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WO2004041425B1 - Reacteur a chauffage electrique pour le reformage en phase gazeuse - Google Patents

Reacteur a chauffage electrique pour le reformage en phase gazeuse

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Publication number
WO2004041425B1
WO2004041425B1 PCT/CA2003/001689 CA0301689W WO2004041425B1 WO 2004041425 B1 WO2004041425 B1 WO 2004041425B1 CA 0301689 W CA0301689 W CA 0301689W WO 2004041425 B1 WO2004041425 B1 WO 2004041425B1
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WO
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gas
reaction chamber
electrodes
reactor
lining
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/CA2003/001689
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English (en)
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WO2004041425A1 (fr
Inventor
Raynald Labrecque
Claude B Laflamme
Michel Petitclerc
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hydro Quebec
Original Assignee
Hydro Quebec
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Filing date
Publication date
Application filed by Hydro Quebec filed Critical Hydro Quebec
Priority to CA2504901A priority Critical patent/CA2504901C/fr
Priority to AU2003275881A priority patent/AU2003275881A1/en
Priority to US10/533,805 priority patent/US20060124445A1/en
Publication of WO2004041425A1 publication Critical patent/WO2004041425A1/fr
Publication of WO2004041425B1 publication Critical patent/WO2004041425B1/fr
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Abstract

La présente invention a pour objet un réacteur électrique (8) pour le re formage, en présence d'un gaz oxydant, d'un gaz comprenant au moins un hydrocarbure, et/ ou au moins un composé organique, comportant des atomes de carbone et d' hydro­gène ainsi qu'au moins hétéroatome. Ce réacteur comporte: une enceinte, une chambre de réaction munie d'au moins deux électrodes (2,4) comprenant au moins un matériau de garnissage conducteur (7) isolé électriquement de la paroi métallique de l'enceinte, au moins une alimentation (la) en gaz à reformer, au moins une alimentation en gaz oxydant (la) , au moins une sortie pour les gaz issus du reformage (lb) et une source électrique (13) permettant la mise sous tension des électrodes (2,4) et résultant dans la génération d'un flux électro­nique dans la garnissage conducteur (7) entre les électrodes et dans le chauffage dudit garnissage (7).

Claims

86REVENDICATIONS MODIFIEES[reçues par le Bureau international le 05 mai 2004 (05.05.04); revendications originales 1-73 remplacées par les revendications modifiées 1-75 (19 pages)]REVENDICATIONS
1. Réacteur électrique pour le reformage, en présence d'un gaz oxydant, d'un gaz comprenant au moins un hydrocarbure, éventuellement substitué, et/ou au moins un composé organique, éventuellement substitué, comportant des atomes de carbone et d'hydrogène ainsi qu'au moins un hétéroatome ; ledit réacteur comportant :
- une enceinte;
- une chambre de réaction munie d'au moins deux électrodes et située à l'intérieur de l'enceinte, ladite chambre de réaction comprenant au moins un matériau de garnissage conducteur et définissant en tout ou en partie un catalyseur de reformage, le garnissage en question étant isolé électriquement de la paroi métallique de l'enceinte de manière à éviter tout court-circuit ; au moins une alimentation en gaz à reformer ; au moins une alimentation en gaz oxydant, distincte ou non de l'alimentation en gaz à reformer ;
- au moins une sortie pour les gaz issus du reformage ; et une source électrique permettant la mise sous tension des électrodes et résultant dans la génération d'un flux électronique dans le garnissage conducteur entre les électrodes ; et éventuellement au moins un apport de chaleur dans le garnissage, optionnellement résultant de préférence de la génération du flux électronique dans le garnissage.
