Brevet FR2134676A1 — publié le 19721208

* La présente invention concerne un procédé pour la préparation d'un gaz combustible à pouvoir calorifique réduit à partir de combustibles liquides bouillant à de basses températures ou à partir de combustibles gazeux d'un pouvoir calo-5 ïifique élevé par combustion d'un courant dérivé contrôlé et mélange des gaz de combustion avec le courant principal de combustible. l'utilisation de gaz de pétrole liquéfié comme combustible industriel exige en général qu'on prenne des mesures 10 spéciales pour faire passer le combustible de la phase liquide à la phase gazeuse. 'On connaît divers types de vaporiseurs dans lesquels la chaleur de vaporisation nécessaire est fournie, par exemple, par chauffage électrique ou au moyen de récupérateurs chauffés au gaz. 15 Dans de nombreux cas, toutefois, le gaz obtenu, comme du butane ou du propane, n'est pas encore utilisable comme combustible, parce qu'il a un pouvoir calorifique trop élevé. Son pouvoir calorifique doit être réduit à une valeur convenable pour l'utilisation envisagée, valeur qui, bien qu'elle 20 puisse varier entre certaines limites, est très inférieure au pouvoir calorifique du gaz pur. Ceci s'effectue par le mélange d'air ou d'un gaz inerte comme gaz de combustion. Pour le chauffage de fours à cuve, par exemple, on utilise un gaz combustible d'un pouvoir calo-25 rifique d'environ 9 000 kcal/ïTm^, ce qui, si on utilise du butane» rend nécessaire le mélange d'environ 70 en volume d'air ou de gaz inerte, par rapport au gaz combustible. Tîh appareil a été proposé aussi (brevet britannique n° 1 158 934) dans lequel la chaleur de vaporisation est obtenue en brûlant 30 un courant dérivé du gaz de pétrole liquéfié et le courant principal est vaporisé par chauffage direct avec les gaz de combustion du courant dérivé. Si on utilise du gaz naturel au lieu de gaz de pétrole liquéfié pour les buts envisagés, la première étape opératoire> 35 c'est-à-dire la vaporisations est évidemment omises, tandis que la deuxième, c'est-à-dire la réduction du pouvoir calorifique par mélange d'un gaz inerte, reste nécessaire. Quand on passe du gaz de pétrole liquéfié au gaz naturel, on peut donc aup- -oof „ 1 . • bad original 72 15326 2 2134676 primer seulement le vaporiseur, mais pas l'appareil de mélange. Dans de nombreux cas, par conséquent, la préparation de gaz combustible à partir de gaz de pétrole liquéfié de la 5. manière classique exige deux étapes opératoires et/ou deux appareils avec leurs sources d'énergie, leurs dispositifs de commande, etc, de sorte que l'utilisation de gaz de pétrole liquéfié est évidemment rendue plus difficile et coûteuse. Au contraire, le procédé selon l'invention est mis en oeuvre 10 en un seul stade dans un appareil fermé. Si on utilise le procédé mentionné Ici-dessus selon le brevet britannique n° 1 15Ô 934, il ne sera toutefois, sous cette forme, pas eneore satisfaisant. En raison de la température élevée des gaz de combustion, il existe le risque, 15 quand ces gaz rencontrent le gaz de pétrole liquéfié du courant principal dans l'unité de mélange, de réactions de cra-quage avec des dépôts incommodes de coite ou de suie. Pour réduire ce risque à des proportions acceptables, on doit maintenir la température dans l'unité de mélange aussi basse 20 que possible et en conséquence le courant de gaz venant de l'unité de combustion doit être aussi petit que possible de manière à assurer encore la_vaporisation complète du eourant principal, la réduction associée de pouvoir calorifique est insuffisante pour de nombreuses applications, toutefois, et 25 elle est ci-dessus absolument incontrôlable» De plus, si on augmentait le courant de gaz résiduel, on courrait le risque que le courant principal en aval de l'unité de mélange devienne trop chaud pour l'équipement situé après. Un but de l'invention est d'améliorer ce procédé eonnu 30 décrit ci-dessus. Selon l'invention, un procédé pour la préparation d'un gaz combustible à pouvoir calorifique réduit à partir de combustibles liquides bouillant à. de basses températures ou à partir de combustibles gazeux d'un pouvoir calorifique 35 élevé par combustion d'un courant dérivé contrôlé et mélange des gaz de combustion avec le courant principal de combustible est caractérisé en ce que le gaz de combustion est refroidi 72 15326 3 2134676 par vaporisation à'eau et mélangé avec la vapeur d'eau pour former un gaz inerte de température réglable-, gaz qui est ensuite mélangé avee le courant principal de combustible pour former le gaz combustible. 