Brevet FR2296679A1 — publié le 19760730

La présente invention concerne un procédé d'intégration de systèmes d'alimentation en gaz naturel et en gaz de synthèse, tels qu'ils se présentent dans bien des cas pour l'alimentation publique et industrielle en gaz. Elle concerne en outre un procédé d'augmentation de la production des systèmes d'alimentation en gaz de synthèse, en particulier de ceux qui sont mis en oeuvre avec des gaz produits par gazéification et dégazage des combustibles solides ou par gazéification ou décomposition de combustibles liquides ou gazeux. Le développement et la conformation des présents systèmes gazeux étaient, et sont, obligatoirement déterminés par les combustibles liquides ou gazeux disponibles sur le plan local. Les pays ou les territoires qui possèdent de grands gisements de gaz naturel riches en méthane disposent donc de systèmes d'alimentation en gaz naturel étendus, qui sont construits séparés par familles de gaz. Les pays ou les territoires, qui ne possèdent pas ou pratiquement pas de gisements de gaz naturel mais qui disposent de gisements de combustibles solides et liquides, ont érigé des systèmes d'alimentation en gaz en partie plus importants et mis en oeuvre avec des gaz de synthèse produits par dégazage ou gazéification, ou par décomposition d'hydrocarbures solides1 liquides ou gazeux.Les procédés et les dispositifs d'utilisation connus dans les présents systèmes d'alimentation en gaz exigent des qualités de gaz déterminées, qui sont, avant tout, caractérisées par leur contenu d'énergie (chiffre de Wobbe) et leur comportement à la combustion. Le développement des réserves de combustibles possibles, à l'échelle territoriale ou mondiale, a conduit à proposer des procédés et des dispositifs qui à partir de combustibles solides et liquides doivent produire un gaz de synthèse ayant des caractéristiques de qualité approchant celles du gaz naturel. On doit ainsi, dans les pays et les territoires possédant des systèmes d'alimentation en gaz naturel centralisés, éviter la construction de systèmes de gaz de synthèse séparés. Étant donné une bienveillance environnante maximale, on a déjà, en outre, proposé de construire des systèmes d'alimentation en gaz devant utiliser de l'hydrogène techniquement pur. Le fait est que de nombreux pays, en particulier en Europe, disposent de systèmes d'alimentation en gaz naturel et de synthèse qui doivent être mis en oeuvre séparément et indépendamment les uns des autres, et en outre, il est souvent souhaitable ou nécessaire d'élever la capacité de production des systèmes de gaz de synthèse et en même temps l'économie de gaz par une plus large utilisation de combus- tibles solides ou liquides. On connaît, en outre, des procédés et des dispositifs de mélange de gaz naturel et de gaz de synthèse en mélanges gazeux qu'on peut échanger avec le gaz de ville. Les dispositifs et les procédés d'utilisation des gaz, étant donné les différentes propriétés physico-chimiques et les caractéristiques des gaz naturel, synthétique et mixte, ne peuvent pas changer arbitrairement les types de gaz, c'est-à-dire qu'on peut exploiter, ou produire, ou préparer, ou transporter, ou stocker, ou répartir, ou utiliser soit seulement du gaz de ville, ou du gaz naturel ou un autre gaz bien défini. Si du gaz de synthèse et du gaz naturel sont présents dans un même territoire, on peut, avec les procédés connus, fabriquer à partir du gaz naturel, un gaz synthétique bien défini, éventuellement du gaz de ville. Un changement de gaz de synthèse en gaz échangeable contre du gaz naturel n'est pas possible avec les procédés et les dispositifs techniquement réalisés à une échelle suffisamment grande. Si, cependant, pour élargir et stabiliser les présents systèmes d'alimentation en gaz naturel, on veut produire, à partir de combustibles solides et liquides, un gaz de synthèse échangeable contre du gaz naturel, il faut développer et réaliser de nouveaux procédés et de nombreux dispositifs. L'utilisation proposée des producteurs de gaz de synthèse fournissant présentement comme base de départ pour la fabrication de gaz de synthèse échangeable contre du gaz naturel, conduit à des coûts d'installation et de production inadmissibles, si bien que, dans tous les pays qui transforment leur système d'alimentation de gaz pour passer du gaz de ville au gaz naturel, les présentes installations d'alimentation en gaz de ville sont mises à la ferraille. Le développement des colts pour le changement d'un système d'alimentation en gaz de ville pour le gaz naturel influence, suivant la durée du changement, la dépense financière totale du processus de changement, de telle sorte qu'il est nécessaire de travailler pendant la transformation avec des forces de travail et une concentration de matériel élevées. L'objet de la présente invention est d'élever la puissance de production et la stabilité des systèmes d'alimentation en gaz présents dans un territoire et en particulier du système de gaz de ville, avec une sécurité de la possibilité de mettre ensuite en oeuvre les dispositifs de production, de traitement et d'utilisation du gaz de synthèse. L'invention a donc pour objet de proposer une sorte de gaz avec laquelle on puisse mettre en oeuvre, aussi bien les systèmes d'alimentation en gaz naturel que ceux en gaz de synthèse. Ce genre de gaz doit ne provoquer dans le système d'alimentation de gaz, vis-à-vis de l'installation du gaz naturel, aucune chute de rendement ou seulement une chute insignifiante, et il doit assurer, vis-à-vis du gaz de ville ou autre gaz de synthèse, une croissance substancielle du rendement. Cette même sorte de gaz doit, en outre, lors de l'alimentation simultanée en gaz naturel et en gaz de synthèse produit par