2. Réacteur électrique pour le reformage, en présence d'un gaz oxydant, d'un gaz comprenant au moins un hydrocarbure, éventuellement substitué, et/ou au moins un composé organique, éventuellement substitué, comportant des atomes de carbone et d'hydrogène ainsi qu'au moins un hétéroatome ; ledit réacteur comportant :
- • une enceinte; 87
- une chambre de réaction munie d'au moins deux électrodes et située à l'intérieur de l'enceinte, ladite chambre de réaction comprenant au moins un matériau de garnissage conducteur et définissant en tout ou en partie un catalyseur de reformage, le garnissage en question étant isolé électriquement de la paroi métallique de l'enceinte de manière à éviter tout court-circuit ; au moins une alimentation en gaz à reformer ;
- au moins une alimentation en gaz oxydant, distincte ou non de l'alimentation en gaz à reformer ;
- au moins une sortie pour les gaz issus du reformage ; et
- une source électrique permettant la mise sous tension des électrodes et résultant dans la génération d'un flux électronique dans le garnissage conducteur entre les électrodes, ledit garnissage définissant un catalyseur à base de fer ou d'un alliage de fer ; et éventuellement
- au moins un apport de chaleur dans le garnissage, optionnellement résultant de préférence de la génération du flux électronique dans le garnissage.
3. Réacteur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la chambre de réaction est de forme parallélépipédique ou cylindrique.
4. Réacteur selon la revendication 1, 2 ou 3, dans lequel au moins une des électrodes est de type creuse et elle constitue le port d'entrée du gaz à reformer.
5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel au moins une des électrodes est de type creuse et elle constitue un conduit d'alimentation en gaz à reformer et en gaz oxydant.
6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel au moins une des électrodes est de type creuse et elle constitue la sortie des gaz résultant du reformage. 88
7. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel au moins deux des électrodes sont situées face à face.
8. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant au moins deux électrodes métalliques constituées chacune d'une tubulure et d'un disque creux perforé, ledit disque est situé à l'extrémité du tube débouchant dans la chambre de réaction et il est en contact avec le garnissage de la chambre de réaction pour assurer l'alimentation en courant électrique du garnissage et son échauffement par effet Joule.
9. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 8, dans lequel le matériau de garnissage conducteur est choisi dans le groupe constitué par les éléments du groupe VIII de la classification périodique (numérotation CAS) et les alliages contenant au moins un desdits éléments, de préférence le garnissage est choisi dans le groupe constitué par au moins 80 % d'un ou de plusieurs desdits éléments du groupe VIII, plus préférentiellement encore dans le groupe constitué par le fer, le nickel, le cobalt, et les alliages contenant au moins 80 % d'un ou plusieurs de ces éléments, plus avantageusement encore le garnissage est choisi dans le groupe constitué par les aciers au carbone.
10. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 8, dans lequel le garnissage est constitué de billes et/ou de fils à base d'au moins un élément du groupe VIII ou d'au moins un oxyde métallique, de préférence à base de fer ou d'acier.
11. Réacteur selon la revendication 2, dans lequel le garnissage est constitué de billes et/ou de fils à base de fer ou d'acier.
12. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, dans lequel matériau possède à l'état dense une résistivité électrique à 20 °C qui est de préférence comprise entre 50 x l0"9 et 2.000 x 10"9 ohm-m, plus 89
préférentiellement comprise entre 60 x l0"9 et 500 x lO"9 ohm-m, et plus préférentiellement encore comprise entre 90 x 10"9 et 200 x 10"9 ohm-m.
13. Réacteur selon la revendication 9, dans lequel le garnissage est constitué d'éléments du matériau conducteur sous une forme choisie dans le groupe constitué par les pailles, les fibres, les limailles, les frittes, les billes, les clous, les fils, les filaments, les laines, les tiges, les boulons, les écrous, les rondelles, les copeaux, les poudres, les grains, les granules et les plaques perforées.
14. Réacteur selon la revendication 13, dans lequel le matériau de garnissage est constitué au moins partiellement par des plaques perforées et le pourcentage surfacique des ouvertures dans la plaque est compris entre 5 et 40 %, et plus préférentiellement encore entre 10 et 20 %.
15. Réacteur selon la revendication 13, dans lequel le matériau de garnissage est de la laine d'acier doux.
16. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 8 à 15, dans lequel le matériau de garnissage est préalablement traité pour en accroître au moins une des caractéristiques suivantes :
- la surface spécifique ;
- la pureté ; et l'activité chimique.