5 l'unité de combustion selon l'invention est donc suivie immédiatement d'une unité de refroidissement dans laquelle le gaz venant de l'unité de combustion est refroidi par vaporisation d'eau. La vaporisation est effectuée par chauffage direct, commodément en pulvérisant l'eau dans le 10 eourant de gaz ; la vapeur d'eau reste dans le gaz. La" quantité d'eau est réglée de manière appropriée suivant la température du gaz inerte ën aval de l'unité de refroidissement ; le gaz inerte est donc constitué par le gaz de combustion venant de l'unité de combustion et de la vapeur d'eau 15 supplémentaire. Sa température ne devrait pas dépasser 600®C de manière à éviter tous dépôts de suie dans l'unité de mélange située à la suite. Le courant de gaz inerte passe ensuite à l'unité de mélange, dans laquelle le eourant principal du gaz de pétrole 20 liquéfié est vaporisé par chauffage direct, de nouveau commodément par pulvérisation dans le courant de gaz inerte. Le mélange de gaz résultant représente le gaz combustible prêt. Par ce procédé, il est possible de préparer des gaz combustibles de pouvoirs calorifiques différents à partir du 25 même combustible de- base, par exemple de butane liquéfié, Sx le courant dérivé de gaz de pétrole liquéfié dirigé vers l'unité de combustion est réglé aussj. bas que possible, c'est-à-dire si les volumes de gaz et/ou de gaz inerte sont maintenus petits et si en même temps la quantité d'eau introduite dans 30 l'unité de refroidissement est maintenue si petite, c'est-à-dire que la température du gaz inerte est maintenue à une température si élevée, que la formation de suie dans l'unité de mélange ne soit que tout 3uste évitée, on obtient un gaz combustible d'un pouvoir calorifique très élevé, La limite 35 est déterminée essentiellement par le point de rosée- du gaz combustible, qui quitte l'unité de mélange à une température d'autant plus basse que le rapport entre le coursait dérivé 72 15326 4 2134676 et le courant principal est plus bas. Dans ce mode âe mise en oeuvre, l'appareil fonctionne sensiblement comme un vaporiseur elassique. Si, au contraire,: on augmente le courant dérivé vers l'unité de combustion, on obtient des gaz combustibles ayant 5 de plus fortes proportions de gaz inerte et des pouvoirs calorifiques plus bas. In-conséquence, la quantité d'eau introduite dans l'unité de refroidissement est aussi augmentée d'une manière appropriée, c'est-à-dire que la température du gaz inerte est réglée plus bas, dans certains cas même au-dessous 10 de la valeur recommandée de 600°0. la proportion «le gaz inerte est ainsi augmentée encore et en même temps on évite une température trop élevée du gaz combustible, De cette manière, il est possible de produire des gaz combustibles d'un bas pouvoir calorifique désiré quelconque, qui ont alors évidemment une 15 proportion relativement forte de vapeur d'eau et donc un point de rosée élevé. Pour toutes les applications pratiques, toutefois, les limites imposées par le point de rosée sur la plage de contrôle ne jouent aucun rôle aux bas pouvoirs calorifiques, le procédé reste inchangé si au lieu de gaz de pétrole 20 liquéfié ©n utilise un combustible gazeux d'un pouvoir calorifique élevé comme du gaz naturel. Dans ce cas, l'unité de mélange fonctionne comme une simple chambre de mélange, en général sans qu'une conversion soit nécessaire. Evidemment, dans ce mode opératoire, on obtient une température relative-25 ment plus élevée dans le gaz combustible, et pour cette raison la température du gaz inerte est réglée de manière appropriée aussi bas que possible compte tenu du point de rosée du gaz combustible. l'appareil pour le procédé selon l'invention peut 30 comprendre des portions d'équipement en elles-mêmes connues. L'unité de combustion utilisée peut être commodément.l'un des brûleurs eonnus pour la combustion directe de gaz de pétrole liquéfié, par exemple un brûleur à pression sans mélange préalable. L'air de combustion est introduit par un souffleur et 35 est réglé proportionnellement au oourant dérivé de gaz de pétrole liquéfié, La concentration en COg et/ou la concentration en CO + H2 du gaz sont utilisées avantageusement d'une 72 15326 5 2134676 manière connue comme grandeurs supplémentaires de contrôle. L'unité de refroidissement consiste commodément en un Taporiseur d'infection de dimensions appropriées, si nécessaire équipé d'une pompe et d'un filtre pour l'alimentation 5 en eau. la quantité d'eau est réglée par un dispositif sensible à la température qui est disposé dans le courant de gaz inerte en aval du vaporiseur d*in;jeetion« Un vaporiseur d'infection est aussi utilisé commodément pour l'unité de mélange. 