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BREVEE d*INVENTION
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" PFBFECIONIÛi'3NrS ,AUX INSTALLATIONS POUR L'EXECUTION INDUS- TRI7ûZT DE REACTIONS F0R25iàB1N2 ENDOTHERMIQUES "
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L'invention oonoerne l'exécution inaustriej-le de réaotior.oxtement endothermiques, oomme notamment des disso- aiatioiw, des réductions ou des oombinaisons ele.Èfuutuaut aux températures très élevées*
Lorsqu'il s'agit en pratique industrielle d'assurer
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l'aooomplissement de réactions -- qui-peuvent 6tre des dissooi- ations des réduotions ou des combinaisons, à des températures très élevées -- oomme par exemple de l'ordre de 1100 - 120000 et plus, on a eu jusqu'à présent recours, eéuéralemente a des dispositions prévoyant principalement soit le chauffage externe soit le chauffage interne de 1'enceinte de réaction,
réalisé à l'aide d'une dépense considérable de combustible dans un foyer approprié.
On a tenté également d'amener dans l'enceinte de
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réaction, des réactifs posés, le plus souvent indirectement, à des températures aussi elevées que possible.
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Ainsi par exemple, dans la préparation du zinc par réduction du minerai grille, l'oxyde et la quantité convenable d'un oharbon maigre sont introduits dans une enceinte au oornue chauffée extérieurement jusqu'au moment ou la réduction est complétée.
D'autre part, dans une fabrication telle que celles de composés azotés, l'azote employé est surchauffé par léchage des parois d'empilages préalablement portées à température, élevée par combustion de gaz appropriés*
Dans ces conditions, la dépense en combustible est fonction du coefficiant de rendement inférieur du générateur de ohaleur, des coefficients réduits de transmission des maté-* riaux réfractaires et des faibles coefficients d'absorption des gaz parcourant, en veines de section appréciable, des carneaux de chauffage.
En outre, les installations sont développées, complexes, de conduite délicate et nécessitent des immobilisations importantes*
L'invention a pour but de rendre l'exécution de réaction endothermiques simple et économique tant au point de vue de la dépense en combustible que des installations* a cet effet elle consiste, à avoir recours à une enceinte de réaction chauffée extérieurement mais en la plongeant au sein même d'une masse de chauffage en ignition, et d'autre part chauffé- intérieurement par un élément, de préférence ga- zeax, compatible avec la réaction à réaliser dans l'enceinte et surchauffée par son passaget précédent immédiatement son introduction dans l'enceinte, dans la dite masse de chauffage*
Un obtient ainsi que les réactifs sont amenés,
tant par transmission des parois de l'enceinte extérieurement par- tées aux températures les plus élevées-- réalisables industriellement de façon économique @ que par contact direct et intime de l'élément @ dont la surchauffe n'a subit aucune
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atténuation--, dans l'état le plus approprié à l'accomplissement rapide de la réaction considérée.
Et parmi les masses en ignition dont l'utilisation, dans le but considéré, offre le plus d'intérêt, -- en oe que cette ignition est entretenue dans un but différent du ohauffage proprement dit, avec abandon d'une portion considérable de chaleur sensible - on choisira de préférence la masse inoan- descente d'un gazogène,
Conformément, l'invention consiste à ré&liser le chauf tage externe d'une enceinte de réaction en la plongeant au sein de la masse incandescente d'un gazogène,
et a réaliser simultanément -- en même temps que le chauffage par transmis- sion par les parois de l'enceinte - le chauffage interne des réactifs par contact direct et intime d'un élément -- qui peut être un réaotif -- surchauffé dans la dite masse incandescente.
Et de préférence, après sa surchauffe par passage à travers la masse incandescente, l'élément -- ou réactif -- sera conduit à l'enceinte de réaction par des carneaux ou passages noyés dans la masse incandescente, et de préférence de manière à passer au voisinage immédiat des zones les plus chaudes de cette masse*
Outre le processus défini, l'invention comprend encore les appareillages.- essentiellement constitués d'une ouve de gazogène, ou d'un appareil analogue, et d'une enceinte de réaction de conformation appropriée agencée dans la cuve de façon à plonger dans la masse incandescente, en assooiation avec des moyens pour introduire dans l'enceinte un élément et, ou, un réaotif surchauffé dans la masse incandescente.
Et afin que l'on puisse bien oomprendre comment semblable agencement peut être réalisé, deux formes d'exécution d'installations seront ci-après plus explicitement déorites en se référant aux dessins annexés dans le,quels;
Fig. 1 montre sohématiquement, en coupe, une installation pour l'exécutionn en marche continue, d'une
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dissociation fortement endothermique.