17. Réacteur selon la revendication 16, dans lequel le traitement préalable est un traitement à l'acide minéral et/ou un traitement thermique.
18. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 13 à 17, dans lequel le garnissage conducteur est constitué de fibres ayant un diamètre caractéristique compris entre 25 micromètres et 5 mm, plus préférentiellement encore entre 40 micromètres et 2,5 mm, et plus préférentiellement encore 50 micromètres et 1 mm, ainsi qu'une longueur supérieure à 10 fois son diamètre caractéristique, 90
plus préférentiellement supérieure à 20 fois son diamètre caractéristique et plus préférentiellement encore supérieure à 50 fois son diamètre caractéristique.
19. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 18, dans lequel le garnissage conducteur définit un milieu poreux présentant une surface volumique de plus de 400 m2 de surface exposée par m de la chambre de réaction, de préférence de plus de 1.000 m2/m3, plus préférentiellement encore de plus de 2.000 m2/m3.
20. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel au moins un conduit d'alimentation en gaz à reformer est positionné perpendiculairement à la direction du flux électronique créé entre les électrodes.
21. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 20, dans lequel la chambre de réaction est de forme cylindrique et au moins un des conduits d'alimentation en mélange gazeux, constitué du gaz à reformer et/ou du gaz oxydant, est positionné tangentiellement à la paroi cylindrique de la chambre de réaction.
22. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 21, dans lequel au moins une des sorties des gaz obtenus par reformage est positionnée dans la chambre de réaction à l'opposée de l'alimentation en gaz.
23. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 22, dans lequel la source électrique est constituée par un transformateur de courant dans le cas d'une alimentation électrique de type courant alternatif (AC) ou d'un redresseur de courant dans le cas d'une alimentation électrique de type courant continu (DC), laquelle source électrique est d'une puissance calculée selon les besoins énergétiques des réactions de reformage concernées et ladite source électrique devant fournir une intensité de courant minimum calculée par l'équation suivante : 91 lminimum = λ • F (lθ)
dans laquelle : lminimum est le courant minimum à appliquer, exprimé en A ; λ est un paramètre qui dépend de la géométrie du réacteur, du type de garnissage, des conditions de fonctionnement et du gaz à reformer; et F est le débit molaire du gaz à reformer, exprimé en mole de gaz à reformer / seconde,
le paramètre λ est établi expérimentalement en faisant varier le courant à l'aide d'une source à intensité variable (AC ou DC) et aussi en faisant varier le débit de gaz à reformer.
24. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 23, dans lequel le garnissage conducteur présente un indice de porosité compris entre 0,50 et 0,98, plus préférentiellement compris entre 0,55 et 0,95, et plus préférentiellement encore entre 0,60 et 0,90.
25. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 24, dans lequel le temps de séjour des réactifs est de préférence supérieur à 0,1 seconde, plus préférentiellement supérieur à 1 seconde, et plus préférentiellement encore supérieur à 3 secondes.
26. Réacteur selon la revendication 24 ou 25, dans lequel le garnissage est constitué d'une laine faite de fils d'acier mélangés avec des matériaux de forme sphérique tels des billes faites d'acier.
27. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 26, dans lequel la chambre de réaction contient, en plus du garnissage conducteur, des matériaux non conducteurs et/ou semi-conducteurs et/ou isolant électriquement, tels que les céramiques et l'alumine, ces derniers étant adéquatement disposés dans la 92 chambre de réaction de manière à ajuster la résistance électrique globale du garnissage.
28. Réacteur selon la revendication 8, dans lequel au moins une électrode est de type perforée présentant un diamètre d'ouverture de plus de 25 micromètres, les trous étant préférentiellement réparties uniformément suivant une densité d'au plus 100 000 ouvertures par cm2 de surface d'électrode.
29. Réacteur selon la revendication 28, dans lequel les trous sont tels que la perte de charge due au passage du gaz au travers de l'électrode ou des électrodes n'excède pas 0,1 atmosphère.
