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Appareillage et dispositifs pour Inexécution de synthèses gazeuses par catalyse sous pression et tempéra:- ture élevées,
Depuis que la production synthétique de l'ammoniac a pris un développement industriel important, de nombreux systèmes ont été imaginés pour soumettre les gaz réaction-; nels, sous pression et température; élevées, à Inaction des agents catalytiques, La découverte récente de la possi-; bilité d'obtenir également, par des procédés synthétiques analogues, le méthanol ainsi que des composes oxygénés organiques dérivés de' la induction des oxydes de carbone, doit forcément entraîner la construction de nombreuses installations du méme genre.
Mais celles qui ont été réa- lisées jusquici présentent de nombreux Inconvénients tant en e qui concerne les frais d' installation que les difficultés de manipulation, de réglage et, en général, de fonctionnement,
La présente invention a pour objet un appareillage d'ensemble et des dispositifs de détail qui ont été spé- cialement étudiés pour remédier à la plupart des difficul- tés ou défectuosités que présentent les installations
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actuelles, ces dispositifs étant particulièrement adaptés à la production de ltalcool méthylique synthétique et des produits obtenus de la même façon à partir des oxydes de carbone.
En premier lieu, suivant la présente invention, le ou les tubes de catalyse sont disposés avec leur axe ho- rizontal, les gaz réactionnels parcourant chacun de ces tubes dans un sens unique, tandis que ces tubes sont près-' que universellement, à l'heure actuelle, disposés vertica- lement. La disposition horizontale présente l'avantage de rendre accessibles toutes les parties de l'appareil ou des appareils de catalyse du rez-de-chaussée même du bâti-! ment où, ils sont placés. On réduit ainsi notablement la hauteur du bâtiment et les frais d'installation; on évite les ponts-roulants situés à une très grande hauteur) on facilite, comme on le verra plus loin, le chauffage et i on augmente considérablement les facilités de service.
On a reproché aux dispositifs analogues d'entrainer une inégale répartition de la masse de contact à l'inté- rieur du tube qui la contient et .on a craint que, sous l'effet de la pesanteur, elle ne se rassemble à la partie inférieure de la section du tube, laissant les gaz circu- ler exclusivement à la partie supérieure. Mais s on peut remédier à cet inconvénient, suivant la présente invention, par des chicanes constituées par des plaques perforées, disposées perpendiculairement à l'axe du tube; on a dTail- leurs déjà fait observer que cette crainte d'une insuffi- sance de contact entre le catalyseur et les gaz circulant trop. facilement dans la zone supérieure était tout à fait injustifiée, étant données les grandes vitesses de diffu- sion des gaz chauds.
En second lieu, on a supprimé les récupérateurs de chaleur que comportent tous les appareillages jusqu'ici industriellement utilisés, même quand ils sont réduits à quelques éléments. Ces récupératurs de chaleur sont soit
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indépendants de l'appareil principal contenant la masse de contact, soit constitués par mie disposition spéciale du circuit gazeux à, intérieur- de l'appareil de catalyse lui;'même. Or, on a considéré, suivant la présente inven- tion, que, dans la pratique courante, la récupération de la chaleur a, tout compte fait, des conséquences économi- ques beaucoup moins importantes que la théorie ne le donne a. croire.
Sauf quand le taux de combinaison lies gaz à leur! passage sur logent catalytique est très faible, la quan.. tit é de chaleur à fournir est minime et sa production, si on emploie une source de Valeur peu coûteuse, entrai- ' ne une dépense moindre que 1 intérêt, l'amortissement et l'entreition des dispositifs spéciaux nécessaires à la ré- oupération de la chaleur.
