydraté et la mise en contact des billes de noir de carbone avec le gaz de combustion déshydraté chauffé.
- Procédé selon la revendication 21, dans lequel le liquide comprend l’eau éliminée.
- Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre la déviation d’une partie du gaz de combustion déshydraté et l’élimination d’au moins une partie du dioxyde de carbone du gaz de combustion déshydraté dévié.
- Procédé selon la revendication 22, comprenant en outre l’un ou l’autre ou les deux de la condensation et du stockage du dioxyde de carbone éliminé du gaz de combustion déshydraté dévié.
- Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre la fourniture du gaz oxydant en permettant à l’oxygène liquide de s’évaporer, dans lequel le procédé comprend en outre le transfert d’énergie thermique du gaz de combustion déshydraté à l’oxygène liquide.
- Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’élimination du noir de carbone comprend le passage du second courant de produit à travers un filtre qui sépare le second courant de produit en noir de carbone et gaz résiduaire, dans lequel le procédé comprend en outre l’utilisation du gaz de combustion déshydraté pour purger les particules solides du filtre.
- Procédé selon la revendication 19, dans lequel l’élimination du noir de carbone comprend le passage du second courant de produit à travers un séparateur cyclone, dans lequel le procédé comprend en outre l’emploi d’une partie du gaz de combustion déshydraté pour séparer le gaz résiduaire et le noir de carbone dans le séparateur cyclone.
- Procédé selon la revendication 19, comprenant en outre la compression d’au moins une partie du gaz de combustion déshydraté.
- Procédé selon la revendication 28, dans lequel l’élimination du noir de carbone comprend le passage du second courant de produit à travers un filtre, et dans lequel le procédé comprend en outre l’utilisation du gaz de combustion déshydraté comprimé pour nettoyer le filtre.
- Procédé selon la revendication 28, dans lequel la réduction comprend la combustion du gaz résiduaire dans un brûleur, et dans lequel le procédé comprend en outre l’utilisation du gaz de combustion déshydraté comprimé pour nettoyer le brûleur.
- Procédé selon la revendication 1, dans lequel l’ajout d’eau comprend en outre l’ajout d’au moins une partie de la première partie du gaz de combustion au premier courant de produit pour arrêter la transformation.
- Noir de carbone formé par le procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 31.
- Appareil de production de noir de carbone, comprenant :
un réacteur de noir de carbone comprenant une zone de combustion pour brûler un mélange gazeux d’oxydation et un combustible pour générer un courant de gaz chauffé, une première zone d’injection de charge d’alimentation pour injecter une charge d’alimentation hydrocarbonée dans le courant de gaz chauffé pour former un courant de produit, une première zone de réaction dans laquelle du noir de carbone est formé dans le courant de produit, un premier injecteur de trempe, et une première zone de trempe dans laquelle le noir de carbone est au moins partiellement trempé avec du fluide de trempe injecté depuis le premier injecteur de trempe dans le courant de produit ;
un séparateur en communication fluidique avec la première zone de trempe dans laquelle le noir de carbone est séparé du courant de produit pour former un gaz résiduaire ;
un oxydeur thermique configuré pour brûler le gaz résiduaire avec un gaz d’oxydation supplémentaire pour former un gaz de combustion chaud ;
un premier échangeur de chaleur de gaz de combustion qui élimine de l’énergie thermique du gaz de combustion chaud et ayant un orifice de sortie pour évacuer un gaz de combustion refroidi ; et
dans lequel l’orifice de sortie est en communication fluidique avec et en amont d’au moins un élément d’appareil sélectionné parmi la zone de combustion et la première zone de réaction. - Appareil selon la revendication 33, comprenant en outre un épurateur refroidisseur comprenant un épurateur d’espèces sulfurées et un condenseur d’eau, l’épurateur refroidisseur étant configuré pour éliminer les espèces contenant du soufre et l’eau d’au moins une partie du gaz de combustion refroidi, produisant ainsi du gaz de combustion déshydraté, et comprenant un orifice de sortie d’évacuation à travers lequel le gaz de combustion déshydraté est évacué, dans lequel l’orifice de sortie d’évacuation est en communication fluidique avec l’au moins un élément d’appareil.
- Appareil selon la revendication 34, comprenant en outre un réchauffeur en communication fluidique avec l’orifice de sortie d’évacuation de l’épurateur refroidisseur et un granulateur de noir de carbone configuré pour recevoir au moins une partie de gaz de combustion déshydraté chauffé, dans lequel le gaz de combustion déshydraté chauffé sèche les granulés de noir de carbone formés dans le granulateur.
- Appareil selon la revendication 34, dans lequel le séparateur comprend un filtre à sac et l’appareil sert à diriger au moins une partie du gaz de combustion déshydraté pour purger périodiquement les solides particulaires du filtre à sac.
- Appareil selon la revendication 34, comprenant en outre un système de capture de carbone servant à éliminer au moins une partie du dioxyde de carbone présent dans le gaz de combustion déshydraté.
- Appareil selon la revendication 33, dans lequel l’échangeur de chaleur est une chaudière dans laquelle de l’énergie thermique provenant du gaz de combustion chaud est transférée à l’eau.
- Appareil selon la revendication 33, comprenant en outre un compresseur configuré pour recevoir au moins une partie du gaz de combustion de l’orifice de sortie et évacuer le gaz de combustion comprimé.
- Appareil selon la revendication 33, dans lequel l’appareil est configuré pour diriger au moins une partie du gaz résiduaire vers la zone de combustion.
- Appareil selon la revendication 40, comprenant en outre un condenseur en amont de la zone de combustion configuré pour éliminer l’eau de la partie du gaz résiduaire.
- Appareil selon la revendication 40, comprenant en outre un dispositif d’élimination d’hydrogène en amont de la zone de combustion configuré pour éliminer l’hydrogène de la partie du gaz résiduaire.
- Appareil selon la revendication 33, comprenant en outre un second injecteur de trempe et une seconde zone de trempe dans laquelle le noir de carbone au moins partiellement trempé est encore trempé avec du fluide de trempe injecté depuis le second injecteur de trempe dans le courant de produit.
- Appareil selon la revendication 33, comprenant en outre un réchauffeur disposé entre l’orifice de sortie et l’au moins un élément d’appareil pour chauffer au moins une partie du gaz de combustion, le réchauffeur comprenant une source de micro-ondes, une source de plasma ou un élément chauffant résistif.
- Appareil selon la revendication 33, comprenant en outre un échangeur de chaleur pour recevoir le courant de produit de la première zone de trempe, dans lequel l’échangeur de chaleur sert à échanger la chaleur du courant de produit avec au moins une partie du gaz de combustion refroidi pour chauffer la partie du gaz de combustion refroidi à une température de 400 à 950° C.
- Appareil selon la revendication 33, dans lequel l’appareil est configuré pour combiner au moins une partie du gaz de combustion refroidi au gaz d’oxydation supplémentaire et diriger la partie combinée du gaz de combustion refroidi et du gaz d’oxydation supplémentaire vers l’oxydeur thermique.
- Appareil selon la revendication 33, dans lequel une ou plusieurs de la zone de combustion, de la première zone de réaction et de la première zone d’injection de charge d’alimentation est/sont configurée(s) pour recevoir le mélange gazeux d’oxydation, dans lequel le mélange gazeux d’oxydation comprend au moins une partie de la masse du gaz de combustion refroidi et un réactif d’oxydation.
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