30. Réacteur selon la revendication 28 ou 29, dans lequel les ouvertures sont réparties sur la surface de l'électrode perforée de façon à assurer une diffusion uniforme des gaz au travers de la chambre de réaction.
31. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 28 à 30, dans lequel la taille des ouvertures augmente dans le sens radial de l'électrode ou des électrodes perforée(s).
32. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 31, dans lequel une ou plusieurs des électrodes est telle que sa face exposée au garnissage est munie de protubérances et/ou de saillies, lesquelles sont de préférence de forme conique et plus préférentiellement encore sous fonne d'aiguille.
33. Réacteur selon la revendication 32, dans lequel les protubérances et/ou les saillies sont telles que leur densité d'espacement correspond, dans un mode préférentiel, à plus de 0,5 unité par cm2 d'électrode.
34. Réacteur selon la revendication 32 ou 33, dans lequel la longueur des protubérances et/ou des saillies peut varier entre 0,001 et 0,1 fois le la longueur du garnissage de la chambre de réaction, et la largeur de ces protubérances et/ou 93 de ces saillies peut varier entre 0,001 et 0,1 fois le diamètre du disque de l'électrode.
35. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 32 à 34, dans lequel les saillies sont de forme conique.
36. Réacteur selon la revendication 35, dans lequel le rapport hauteur du cône sur diamètre du cône est d'au moins 1, de préférence ce rapport est supérieur à 5 et plus préférentiellement encore ledit rapport est supérieur à 10.
37. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 36, dimensiomié de façon à constituer un réacteur de type compact.
38. Procédé électrique pour le reformage de gaz consistant à faire réagir le gaz à reformer en présence d'au moins un gaz oxydant, dans un réacteur électrique de reformage selon l'une quelconque des revendications 1 à 37.
39. Procédé électrique selon la revendication 38, comprenant au moins les étapes suivantes de : a) préparation, à l'intérieur ou à l'extérieur du réacteur de reformage, d'un mélange du gaz à reformer et du gaz oxydant ; b) mise en contact du mélange obtenu dans l'étape a) avec le garnissage de la chambre de réaction, de préférence par passage dans une électrode creuse ; c) application d'un flux électronique ppur la mise sous tension des électrodes de la chambre de réaction ; d) chauffage du garnissage dudit réacteur par le flux électronique à une température permettant la transformation catalytique dudit mélange gazeux ; et e) récupération du mélange de gaz issu du reformage, de préférence par passage dans une autre électrode creuse.
40. Procédé électrique selon la revendication 39, dans lequel les étapes c) et d) sont réalisées avant l'étape b).
41. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 40, dans lequel le garnissage de la chambre de réaction est préchauffée avant l'alimentation en gaz à reformer et en gaz oxydant, à une température comprise entre 300 °C et 1.500 °C, sous atmosphère inerte tel que l'azote, par la réalisation préalable de l'étape c).
42. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 41, dans lequel le gaz à reformer est constitué d'au moins un des composés du groupe constitué par les hydrocarbures de Ci à Cι2, éventuellement substitués notamment par les groupements suivants : alcool, acide carboxylique, cétone, époxy, éther, peroxyde, amino, nitro, cyanure, diazo, azoture, oxime, et halogénures tels que fluoro, bromo, chloro, et iodo, lesquels hydrocarbures étant ramifiés, non ramifiés, linéaires, cycliques, saturés, insaturés, aliphatiques, benzéniques et aromatiques, et présentant de préférence un point d'ébullition inférieur à 200 °C, plus préférentiellement un point d'ébullition inférieur à 150 °C, et plus préférentiellement encore un point d'ébullition inférieur à 100 °C.
43. Procédé électrique selon la revendication 42, dans lequel les hydrocarbures sont choisis dans le groupe constitué par les composés : méthane, éthane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, nonane, décane, undécane, dodécane, chacun de ces composés étant linéaire ou ramifié, y compris les mélanges d'au moins deux de ces composés.
44. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 41, dans lequel le gaz à reformer est un gaz naturel.
