Natural gaschemical upgrading by " chloropyrolysis " of methyl chloride
Valorisation chimique du gaz naturel par chloropyrolyse du chlorure de méthyle
Résumé
This work is about methane chemical upgrading, a major component in natural gas. Its aim is to obtain, from this latter, sorne. C2 hydrocarbons such as vinyl chloride, ethylene and acetylene. In a first step, methane is converted into a more reactive compound, methyl chloride, using any weil known process of the art. Then, methyl chloride is pyrolysed with molecular chlorine (« chloropyrolysis ») Onder atmospheric pressure, at around 1000 °C, a residence time about ten milliseconds and an initial ratio [Cl2]/[CH3CI] below 0,2. The chosen reactor is an annular cylindrical reactor followed by an annular quenching zone. This reactor is distinguished by a high ratio surface 1 volume which allows an efficient heat exchange. In these conditions, it is possible to obtain a conversion near 30 % with a selectivity into upgradable hydrocarbons C2 (C2H3Cl + C2H4 + C2H2) around 40 %. It seems that molecular chlorîne plays the role of a real inductor in the reaction and it doesn't add any new chemical elements to the C/H/Cl reactional system. On the other hand, its presence in the reactor involves the fonnation of an undesirable compound, methylene èhloride, as weil as the . fonnation of products from this latter. The theorical analysis of the reaction and the detailed review of literature led to the construction of a kinetic model of 504 elementary steps involving 99 species. This one was compared with experimental results on sorne wide operational domains and so, it was validated. Simulations establish the main channels of fonnation and consumption of reagents and observed products.
Ce travail concerne la valorisation chimique du méthane, principal constituant du gaz naturel. Son but est d'obtenir, à partir de ce dernier, des composés C2 comme le chlorure de vinyle, l'éthylène ou encore l'acétylène. Le méthane est d'abord transformé en un composé plus réactif, le chlorure de méthyle selon des procédés parfaitement définis et maîtrisés. Le chlorure de méthyle est ensuite pyrolysé en présence de dichlore ("chloropyrolyse ") sous la pression atmosphérique, à une température proche de 1 000?C, un temps de passage de l'ordre de la dizaine de millisecondes et un rapport initial [CI2]/[CH3CI] inférieur à 0,2. Le réacteur utilisé est de géométrie annulaire et est suivi d'une trempe indirecte de même géométrie. Il présente un grand rapport surface / volume favorisant les échanges de chaleur. Dans ces conditions, il est possible d'obtenir une conversion proche de 30 % accompagnée d'une sélectivité en dérivés C2 valorisables (C2H3CI + C2H4+ C2H2) de l'ordre de 40 %. Le dichlore se révèle être un inducteur efficace de la réaction et il n'ajoute pas de nouvel élément chimique au système réactionnel C/H/CI. En revanche, sa présence entraîne la formation d'un composé parasite, le chlorure de méthylène et des produits dérivés de ce dernier. A partir de l'analyse théorique de la réaction et de la revue détaillée de la littérature, un mécanisme comportant 504 processus élémentaires impliquant 99 espèces a été élaboré. Ce dernier a été confronté aux résultats , expérimentaux sur de larges domaines opératoires et validé. Les simulations nous permettent d'établir les principales voies de formation et de disparition des réactifs et des produits suivis expérimentalement.
Domaines
Sciences de l'ingénieur [physics]| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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