BE333385A - - Google Patents

Description

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  "perfectionnements à la réalisation de réactions catalytiques gazeuses exothermiques."      
La présente invention concerné un   procédé   et un appareil perfectionnés pour   réaliser 1 des   réactions cataly- tiques gazeuses exothermiques, et en particulier pour la production de l'ammoniaque à partir de ses éléments. 



   Pour réaliser de semblables réactions à des   tem-   pératures élevées la pratique normale est de conserver la chaleur du système en,faisant en sorte qu'une grande partie de la chaleur disponible des produits chauds soit transmise aux matières fro,ides intervenant dans la réaction de façon 

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 que ces dernières puissent entrer dans la chambre   catalyti-   que à une température qui n' est pas fortement inférieure à celle régnant dans la masse de ;

  contact.   Jusqu'à   présent on a toujours employé à cet effet un échangeur de chaleur (constituant unaccessoire de l'appareil catalytique pro-   prement     dit),   mais suivant la présente invention on a dé- couvert qu'il est possible de supprimer cet échangeur de ' chaleur supplémentaire en faisant en sorte que la masse de contact agisse elle-même comme régénérateur ou comme source de chaleur pour tout ou sensiblement tout l'échange de cha- leur qui est nécessaire,      
La présente invention comprend également un pro- cédé pour réaliser des réactions catalytiques gazeuses exo- thermiques,

   dans lequel on fait circuler une zone de tempéra-      ture élevée dans la masse de contact et on renverse la direction de son mouvement lorsqu'elle approche de la fin de la masse de contact, en renversant le sens d'écoule- ment du gaz. L'invention comprend également un appareil perfectionné convenant pour la réalisation du procédé défi- ni ci-dessus. 



   Le schéma annexé montre une torme de réalisation du four catalytique perfectionné. L'appareil comprend une enveloppe cylindrique A, résistant à la pression, fermée à ses extrémités par des couvercles appropriés B et C dans lesquels des passages D et E sont ménagés pour les gaz. Les parois intérieures du récipient sont revêtues d'une matière calorifuge F ayant de préférence une plus grande épaisseur      vers le milieu de l'appareil et allant en s'amincissant vers les extrémités de la .paroi latérale, comme le montre le dessin, et de cette manière le passage H possède une sec- tion transversale variable, 'qui est la plus grande aux ex- 

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 trémités et la plus petite au milieu.

   L"espace H est divisé en plusieurs compartiments par des couches transversales perforées en une matière calorfiuge J et dans ces comparti- ments se place la matière catalytique K. Au milieu de l'ap- pareil est placé un enroulement de chauffage électrique L dont les bornes M et N passant , travers les parois de l'enveloppe.

   Pour la synthèse de l'ammoniaque, le fonction- nement de l'appareil se fait comme suit : 
Le compartiment à catalyseur du milieu est chauffé une température d'un degré appropriât par exemple 500    Ce)        la perte de chaleur par conduction à travers la masse de contact étant empêchée par les cloisons calorifuges per- forées situées de chaque   cote.   Un mélange froid d'azote et d'hydrogène est alors envoyé dans l'appareil dans la direc- tion de D vers E et l'appareil de chauffage est maintenu en service   jusqu'à,   ce que l'opération soit bien en train. En rencontrant la partie chaude de la masse de contact, l'azote et l'hydrogène se combinent en partie pour former de l'am- moniaque et de la chaleur est mise en liberté.

   Les gaz froids arrivant de D refroidissent' toutefois la bordure la plus rapprochée de la zone chaude et ils tendent également à em- porter dans la direction de E la chaleur produite par la réaction, de sorte que le résultat final est que la zone chaude se déplace de plus   en 'plus     vers E   et que la synthèse s'accomplit dans cette zône en   circulation '   Les gaz) qui naturellement se meuvent plus rapidement que cette zone, traversent alors la partie restante de la masse de contact et pendant ce temps ils sont soumis à, une température qui diminue continuellement.

   De   plus,   par suite de la forme de la surface qui les enveloppe, les gaz circulent plus lente-   / ) ment   versl'extrémité   de,sortie 1   et ils sont par conséquent 

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 en contact plus longtemps avec le catalyseur que ce ne serait le cas si la chambre du catalyseur était exactement cylin- drique., Le contact prolongé avec le catalyseur à une tempe- rature plus basse que celle de la zone principale de   synthè-   se tend à enrichir la teneur en ammoniaque du gaz,   c'est-à-   dire qu'on tire pleinement avantage de la puissance de syn- thétisation du catalyseur restant.

   En outre, la couche de      catalyseur absorbe à peu près toute la chaleur sensible des gaz et les produits gazeux résultants sortent par conséquent à une température relativement basse, par exemple 100  C. 



  Lorsque la zone chaude est arrivée près de l'extrémité de l'appareil, le sens de l'écoulement du gaz est alors ren- versé et l'on fait circuler la zone chaude en sens inverse vers l'autre extrémité de la chambre. En renversant de façon appropriée l'écoulement du gaz, on peut faire circuler la zone chaude en va-et-vient entre des limites quelconques tandis que le restant de la masse de contact agit comme échangeur de chaleur pour réchauffer les gaz frais et refroidir les produits résultants très   chauds...   