45. Procédé électrique selon la revendication 44, dans lequel le gaz à reformer est un gaz naturel contenant initialement du soufre et ayant déjà subi au 95
préalable un traitement pour enlever le soufte, de préférence de manière à réduire avantageusement la teneur en soufre en deçà de 0,4 %, plus avantageusement en deçà de 0,1 %, et plus avantageusement encore en deçà de 0,01 %, les pourcentages étant exprimés en volume.
46. Procédé électrique selon Tune quelconque des revendications 38 à 45, dans lequel une partie ou la totalité du garnissage réagit avec le soufre présent dans le gaz à reformer et la partie du garnissage ainsi utilisée est nommée garnissage sacrificiel.
47. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 46, dans lequel le gaz à reformer est un biogaz, provenant notamment de la fermentation de diverses matières organiques, lequel biogaz est constitué préférentiellement de 35 à 70 % de méthane, de 35 à 60 % de gaz carbonique, de 0 à 3 % d'hydrogène, de 0 à 1 % d'oxygène, de 0 à 3 % d'azote, de 0 à 5 % de gaz divers (hydrogène sulfuré, ammoniac, etc.) et de vapeur d'eau.
48. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 47, dans lequel le gaz à reformer est un gaz naturel constitué de 70 à 99 % de méthane, accompagné de 0 à 10 % d'éthylène, de 0 à 25 % d'ethane, de 0 à 10 % de propane, de 0 à 8 % de butane, de 0 à 5 % d'hydrogène, de 0 à 2 % de monoxyde de carbone, de 0 à 2 % d'oxygène, de 0 à 15 % d'azote, de 0 à 10 % de dioxyde de carbone, de 0 à 2 % d'eau, de 0 à 3 % d'un ou plusieurs hydrocarbures de C5 à 2 et des traces d'autres gaz.
49. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 48, dans lequel le gaz oxydant est constitué d'au moins un gaz choisi dans le groupe constitué par le dioxyde de carbone, le monoxyde de carbone, l'eau, l'oxygène, les oxydes d'azote tel que NO, N20, N205, N02, N03, N2O3, et par les mélanges d'au moins deux de ces composants, de préférence les mélanges de dioxyde de carbone et d'eau. 96
50. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 49, dans lequel le gaz à reformer est constitué d'au moins un des composés du groupe constitué par les composés organiques de structure moléculaire dont les éléments constitutifs sont le carbone et l'hydrogène, ainsi qu'un ou plusieurs hétéroatomes tels que l'oxygène et l'azote, pouvant comprendre avantageusement un ou plusieurs groupements fonctionnels choisis dans le groupe constitué par les alcools, les éthers, les éther-oxydes, les phénols, les aldéhydes, les cétones, les acides, les aminés, les amides, les nitriles, les esters, les oxydes, les oximes et présentant de préférence un point d'ébullition inférieur à 200 °C, plus préférentiellement un point d'ébullition inférieur à 150 °C, et plus préférentiellement encore un point d'ébullition inférieur à 100 °C.
51. Procédé selon la revendications 50, dans lequel les composés organiques sont du méthanol et/ou de l'éthanol.
52. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 51, dans lequel le gaz à reformer peut également contenir un ou plusieurs des gaz du groupe constitué par l'hydrogène, l'azote, l'oxygène, la vapeur d'eau, le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, et les gaz inertes du groupe VIIIA de la classification périodique (numérotation CAS), ou les mélanges d'au moins deux de ces derniers.
53. Procédé selon l'une quelconque des revendications 38 ou 52, dans lequel le mélange de gaz alimenté dans la chambre de réaction contient moins de 5 % en volume d'oxygène.
54. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 53 dans lequel le mélange du gaz à reformer et du gaz oxydant est constitué de 25 à 60 % de méthane, de 0 à 75 % de vapeur d'eau et de 0 à 75 % de dioxyde de carbone, de préférence de 30 à 60 % de méthane, de 15 à 60 % de vapeur d'eau, et de 10 à 60 % de dioxyde de carbone, et plus préférentiellement encore de 35 à 97
50 % de méthane et de 20 à 60 % de vapeur d'eau et de 10 à 50 % de dioxyde de carbone.