Il'-faut d'ailleurs toujours fournir à l'appareil de catalyse un appoint de chaleur plus ou moins grand et ceux qui espéraient, par remploi de pressions très élevées et des hauts coefficients de combi- naison qui en résultent, se passer complètement de toute source extérieure de chauffage ont du reconnaître que l'usage de ce qu'on a appelé "l'autoréaction" comportait de tels inconvénients qui il valait mieux s'écarter des conditions qui correspondent à ce fonctionnement, quitte à recourir au chauffage extérieur. Avec tous ces systemes, la faible récupération .de chaleur qu'on tente encore de réaliser à l'intérieur des appareils de catalyse eux-mêmes a pour effet d'en augmenter notablement la longueur ou le diamètre pour un même effet utile.
Il a paru, suivant la présente invention, qu'il valait mieux y renoncer complè- tement.
En troisième lieu, on a recours, suivant la présent. invention, pour le maintien de la température de lacham- bre catalytique, à un chauffage extérieur par combustion de gaz. Les dispositifs de chauffage électrique, habi- tuellement employés et les seuls pratiques avec les tubes
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de catalyse à axe vertical, ont un fonctionnement très coû- teux. S'ils sont placés à l'intérieur du tube de catalyse, ils présentent des difficultés d'isolement électrique à l'entrée et à la sortie de l'enceinte sous haute pression; d'autre part l'usure ou les ruptures d'isolent sont fré- quentes et causent de nombreuses interruptions de fonction.- ne ment. D'autre part ces dispositifs électriques se prê- tent mal eux chauffages intensifs nécesaires à la sise en marche qui en est retardée.
Dans le dispositif faisant partie de la présente invention, le tube de catalyse placé horizontalement est chauffé dans une région convenable- ment choisie par une rampe de gaz.
En quatrième lieu, pour éditer des surchauffes 10- cales du tube de catalyse, on a prévu, dans les dispositifs de la présente invention, que la canalisation d'arrivée des gaz réactionnels entoure complètement 'extérieurement le tube de catalyse sur lequel elle s'enroule. Elle cons- titue ainsi une sorte de récupérateur de chaleur si on a soin de faire circuler les gaz dans la canalisation en sens inverse de leur mouvement dans le tube de catalyse.
Des spirales de la canalisation autour du tube seront jointi- ves de sorte que ce dernier sera ainsi complètement pro- têgé contre les surchauffes locales, étant donnée la grande vitesse de circulation des gaz à l'intérieur de la canalisation. Dtautre part, on disposera avantageuse- ment la canalisation d'entrée des 'gaz, avant son arrivée sur le tube de catalyse, sous forme de serpentin dans la cheminée par laquelle s'échappent les gaz de chauffage de manière à récupérer la majeure partie du calorique qu'ils contiennent.
En cinquième lieu, la masse est contenue dans une cartouchecylindrique amovible qui est chargée de la messe de contact dans un atelier distinct où on la place verticalement et où on introduit successivement des quan-
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tités déterminées de la masse de contact que l'on sépare avec des chicanes constituées par des plaques, placées perpendiculairement à l'axe de la cartouche et perforées spécialement tantôt au centre et tantôt sur la périphérie et qui empêchent tout déplacement de la matière oatalyti- que, surtout si on a soin de serrer les deux plaques d'ex- trémité par un serrage sur une tige centrale traversant toute la cartouche suivant l'axe.
Ces cartouches peuvent entrer à frottement doux dans le tube de catalyse et sont serrées à leurs extrémités par les deux couvercles du tu- be de manière que les gaz ne puissent circuler entre le tube et la cartouche sans traverser la masse de contact.
Les cartouches sont amenées horizontalement en face des tubes de catalyse sur un chariot roulant. Elles sont dé- placées dans le sens de leur axe en roulant sur des galets placés sur le chariot.
L'appareil de condensation est constitué par une cuve rectangulaire horizontale dans laquelle le tube de sort-ie des gaz vient circuler sous forme de serpentin allongé; il aboutit à une bouteille dans laquelle le liquide de synthèse se rassemble et d'où- il peut être évacué par une tubulure placée à la partie basse.
Le dessin joint à la présente description montre comment l'appareillage ci-dessus décrit peut être disposé.