Fig. 2,montre, d'une façon analogue, une installation pour l'exécution d'une réaotion de combinaison fortement endo- thermiques
Ence référant à la figure 1 l'installation -- qui a été établie en vue d'une dissociation continue, comme par exemple la réduction de l'oxyde de zinc -- comprend une ouve de gazogène 1, au centre de laquelle est agencée une cornue 2 se -terminant inférieurement par une partie tronconique 3.
A la partie supérieure de la cuve 1, de façon à alimenter tout l'espace annulaire entre cette cuve et la cornue 2, on prévoit des dispositifs de chargement 4 du gazogène, et, à la partie supérieure de la oornue, on monte une trémie 5 et un dis- tributeur 6 pour l'alimentation des réactifs -- oxyde de zinc et coke -,
Un système concasseur formé de deux cylindres tournants, 7,munis, de dents, ainsi qu'un système d'évacuation, tel le transporteur à vis 8, sont agencés à la base de la portion conique 3 de la cornue, afin de diviser et évacuer les résidus ou les produits des réactions et permettre en même temps l'avancement des matières.
Le gazogène est muni d'une couronne de tuyères d'insuf- flation 9 et d'autre part d'une grille mécanique 10, entrainée en rotation continue de toute manière convenable, et par exemple au moyen de la vis sans fin ll.
Le système concasseur 7, et d'évacuation 8, sont enfermés dans une double enveloppe 12 comportant un ajutage à robinet 13, et l'espace interne 14 de cette enveloppe se prolonge par des carneaux 15 ménagés dans 1 paroi de la cornue pour finalement déboucher dans la cuve du gazogène par @ une série d'orifices 16.
Dans cette même paroi on ménage en outre des oarneaux verticaux tels que 17, répartis sur tout le pourtour et communiquant par des passages obliquas. supérieurs 18 aveo la
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cuve du bazoëne et inférieurs 19 avec l'espace iircerne 'de la cornue.
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Les carneaux 17 se prolongent: jusqu'au SOJili!1e1i de la cornue où il sont fermes par des boucnons de visite, 20 à fermeture hermétique.
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La chambre à gaz du gazoôéne est en OOIl1.Wu,..i.cation avec l'extérieur par un conduit 21, à clapet ou vanne 22, un conduit 23 qui y fait suite étant relié à un échangeur 24 de construction quelconque appropriée.
D'autre part, l'espace supérieur de la cornue 2 comporta un conduit 25, a clapet ou vanne 26, le conduit 27 qui y fait suite étabt raccordé à l'échangeur 24, éventuellement -comme dans le présent oas-- par l'intermédiaire de condenseurs
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'à barbet âge 28, &9, 0.
Ces condenseurs 28, 29, 30 sont alors entouras de oarneaux de circulation 31 servant aux réchauffage supplémen-
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taire da l'air venant de l'éohailgeur 24 pour se rendre aux tuyères 9.
L'ëohangeur 2 est relié par le conduit z la condui te d'air froid J3, eG cette conduite est reliée un conduit . à l'ajutage 16.
Si 01! le désire, un dépoussiéreur ;:) peut être monté à la sortie de l'échangeur.
En supposant d'une part la cornue 2 chargée Ci. , oxyde
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de zinc et de ooke en proprotions convenables et d'autre part le gazogène chargé est mis à feu, on conduit l'opération à la manière suivante.
On ferme le olapet 26 et on ouvre le clapet 22 en injectant simultanément le vent par les orifices 16 et les tuyères 9. r
Le gaz formé dans le gazogène passe, par le clapet
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22 et la conduit Z3 à l'écl1augeu.r 24 en réchauffant l'air des- tiné à l'alimentation des tuyères 9. Au delà de l'éanùngeur les gaz sont disponibles pour toute utilisation extérieure.
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Lorsque le gazogène à été amené en alliée normale, on ferme le clapet 22 et on ouvre le clapet 26. Le gaz de gazogène ne trouvant plus d'issue par le conduit 21, emprunte les passages 18, descend les cerneaux 17, pénètre dans .la cornue 2 par des passages 19, traverse de bas en haut la charge de la oornue en lui cédant ses calories sensibles utilisées à la réduction, et entraine finalement les vapeurs métalliques formées vers les condenseurs de fraotionnement 28, 29 et 30.