55. Procédé électrique selon la revendication 54, dans lequel le mélange de gaz à reformer et de gaz oxydant est constitué, dans un mode préférentiel, d'environ 39,0 % de méthane, et le gaz oxydant est constitué d'environ 49,0 % de vapeur d'eau et d'environ 12,0 % de dioxyde de carbone.
56. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 55, dans lequel le rapport molaire atomique carbone/oxygène dans le mélange de gaz alimenté dans la chambre de réaction est compris entre 0,2 et 1,0, de préférence ce rapport est compris entre 0,5 et 1,0, et plus préférentiellement encore ledit rapport est compris entre 0,65 et 1,0.
57. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 56, dans lequel l'étape c) est réalisée par utilisation d'un courant alternatif (AC) ou continu (DC) modulé en fonction du niveau de température à maintenir dans le réacteur, de préférence en continu en évitant les arrêts et en appliquant que des changements modérés à l'intensité du courant.
58. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 57, dans lequel les étapes b), c) et d) sont réalisées à un niveau de température se situant entre 300 et 1.500°C, de préférence dans une gamme se situant entre 600 et 1.000°C, et plus préférentiellement encore dans une gamme se situant entre 700 et 900 °C.
59. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 58, dans lequel les étapes b), c) et d) sont réalisées à une pression dans la chambre de réaction qui est supérieure à 0,001 atmosphère et qui est de préférence comprise entre 0,1 et 50 atmosphères, et qui est plus préférentiellement encore comprise entre 0,5 et 20 atmosphères. 98
60. Procédé électrique selon la revenαication 3 y, αans lequel le profil de pression est maintenue constant dans la chambre de réaction pendant le reformage.
61. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 60, réalisé en continu.
62. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 61, dans lequel la réaction de reformage est catalysée par des micro-arcs sautant entre les particules du garnissage ou par des sites activés à la surface des particules de garnissage par l'accumulation de charges et/ou par le passage de courant électrique.
63. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 60, réalisé en discontinu par période d'au moins 30 minutes.
64. Procédé électrique selon la revendication 63, dans lequel le garnissage est remplacé entre deux périodes de mise en œuvre.
65. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 64, dans lequel le garnissage conducteur présente un indice de porosité compris entre 0,50 et 0,98, plus préférentiellement compris entre 0,55 et 0,95, et plus avantageusement encore enfre 0,60 et 0,90.
66. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 65, dans lequel le temps de séjour des réactifs est de préférence supérieur à 0,1 seconde, plus préférentiellement supérieur à 1 seconde, et plus préférentiellement encore supérieur à 3 secondes.
67. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 66, dans lequel pour au moins une des électrodes, les perforations sont réparties uniformément avec une densité correspondant à au plus 100.000 ouvertures par 99 cm2 de surface d'électrode et lesdites ouvertures sont telles que la perte de charge due au passage du gaz au travers de l'électrode ou des électrodes n'excède pas 0,1 atmosphère.