   Une fois mise,   en     train,   l'opération est autother-   mique, et   n'exige aucun apport extérieur de chaleur. Il peut même être à conseiller d'enlever une partie de la chaleur produite   à'   l'intérieur de la chambre et ce sera en général le cas lorsque le pourcentage d'ammoniaque formé par   synthè-   se est relativement élevé, par exemple lorsqu'il dépasse 5 %. 



  En pareil cas, l'excès de chaleur qui empêcherait la conser- vation de la température optima peut être éliminé à l'aide de moyens de refroidissement tels que des tubes refroidis par de l'eau, placés à à l'intérieur de l'appareil près des couvercles d'extrémité, qui peuvent eux-mêmes aussi être refroidis extérieurement par de l'eau. Des dispositions ap- 

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 propriées sont naturellement prises pour enregistrer la      température dans les différentes parties de l'appareil, il est à remarquer que si la masse de contact est de nature 
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 telle qu'elle ne transmet la chaleur que très1 lentement} les cloisons calorifuges J peuvent être supprimées, mais avec les catalyseurs de nature métallique on constatera que leur emploi est indispensable. 



   La présente invention ne porte pas d'une manière générale sur le renversement périodique de l'écoulement, mais elle concerne en particulier des procédés et des ap- pareils dans lesquels le renversement périodique de   l'écau-   lement permet de supprimer l'échangeur de chaleur du genre usuel en produisant tout (ou sensiblement tout) l'échange de chaleur dans la masse de contact même. 



   -:- REVENDICATIONS -:- 
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 r:==: 000: :- 
1.- Procédé pour réaliser des réactions   catalyti-   ques gazeuses exothermiques)dans lequel tout ou sensible- ment tout l'échange de chaleur nécessaire est effectué dans le catalyseur même. 



   2.- Procédé pour réaliser des réactions catalyti- ques gazeuses   exothermiques,   dans lequel on oblige une zone de température élevée à circuler dans la masse de con- tact.

Claims (1)

1. 3.'- Procédé suivant la revendication 2, dans le- quel lors que la zone chaude s'approche de l'extrémité de la masse de contact, le sens de son mouvement est renversé par suite du renversement du sens d'écoulement du gaze.

   4.,- Procédé pour réaliser des réactions catalyti- ques gazeuses exothermiques, sans échangeur de chaleur ordi- <Desc/Clms Page number 6> naire ou avec refroidissement, dans lequel les gaz froids qui arrivent sont envoyés à travers une masse de catalyseur con- tenant de la chaleur disponible,ensuite à travers une zone chaude du catalyseur et finalement à travers une nouvelle masse de catalyseur à laquelle une grande partie de la cha- leur disponible est cédée, tandis que lorsque les premiè- res parties du catalyseur se sont refroidies et que les der- nières parties sont devenues suffisamment chaudes,

   on ren- verse le sens d'écoulement du gaz de façon que les condi- tions soient de nouveau favorables pour la réaction cataly- tique.' 5.- Procédé de production synthétique de l'ammo- niaque par vole catalytique à partir de l'azote et de l'hydro- gène, dans lequel la masse de matière catalytique elle-même agit comme échangeur de chaleur, pratiquement sans emploi d'un échangeur de chaleur ordinaire, par le fait qu'on obli- ge une zone chaude a se déplacer dans la masse du catalyseur, dans le but décrit.

   6.- Procédé pour réaliser des réactions catalytl- ques gazeuses exothermiques, dans lequel tout ou sensible- ment tout l'échange de chaleur entre les produits chauds et les matières froides intervenant dans la réaction a lieu par l'intermédiaire de la masse de contact, par le fait qu'on oblige les matières de la réaction à circuler dans une zone , de réaction chaude et ensuite avec une vitesse moindre à travers une zone plus froide ayant une section transversale de plus grande étendue.

   7.- Appareil pour réaliser des réactions eataly- tiques gazeuses exothermiques, dans lequel l'espace réservé au catalyseur est rétréci en son milieu ou près de son mi- lieu et dans lequel on a disposé des moyens de provoquer le renversement de l'écoulement du gaz, dans le but décrit. <Desc/Clms Page number 7>

   8.- Appareil suivant la revendication 7, dans le- quel le rétrécissement est produit par une variation d'é- paisseur du revêtement calorifuge.

   9.- Appareil suivant la revendication 8, divisé en compartiments par des cloisons transversales perforées en une matière calorifuge.

   10.- Appareil suivant la revendication 9, compor- tant un moyen de chauffer le compartiment du milieu, 11.- Appareil suivant la revendication 10, com- portant un moyen de refroidir les compartiments d'extrémité.

   12.- Appareil suivant la revendication 7, ou 8, ou 9, ou 10 ou 11, convenant pour la synthèse de l'ammonia- que.