<Desc/Clms Page number 1>
Procédé POUR la Mise en oeuvre de réactions gazeuses endothermiques.
La présente invention se rapporte à la mise en oeuvre de réactions gazeuses endothermiques, par exemple la transformation d'hydrocarbures en forme de gaz ou de vapeur ou de gaz contenant des hydrogènes carburés, par exemple du gaz de cokerie, du gaz naturel ou du gaz de cracking, à l'aide de vapeur d'eau ou d'acide carbonique ou de mélanges de vapeur et d'acide carbonique sous formation d'hydrogène et d'oxyde de carbone par échauffement des gaz à des températures supérieures à environ 1200-1400 C. dans des accumulateurs régénératifs de chaleur (régénérateurs).
On a préconisé d'employer, pour la réaction gazeuse endothermique, des accumulateurs de chaleur en forme de tours du genre des appareils à air chaud connus pour hauts fourneaux, on a cependant constaté que la construction courante des accumulateurs de chaleur pour hauts fourneaux n'est pas assez résistante pour les températures élevées de réaction entrant en ligne de compte
<Desc/Clms Page number 2>
dans le présent procédé. Dans l'accumulateur de chaleur ou récupérateur pour hauts fourneaux, l'air est généralement préchauffé a des températures ne dépassant pas 900-1000 C., tandis que par exemple dans la transformation du gaz de cokerie à l'aide de vapeur d'eau, en vue d'obtenir un gaz libre d'hydrocarbures et riche en hydrogène, il faut employer des températures supérieures à 1300 .
Pour l'échauffement à des températures aussi élevées la construction de la coupole du récupérateur à gaz en forme de tour présente des difficultés toutes spéciales, étant donné que d'un côté les températures maxima s'y accumulent et que d'un autre côté la dilatation des briques provoquée par l'échauffement de la maçonnerie y atteint son maximum.
Il s'y ajoute que l'épaisseur des parois extérieures des récupérateurs normaux pour hauts fourneaux et l'isolation en résultante contre les pertes de chaleur sont nettement insuffisantes, si les températures intérieures de ces récupérateurs sont augmentées considérablement. on a constaté par exemple que pour des températures d'échauffement de 1200 - 13000 C., il est indispensable de prévoir une épaisseur des parois du revêtement réfractaire supérieure à 500 mm., afin de maintenir la température de l'enveloppe métallique du récupérateur dans des limites ne détériorant pas la solidité du matériel de construction, par exemple à environ 80 C.
La présente invention consiste en ce que, pour la mise en oeuvre des réactions gazeuses endothermiques à des températures supérieures a 1200-1400 C., il est prévu un récupérateur en forme de tour, fermé à son extrémité supérieure par une coupole d'une épaisseur de paroi dépassant 600 mm., reposant librement sur une saillie circulaire, montant en biais vers l'extérieur de l'enveloppe du récupérateur essentiellement cylindrique, de manière que la maçonnerie de la tour puisse se dilater librement jusqu'à l'intérieur de la coupole à des températures de flamme pendant l' échauffement du récupérateur montant jusqu'à 1750 , sans déformer la maçonnerie de revêtement de l'intérieur de la
<Desc/Clms Page number 3>
coupole.
Le dessin annexé représente en coupe verticale un dispositif servant à la mise en oeuvre du procédé suivant l'invention.
Pour la mise en oeuvre de la réaction gazeuse dans le dispositif représenté sur le dessin, on a prévu un récupérateur de chaleur en forme de tour, constitué essentiellement par une enveloppe cylindrique 1, revêtue à l'intérieur d'une maçonnerie en briques réfractaires 2. L'espace creux 3, chauffé par la ma- çonnerie 2, est garni d'un dispositif connu servant à l'échange de chaleur.
A son bord supérieur, l'enveloppe 1 se transforme en une saillie circulaire 4, montant en biais vers l'extérieur, sur laquelle repose la coupole 5, de préférence de forme hémisphérique.
L'obliquité de la saillie circulaire 4 par rapport à l'horizontale est d'environ 30 .
Sur la saillie en biais 4, on a prévu à l'intérieur une série de tringles d'appui annulaires 6. Ces tringles d'appui s'engagent dans les briques de base 7 de la maçonnerie de la coupole d'une manière telle qu'elles puissent résister à la pression provoquée par le revêtement 8 en forme de voûte en porte-à-faux, sans glisser de la saillie en biais 4 vers l'intérieur dans le sens radial de la coupole.
La maçonnerie dans le secteur du revêtement 8 de la coupole est exécutée de telle sorte qu'une fente annulaire soit obtenue entre la base de la coupole et le bord supérieur de la maçonnerie de la tour. Cette fente annulaire permet à la maçonnerie de la tour de se dilater librement en hauteur lors de réchauffement, sans pour cela déplacer le revêtement de la coupole de sa position primitive. La fente peut être recouverte de moyens convenables, afin d'empêcher les gaz de chauffage d'entrer directement dans la fente.
L'épaisseur du revêtement de la coupole 8, désignée par sur le dessin, doit utilement être supérieure à 600 mm.; en
<Desc/Clms Page number 4>
conséquence, la saillie en biais 4 de la coupole doit être dimensionnée proportionnellement.
De la coupole de l'enveloppe du récupérateur 1 part un canal de communication 9, conduisant à une colonne de combustion 10, prévue latéralement du récupérateur pour le gaz. Comme indiqué sur le dessin, la colonne de combustion 10 elle aussi est recouverte d'une coupole 11, exécutée suivant une construction semblable à celle du récupérateur 1.
La colonne 10 sert de chambre de combustion pendant l'échauffement du récupérateur régénératif. Le gaz et l'air sont introduits par la conduite 12, 13, disposée au fond du récupérateur à gaz. La flamme se forme dans la colonne 10 et y est consommée presque complètement, de sorte que seulement des gaz d'échappement chauds et complètement brûlés traversent le canal de combustion 9, pour entrer dans le récupérateur. Ces gaz d'échappement traversent le dispositif 3 du récupérateur, pour s'échapper enfin par la conduite 14 dans le rampant.
Après que le dispositif du récupérateur a été amené à la température voulue, le chauffage dans la colonne de combustion 10 est interrompu et le canal d'échappement 14 est fermé. on ouvre alors la soupape commandant la conduite d'amenée lb du gaz de réaction, de sorte que le gaz, resp. le mélange de gaz à transformer puisse entrer d'en bas dans le récupérateur. Le mélange s'échauffe progressivement en contact avec le dispositif 3 à grandes surfaces de récupération, assurant de cette manière une transformation complète. Ensuite les gaz de réaction traversent la colonne de combustion la, dans laquelle ils sont maintenus à une température très élevée pendant un certain temps, pour pouvoir s'échapper enfin à travers les conduites de tuyauterie 16.
Comme matériel de construction pour le récupérateur 1, on choisit des matières céramiques très réfractaires, par exemple de la sillimanite ou des briques siliceuses de haute qualité.
Le revêtement réfractaire est entouré à l'extérieur par un maté-
<Desc/Clms Page number 5>
riau de construction mauvais conducteur de la chaleur, résistant à la chaleur, la couche d'isolation à la chaleur étant dimensionnée de sorte que l'enveloppe 1, la saillie circulaire 4 et la coupole 5 soient maintenues à la température indiquée plus haut d'à peu près 80 C. ou inférieure à celle-ci.
Au lieu de placer la coupole sur une saillie ininterrompue 4, il est encore possible le cas échéant de donner à cette saillie une forme échelonnée avec assemblages obliques entre les échelons.