68. Procédé électrique pour le reformage d'hydrocarbures et/ou de composés organiques, consistant à faire réagir ces derniers en présence d'un gaz oxydant (de préférence en présence de vapeur d'eau et/ou de gaz carbonique et/ou autres gaz), dans une chambre de réaction contenant :
1) un garnissage conducteur à base de métaux définissant un milieu poreux présentant une surface volumique de plus de 400 m2 de surface exposée par m de la chambre de réaction, ce garnissage servant à la fois de médium de chauffage et de milieu de catalyse ; et
2) deux électrodes métalliques constituées chacune d'une tubulure et d'un disque creux perforé en contact avec le garnissage pour réaliser l'alimentation du courant électrique requis pour le chauffage de ce garnissage par effet Joule et pour aider à la catalyse par mouvements d'électrons ; comprenant les étapes suivantes : a) mélange des hydrocarbures et/ou les composés organiques et le gaz oxydant ; b) introduction du mélange de l'étape a) dans la chambre de réaction par injection dans une des électrodes ; c) mise en contact du mélange de l'étape a) avec le garnissage ; d) application d'un flux électronique pour la mise sous tension des électrodes de la chambre de réaction ; e) chauffage du garnissage par le flux électronique et production d'un mouvement d'électrons permettant d'aider à la catalyse, par l'alimentation d'un courant électrique par les deux électrodes, ce courant étant tel qu'il passe directement dans le garnissage ; et f) évacuation et récupération du gaz du réacteur par passage dans l'autre électrode. 100
69. Procédé électrique selon la revendication 68 pour le reformage du méthane, consistant à faire réagir ce dernier en présence de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, dans une chambre de réaction d'un volume disponible de 322 cm3 contenant :
1) un garnissage conducteur constitué de 50 g de laine d'acier définissant un milieu poreux, lequel milieu est constitué d'une alternance de couches de ladite laine d'acier compactées d' approximativement 1 cm chacune ; et
2) deux électrodes métalliques fabriquées en acier au carbone constituées chacune d'une tubulure d'une longueur d'environ 30,48 cm et d'un disque creux d'un diamètre d'environ 6,35 cm, lequel disque est perforé, muni de saillies de manière à assurer un bon contact avec le garnissage ; comprenant les étapes suivantes : a) mélange des réactifs gazeux, lesquels sont le méthane, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, suivant des concentrations respectives d'environ 39 %, 12 % et 49,0 % ; b) introduction du mélange de l'étape a) dans la chambre de réaction par injection dans l'électrode d'entrée ; c) mise en contact du mélange de l'étape a) avec le garnissage ; d) application d'un flux électronique pour la mise sous tension des électrodes de la chambre de réaction, lequel flux est obtenu par un courant électrique continu d'une intensité d'environ 150 ampères ; e) chauffage du garnissage par le flux électronique à une température d'environ 780 °C et production d'un mouvement d'électrons permettant d'aider à la catalyse, par l'alimentation d'un courant électrique par les deux électrodes, ce courant étant tel qu'il passe directement dans le garnissage ; et f) évacuation et récupération de gaz du réacteur par passage dans l'électrode de sortie, lequel gaz est constitué d'hydrogène, de monoxyde de carbone, d'oxygène, de méthane et de dioxyde de carbone, suivant des concentrations respectives d'environ 69 %, 28 %, 0,4 %, 1,7 % et 0,9 %, établies sur une base anhydre et normalisée. 101
70. Procédé électrique pour le reformage d'hydrocarbures et ou de composés organiques, consistant à faire réagir ces derniers en présence d'un gaz oxydant (de préférence en présence de vapeur d'eau et/ou de gaz carbonique et/ou autres gaz), dans une chambre de réaction contenant :
1) un garnissage conducteur à base de métaux définissant un milieu poreux présentant une surface volumique de plus de 400 m2 de surface exposée par m de la chambre de réaction, ce garnissage servant à la fois de médium de chauffage et de milieu de catalyse ; et
2) deux électrodes métalliques constituées chacune d'un disque plein en contact avec le garnissage pour réaliser l'alimentation du courant électrique requis pour le chauffage de ce garnissage par effet Joule et pour aider à la catalyse par mouvements d'électrons ; comprenant les étapes suivantes : a) de mélange les hydrocarbures et/ou les composés organiques et le gaz oxydant ; b) d'introduction dans la chambre de réaction du mélange de l'étape a) par injection au niveau des ouvertures radiales ou tangentielles de la chambre de réaction; c) de mise en contact du mélange de l'étape a) avec le garnissage ; d) d'application d'un flux électronique pour la mise sous tension des électrodes de la chambre de réaction ; e) de chauffage du garnissage par le flux électronique et production d'un mouvement d'électrons permettant d'aider à la catalyse par l'alimentation d'un courant électrique par les deux électrodes, ce courant étant tel qu'il passe directement dans le garnissage ; et f) d'évacuation et de récupération de gaz du réacteur par écoulement axial, tangentiel ou radial à l'aide d'ouvertures axiales, radiales ou tangentielles.
