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SOCIETE BELGE Dit L'AZOTE Société Anomyme Procédé et appareil pour 1'exécution de réactions chimiques , en particulier de réactions catalytiques .
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Dams la réalisabioil inuastrielle uas réactions entre fluides au contact de matières soliaas , en particulier au contact de catalyseurs , il est nécessaire de régler d'une manière convenable la température des substances an cours de réaction .
Le réglage convenable de la température est d'urie impor- tance particulièrement grande dans l'exécution des réactions gazeuses exothermiques effectuées en présence de catalyseurs.
Dans ces réactions , on doit veiller à ne pas surchauffer la catalyseur afin d'éviter de détruire rapidement son activité catalytique et pour ne pas influencer d'une façon défavorable le rendement de la réaction , celui-ci , conditionné par la constance d'équilibre , accroissant quand la température s'élève .
Dans le cas des réactions exothermiques sous pression ,
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une autre difficulté se présente : il est nécessaire de protéger , autant que possible , la paroi extérieure résistant à la pression contre l'action de la chaleur dégagée par la réaction , afin de conserver à l'appareil toute la solidité désirable.
Pour empêcher une élévation excessive de la tempé- rature du catalyseur , on a proposé de faire circuler autour du catalyseur les gaz devant réagir,, ou d'autres gaz , ce qui protège en même temps dans une certaine' mesure la paroi extérieure résistant à la pression . Mais si le diamètre du tuba est considérable , ce moyen est insuffisant . On a proposé alors de faire circuler les gaz en question en courants parallèles dans des tubes traversant la masse du catalyseur , Mais ce procédé ne permet pas de protéger efficacement la paroi extérieure sans dispositifs spéciaux .
On a proposé enfin de régula- riser et d'uniformiser la température en disposant des chicanes à l'intérieur du catalyseur , mais ce moyen n'est pas toujours assez efficace , car une grande partie de la chaleur est dégagée à l'origine de la matière catalysante.
Suivant la présente invention , on diminue et on évite même les inconvénients signalés ci-dessus en faisant circuler les fluides devant réagir et les fluides en cours de réaction en contact indirect et à contre-courant pen- dant toute la durée d'un parcours sinueux que des chicanes disposées à cet effet imposent aux fluides en cours de réaction .
Il est possible , dans cas conditions , d'atteindre indirectement par les gaz devant réagir les différentes régions de la masse du catalyseur , et ,par ce moyen , de régler les températures qui y règnent, tout
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en interposant les régions les moins chaudes du catalyseur entre les régions les plus chaudes au catalyseur et la paroi extérieure résistant à la pression , de sorte que celle-ci peut être efficacement protégée .Rien n'empêche , d'ailleurs, d'augmenter cette protection par l'interposition supplement- taire d'une couche gazeuse formant écran
La figure ci-jointe représente schématiquement , à titre d'exemple noix limitatif , Lui dispositif de réalisation de la présente invention ,
appliquée à une réaction cataly- tique exothermique sous pression , talla que la synthèse de 1 ' ammoniaque .
La chambre de catalyse est constituée par une partie cylindrique 1 , entourée de deux parties annulaires concen- triques 2 et 3 .Ces trois régions sont séparées les unes des autres par des chicanes annulaires , celle séparant les zones 1 et 2 étant parcourue par les gaz devant réagir , canalisés en deux courants de sens contraires , chacun de sens opposé au courant gazeux circulant dans le catalyseur, au moyen d'une chiche intérieure , de préférence en matière peu conductrice de la chaleur La chicana séparant les zones 2 et 3 est , elle aussi ., de préférence en matière isolante .
La circulation des gaz est la suivante : Les gaz frais circulent d'abord dans une zona annulaire 4 , isolée ther- miquement autant que possible de la chambre de catalyse et protègent la paroi extérieure . A la sortie , ils se divisent en deux parties : l'une d'entre elles passe d'abord dans un échangeur K , au contact indirect des gaz sortant de l'appareil , et entre ensuite dans la zone annulaire 5 .
L'autre partie entre directement dans l'appareil et se mêle
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aux gaz venant de traverser la zone 5. Le mélange traverse ensuite les zones 6 et 7 , puis rencontre en M une résis- tance électrique de chauffage servant à l'amorçage de la réaction . Les gaz pénètrent ensuite dans la masse du catalyseur , traversent la zone 1 , puis les zones 2 et 3, avant de sortir de la chambre de réaction ,
Les réglages de température se font , en cours de marche , en modifiant les débits respectifs des deux entrées de gaz .
On peut garnir les espaces annulaires 5, 6 et 7 de toile métallique , ce qui améliore les échanges et augmente la solidité de l'ensemble .
On peut également , par exemple pour améliorer les échanges de chaleur par augmentation de la surface de contact , remplacer certaines des zones annulaires par des faisceaux de tubas parallèles , à condition naturelle- ment d'y faire circuler les gaz de la même façon.
On voit que toutes les dilatations sont libres dans un tel dispositif.
On voit également que la région 1 , qui est la plus chaude , est séparée de la paroi résistant à la pression par les couches de catalyseur 2 et 3 , et par les couches gazeuses 4, 5, 6, 7 . La protection de la paroi extérieure contre la chaleur est donc efficace . La circulation en contre-courant est , d'autre part , rigoureusement obser- vée dans toutes les régions de l'appareil , ce qui est tout-à-fait rationnel au point de vue thermique . Enfin , bien que le catalyseur soit étalé en coucha mince , l'appareil est compact et peu encombrant eu égard à la longueur du trajet ues gaz .
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Au moyen d'un appareil de ce genre ,on peut réaliser facilement , non seulement des synthèses très exothermiques comme celle de l'ammoniaque , mais aussi des réactions peu exothermiques comme l'hydrogénation de CO et de 02 en faibles quantités dans les gaz destinés à la synthèse de l'ammoniaque.
On peut également , avec un appareil analogue , effectuer des réactions endothermiques avec las mêmes facilités an ce qui concerne le réglage de la température .
REVENDICATIONS.
1. Procédé pour l'exécution de réactions chimiques entre fluides au contact de matières soliaes , en particulier au contact de catalyseurs, c a r a c t é r i s é en ce que les fluides doivent réagir et les fluides en cours de réaction circulant en contact indirect et à contre-courant pendant toute la durée d'un parcours sinueux que des chicanes disposées à cet effet imposent aux fluides en cours de réaction.