Les gaz débarassés des métaux condensés traversent alors l'échangeur 24, le dépoussiéreur 341et sont disponibles à la sortie de ce dernier pour toute utilisation extérieure.
Les résidus de la distillation sont d'autre part hroyéa par les cylindres 7, et évacués par la vis transporteuse 8, en marne temps qu'ils sont refroidis par l'air circulant dans l'espace'14: et les carneaux 15 en échauffant cet air de combustion.
Le processus est essentiellement continu et le bilan thermique de l'opération montre que la.réduction du zinc s'obtient sans dépense de combustible, l'appareil fonctionnant comme un gazogène dont le rendement est supérieur à celui des appareils connus, les gaz étant eux mêmes plus riches en oxyde de carbone.
Dans la figure 2, l'installation qui est appropriée à l'exécution de réactions endothermiques par combinaison --par exemple la préparation de combinaisons azotées--, est sen siblement- analogue a celle de la fig. 1, mais dans ce cas la grille 10 du gazogène est fixe, la cornue 2 est prolongée à sa partie supérieure par une portion 21 dépassait le sommet du gazogène, et les condeseurs 28, 29 et 30 sont supprimés.
Pour la préparation des combinaisons azotées, l'élément surchauffé estlazote de réaction et la marche de l'opération est intermittente.
Le gazogène étant mis à feu et porté à température maximum par soufflage d'air venant de l'échangeur 24 pour maximum par soufflage d'air venan-c l'échangeur 24 pour maximum par soufflage d'air venant de l'échangen 24, our
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le conduit 9, et réchauffé dans l'espace 14 et les carneaux
15 pour les orifices 16, on arrête le -vent, on ferme le clapet,
22, on ouvre la clapet 26 et l'on injecte par le conduit 13, et les orifice 16, de l'azote provenant d'une source quelcon- que appropriée.
'azote s'échauffe dans l'espace 14, et les oarneuux 15 se surchauffe par la traversée de la masse incandescente, emprunte les passades 18, les carneaux 17 et les passades 19 en passant au voisinage immédiat des zones les plus chaudes du gazogène, pour pénétrer dans la cornue 2, qu'il parcoure de bas en haut en déterminant la formation de la combinaison azotée avec les réactifs y contenus.
A supposer ces réaotifs du carbonate de sodium et au carbone en proportions convenables, on obtient la formation de cyanure de sodium, avec dégagement de Co et un léger excès d'azote.
Cet exoès et l'oxyde de carbone, dans leur passade à travers les matières chargées à froid occupant le prolongement 21,cèdent leurs calories sensibles qui contribuent a l'échauf- fement des réactifs, l'évacuation par le conduit 2b s'effectuant à une température de l'ordre de 100 à 150 C.
Lorsque la température du l'azote surchauffé atteint $.on introduction dans la cornue 2 la limite inférieure admissi ble pour l'exécution des réactions, on inverse,les manoeuvres antérieures et l'on recommande la phase de soufflage d'air.
Le processus ainsi conduit est discontinu, mais on pourrait le rendre continu en divisant en un certain nombre de secteurs l'espace de la cuve du azoène, certains secteurs étant en échauffement alors que d'autres servent a la surchauffe de l'azote,
La combinaison azotée produite, refroidie dans la partie inférieure de la cornue par le passage de l'azote en échauffement dans les oarneaux 15, est divisée par les cylindres oonoasseurs 7 et évacuée par le transporteur a vis 8.
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fans le présent cas également, on peut aisément se rendre compte que l'installation fonctionne comme un gazogène à ren- dement amélioré, l'équation calorilique donnant un résultat positif
Comme il va de soi, si l'introduction du gaz de gazogène était compatible avec, ou nécessaire à la réaction qui s'accom- plit dans la cornue, ce gaz surchauffé pourrait la traverser en même temps que le réactif surchauffé ou en remplacement de ce dernier, l'invention n'étant aucunement limitée aux exemples d'application décrits ni aux agencements précis des appareil- lages représentés, mais englobant au contraire leurs variantes et leurs modifications.
REVENDICATIONS l. Perfectionnements à l'exécution industrielle de réactions fortement endothermiques, qui,consistent, pour réali- ser semblables réactions, à avoir reocurs à une enceinte de réaction chauffée extérieurement en la plongeant au sein d'une masse de chauffage en ignition et intérieurement par Un élément, de préférence gazeux, compatible avec la ou les réactions de l'enceinte, et surchauffé par son passage, précédent immédiate- ment son introduction dans l'enceinte, dans la dite masse de chauffage en ignition.