les procédés connus et les dispositifs présents dans le système intégré d'alimentation en gaz, ne rendre possible que la mise en oeuvre des procédés et des dispositifs d'utilisation de gaz appropriés pour les gaz de synthèse, en particulier pour le gaz de ville. Cet objet de l'invention est atteint en mettant en oeuvre tous ou une partie des dispositifs de transport, de stockage, de répartition et d'utilisation des systèmes d'alimentation en gaz naturel et/ou en gaz de synthèse, avec, au lieu des gaz utilisés jusqu'ici, un gaz mixte, constitué principalement d'hydrogène et de méthane. La somme d'hydrogène et de méthane doit au total représentée plus de 90 % du gaz mixte.Le gaz naturel et le gaz de synthèse produit et préparé avec les procédés et les dispositifs connus ou présents doivent être mélangés de telle sorte que la proportion hydrogène/méthane dans le système d'alimentation de gaz soit réglée entre 0 : 1 et 3 : 1. On peut adapter, à chaque instant et à chaque emplacement, le mélange ainsi réglé aux exigences des procédés et des dispositifs de l'utilisateur,-par une alimentation correspondante d'azote, de bioxyde de carbone, de méthane, de gaz ou d'air liquide ou de mélanges de deux ou plusieurs de ces composants. On peut aussi, par un traitement thermique catalytique, lier l'oxygène libre présent éventuellement de cette manière dans le gaz mixte. Le gaz mixte correspondant à la solution conforme à l'invention possède, indépendamment de la proportion du mélange méthane/hydrogène, presque la même quantité d'énergie (chiffre de Wobbe) que celle, connue, du gaz naturel. En outre, ses propriétés de combustion dans le domaine de la proportion méthane/hydrogène indiqué sont si peu variables, qu'on peut également mettre en oeuvre conformément à la demande des installations d'utilisation du gaz avec des proportions méthane/hydrogène oscillant fortement sans transformation ni adaptation. On peut adapter largement l'arrivée de gaz d'un système d'alimentation aux possibilités d'exploitation de gaz naturel et de production de gaz de synthèse à partir de combustibles solides et liquides. Les installations de production de gaz pour le gaz de ville peuvent être utilisées, lors d'un complément par quelques stades de procédés connus, avec un rendement égal ou plus élevé, pour remplir la tache posée. La transformation des installations et du procédé du consommateur pour assurer une augmentation de rendement dans les systèmes d'alimentation ez gaz de synthèse, en particulier dans les systèmes d'alimentation en gaz de ville, n'est plus strictement nécessaire pour réaliser la solution conforme à l'invention. L'invention va maintenant être décrite au moyen de l'exemple non limitatif ci-après Exemple A partir de gaz naturel d'une teneur en méthane d'environ 95 vol % et d'un gaz de synthèse provenant du dégazage de lignite et de houille, après conversion de CO et lavage du C02 avec une composition de 70 vol % d'hydrogène et environ 25 vol % de méthane, on a fabriqué un gaz mixte dont la composition montrait, suivant les quantités de gaz naturel et de gaz de synthèse disponibles, de 30-95 vol O/c de méthane à 0-65 vol % d'hydrogène. Ce gaz avait un chiffre de Wobbe de 11500 + 1000 et se trouvait ainsi dans le domaine des gaz naturels d'ailleurs usuels. Sa vitesse d'inflammation (facteur important pour le comportement à la combustion) pouvait se régler d'elle-même à environ 40 cm/s par des brûleurs injecteurs. Cette valeur correspondait ainsi en même temps à la vitesse d'inflammation du méthane . En amenant le gaz mixte de l'invention dans le domaine préféré, on pouvait, en alimentant des gaz inertes ou des gaz naturels riches en azote, d'une teneur en méthane inférieure à 40 vol 96 en chaque emplacement et à chaque instant, par exemple aux stations de réglage des réseaux locaux, fabriquer un gaz échangeable contre le gaz de ville.' Si l'on ne pouvait pas atteindre la proportion hydrogène/méthane voulue dans le gaz mixte, faute de quantités de méthane, on pouvait obtenir les valeurs caractéristiques nécessaires du gaz mixte en remplaçant le méthane par des mélanges de gaz liquides. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit, à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Procédé pour l'intégration de systèmes d'alimentation en gaz naturel et en gaz de synthèse, constitués d'exploitations connues de gaz naturel, préparation, conduite, stockage, répartition et utilisation ou production de gaz de synthèse, procédés ou dispositifs de préparation, transport, stockage, répartition, et utilisation, et/ou pour l'augmentation de rendement des systèmes d'alimentation en gaz de synthèse, caractérisé en ce que toutes ou partie des installations de transport, stockage, répartition et utilisation des systèmes d'alimentation en gaz naturel et/ou en gaz de synthèse, sont mises en oeuvre avec, au lieu des gaz utilisés jusqu'ici, un gaz mixte contenant du méthane et de l'hydrogène en quantité telle que la somme méthane plus hydrogène représente au moins 90 vol % du total du gaz, la proportion hydrogène/méthane devant se trouver comprise entre 0 : i et 3 : 1. 20) Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le gaz mixte possède une proportion hydrogène/méthane comprise entre 2 : 3 et 3 : 2, et en ce que les propriétés de combustion du gaz mixte sont adaptées aux exigences des procédés et desdispositifs d'utilisation par une addition correspondante d'azote, de bioxyde de carbone, de méthane, de gaz ou d'air liquide, ou mélange de deux ou davantage de ces composants, éventuellement avec traitement thermique-catalytique ultérieur. i 30) Procédé suivant la revendication i, caractérisé en ce que le méthane est remplacé dans le gaz mixte par un gaz liquide.