Ce dessin n'est évidemment donné qu'à titre d'exemple et pourrait subir de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention qui est constituée par la réalisa- tion des principes ci-dessus exposés. Sur ce dessin: verticale
La fig. 1 est une vue en élévation avec coupe/partiel- le de l'installation. et la fig. 2 est une vue en plan partielle correspon- dante.
Les gaz réactionnels arrivent par 1 et circulent dans un serpentin 2 placé dans la cheminée 21 par laquelle s'échappent les gaz de chauffage. Le tube d'amenée des gaz. s'enroule ensuite en spires contiguës 4, 4 sur toute la longueur du tube de catalyse 7; à l'extré- mité de ce dernier, le tuyau d'amenée se relève pour en-
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trer par 5,5 au centre du couvercle postérieur de l'ap- pareil de catalyse; il débouche à l'intérieur dans la chambre de répartition 6puis les gaz traversent la masse de contact maintenue de place en place par les plaques perforées 8, 8; ils arrivent à l'autreextrémité dans la chambre 9, en sortent par 10 pour se rendre directement dans le serpentin condenseur 11 et débouchent par 12 et 13 dans la bouteille 14 où se dépose -le liquide qui est recueilli par 17 ;
les gaz non condensés sortent par 15.
Le réglage de la température s'obtient au moyen de la rampe à gaz 19 qui agît directement sur la canali- sation d'amenée 4 et qui ne règne que sur la partie du tube de catalyse correspondant à l'entrée des gaz. Les gaz de combustion s'échappent par 20 et la cheminée 21 sans être jamais en contact immédiat avec le tube de ca- talyse.
La cartouche de catalyse 7 est formée d'un tube en métal ou autre substance appropriée épais et est apportée sur un chariot 22 roulant par ses roues 23 sur des rails 24 et qui peut se placer de telle façon que la cartouche soit exactement en face de son logement dans le tube de catalyse où elle est poussée en roulant sur les galets coniques 25 portés par la plate-forme supéri eure du cha- rio t.
L'appareil de catalyse est placé sur un massif de maçonnerie de hauteur convenable pour que tous les points de l'appareil soient facilement accessibles; le condenseur et la bouteille peuvent être placés latéralement. A leur sortie 15 de cette dernière les gaz peuvent se rendre à une pompe de circulation ou à un au.tra appareil Se cata- lyse semblable à 7. Toute la partie où circulent les gaz chauds peut être entourée d'un isolant calorifuge. Des pyromètres traversent les deux couvercles et permettent de régler l'admission des gaz de chauffage dans les diffé-
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rente brûleurs de la rampe à gaz de manière à obtenir des températures très peu différentes- à l'entrée et à le. sortie das gaz.
REVENDICAT IONS. - 1 .- Installation pour la réalisation des synthè- ses catalytiques par circulation de mélanges gazeux sous pression et température.: élevées à. travers des tubes con- tenant la masse da contact caractérisée en se que les tu- bes à 1* intérieur desquels La réaction est effectuée sont disposes horizontalement tandis que le mélange gazeux par- courut chacun de ces tubes dans un sens unique.
2 .- Installation suivant 1 , caractérisée en ce que le trajet suivi par les gaz initiaux entrant dans les tubes est indépendant du trajet des gaz sortant des tubes, à. l'exclusion de tout appareil de récupération de la chat- leur entre les gaz sortant et les gaz initiaux.
3 .- Installation suivant 1 , caractérise en ce que chaque tube est chauffé extérieurement sur toute.ou partie de sa longueur par une rampe à gaz.
4 .- Installation suivant 2 caractérisée en ce que le tube est protégé du contact direct des flammes de la rampe à gaz par une enveloppe conductrice.
5 .- Installation suivant 4 caractérisée en ce que la canalisation amenant les gaz initiaux à chacun des tubes forme autour de ce tube des spires contigues de façon à entourer le tube pour constituer ladite enveloppe conductrice.
6 .- Installation suivant 5 caractérisée en ce ' que le sens gênerai de circulation des gaz dans ladite canalisation est inverse du sens de circulation des gaz dans le tube.
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