10 I»a quantité du courant dérivé de gaz de pétrole liqué fié introduite dans l'unité de combustion est réglée proportionnellement à la quantité du courant principal allant à l'unité de mélange. Un dispositif sensible à la température est disposé en aval de l'unité de mélange et la température 15 du gaz combustible est utilisée comme grandeur supplémentaire de contrôle. Si la température tombe au-dessous d'une valeur prédéterminée, qui est certainement au-dessus du point de rosée déterminé par la composition du gaz combustible, le rapport entre le courant dérivé et le courant principal est 20 accru, c'est-à-dire qu'on augmente le courant dérivé allant à l'unité de combustion. Dans des conditions opératoires dans lesquelles la température du gaz combustible se trouve au -voisinage de son point de rosée, il y a une certaine variation dans le pouvoir calorifique du gaz combustible. Pour 25 presque toutes les applications pratiques, toutefois, ceci est de peu d'importance et en tout cas beaucoup moins incommode que la formation de condensât dans la canalisation à gaz combustible et dans l'équipement associé. A titre de sécurité, un autre système de commande est 30 commodément prévu, qui actionne une valve d'arrêt dans le courant dérivé en amont de l'unité de combustion et dans le courant principal en amont de l'unité de mélange et est déclenché par un régulateur de débit dans le courant d'eau en amont de l'unité de refroidissement. Avantageusement, le 35 système de sécurité comprend aussi un coupe-flamme au poiaat de combustion ou un régulateur de débit dans le courant d'ais vers le point de combustion, de manière que s'il se produit 72 15326 6 2134676 une panne dans la circulation du gaz combustible, l'appareil entier soit automatiquement arrêté. Le dessin montre un schéma de circulation et de contrôle représentant le procédé selon 1*invention et dans 5 lequel du gaz de pétrole liquéfié est utilisé comme combustible de départ» Le gaz de pétrole liquéfié entre en 1. Un courant dérivé va à l'unité de combustion, passant par une valve de commande 2 pour arriver à un brûleur 3. L'unité de combustion 10 comprend en outre un souffleur 4 pour l'air de combustion, qui est commandé par un dispositif régulateur de combustion 5 au moyen d'une valve de commande 6„ Le dispositif régulateur 5 reçoit ses impulsions à partir d'un restricteur 7 et d'un point 8 de mesure de COg, qui est disposé dans le courant de 15 gaz venant du brûleur 3» Le gaz venant de l'unité de combustion passe à un vaporiseur d'infection 9 de l*unité de refroidissement. Il est alimenté en eau par une canalisation 10 et une valve de commande 11. Un dispositif régulateur associé 12 reçoit ses 20 impulsions à partir d'un point 14 de mesure de la température, qui est disposé dans le courant de gaz en aval du vaporiseur d'infection 9« Le gaz inerte venant de 1*unité de refroidissement va à un mélangeur d'infection 15 de l'unité de mélange. Il 25 est introduit par une valve principale de commande 16 dans le courant principal de gaz de pétrole liquéfié.-En aval du mélangeur d'infection 15, le courant de gaz combustible passe par une valve réglable 17 de commande de pression, grâce à laquelle on peut faire fonctionner l'appareil sous une pression 30 supérieure à la pression atmosphérique ? dans ce cas, une valve de sécurité 18 est évidemment nécessaire aussi. La valve de commande 2 dans le courant dérivé de gaz de pétrole liquéfié est actionnée par un régulateur de mélange 19, qui reçoit ses impulsions principales d'un restricteur 20 35 dans le courant principal et ses impulsions supplémentaires d'un point 21 de mesure de température dans le courant de gaz combustible. La sécurité de fonctionnement est assurée par un 72 15326 7 2134676 dispositif de commande 22, qui actionne d'es valves magnétiques d*arrêt 23 «t 24 dans le courant principal et dans le courant dérivé du gaz de pétrole liquéfié et qui est d.éelerich.é dfune part par un régulateur de débit 25 et d'autre part par un régulateur de flamme ou un régulateur de débit relié au point de combustion (non représenté)♦ 15326 8 2134676 EEVENDICÂÏIONS Un procédé pour la préparation d'un gaz combustible à pouvoir calorifique réduit à partir de combustibles liquides bouillant à de basses températures ou à partir de combustibles gazeux d'un pouvoir calorifique élevé par combustion d'un courant dérivé contrôlé et mélange des gaz de combustion avec le courant principal de combustible, caractérisé en ce que le gaz de combustion est refroidi par vaporisation d'eau et mélangé avec la vapeur d'eau pour former un gaz inerte de température réglable, gaz qui est ensuite mélangé avec le courant principal de combustible pour former le gaz combustible» Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le courant dérivé du combustible, est réglé en fonction de la température du gaz combustible, en plus du fait qu'il est réglé en fonction du volume du eourant principal. "~ Un procédé selon la revendication 1, caractérisé en oe "que la quantité d'eau est réglée en fonction de la température du gaz inerte. Un appareil utilisable pour mise en oeuvre du procédé : selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par une unité de combustion pour le courant dérivé du combustible, qui comprend un brûleur à pression sans mélange préalable, un souffleur pour l'air de combustion et un régulateur~de combustion, un vaporiseur d'injection disposé en aval de l'unité de combustion pour le mélange d'eau avee les gaz de combustion, et un mélangeur d'injection pour mélanger le mélange de gaz de combustion et de vapeur d'eau venant du vaporiseur d'injection d'une part avec le courant principal de gaz combustible de l'autre.