71. Procédé électrique selon la revendication 70 pour le reformage du méthane, consistant à faire réagir ce dernier en présence de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, dans une chambre de réaction d'un volume disponible de 26,5 litres contenant : 102
1) un garnissage conducteur constitué de filaments d'acier définissant un milieu poreux, lequel milieu est constitué desdits filaments dont chacun est d'une longueur d'environ 1 cm et d'un diamètre d'environ 0,5 mm ; et
2) deux électrodes métalliques fabriquées en acier au carbone constituées chacune .d'une tige d'une longueur d'environ 50 cm et d'un disque d'un diamètre d'environ 15 cm, lequel disque est muni de saillis de manière à assurer un bon contact avec le garnissage ; comprenant les étapes suivantes : a) mélange des réactifs gazeux, lesquels sont le méthane, le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau, suivant des concentrations respectives d'environ 39 %, 12 % et 49,0 % ; b) introduction dans la chambre de réaction du mélange de l'étape a) par injection au niveau des ouvertures radiales d'entrée et/ou tangentielles de la chambre de réaction, lesquelles sont situées au début de la chambre de réaction ; c) mise en contact du mélange de l'étape a) avec le garnissage ; d) application d'un flux électronique pour la mise sous tension des électrodes de la chambre de réaction, lequel flux est obtenu par un courant électrique continu d'une intensité d'environ 500 ampères ; e) chauffage de garnissage par le flux électronique à une température d'environ 780 °C et production d'un mouvement d'électrons permettant d'aider à la catalyse, par l'alimentation d'un courant électrique par les deux électrodes, ce courant étant tel qu'il passe directement dans le garnissage ; et f) évacuation et récupération du gaz du réacteur par passage dans les ouvertures radiales de sortie, lesquelles sont situées à la fin de la chambre de réaction, et lequel gaz est constitué d'hydrogène, de monoxyde de carbone, d'oxygène, de méthane et de dioxyde de carbone, suivant des concentrations respectives d'environ 69 %, 28 %, 0,4 %, 1,7 % et 0,9 %, établies sur une base anhydre et normalisée.
72. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 68 à 71, dans lequel le temps de séjour des réactifs est de préférence supérieur à 103
0,1 seconde, plus préférentiellement supérieur à 1 seconde, et plus préférentiellement encore supérieur à 3 secondes.
73. Utilisation d'un ou plusieurs réacteurs électriques selon l'une quelconque des revendications 1 à 37 pour :
(i) la production de gaz de synthèse servant notamment à la fabrication de méthanol, et préférentiellement pour les implantations présentant une consommation électrique de 1 à 5 MW ;
(ii) la valorisation en énergie et/ou en produits chimiques du biogaz généré par les lieux d'enfouissement sanitaire ;
(iii) la production d'hydrogène pour des applications de combustibles reliés au transport routier, à titre d'exemple pour alimenter les automobiles et les autobus ; et
(iv) la production d'hydrogène pour des applications dites portables ou stationnaires, à titre d'exemple pour l'alimentation des piles à combustible destinées aux résidences et aux véhicules routiers.
74. Procédé électrique selon l'une quelconque des revendications 38 à 72 servant pour :
(i) la production de gaz de synthèse servant notamment à la fabrication de méthanol, et préférentiellement pour les implantations présentant une consommation électrique de 1 à 5 MW ;
(ii) la valorisation en énergie et/ou en produits chimiques du biogaz généré par les lieux d'enfouissement sanitaire ;
(iii) la production d'hydrogène pour des applications de combustibles reliés au transport routier, à titre d'exemple pour l'alimentation des automobiles et des autobus ; et
(iv) la production d'hydrogène pour des applications dites portables ou stationnaires, à titre d'exemple pour l'alimentation des piles à combustible destinées aux résidences et aux véhicules routiers. 104
75. Utilisation du procédé selon l'une quelconque des revendications 38 à 72 pour la désulfuration des gaz contenant du soufre.
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