<Desc/Clms Page number 1>
" Appareil destiné à réaliser des réactions catalytiques entre gaz et/ou vapeurs.,, @ , Demande de Brevet Français en sa faveur du 2 Août 1947.
Les réactions chimiques faisant 1?objet d'applications industrielles doivent être .réalisées à température ¯relativement élevée, car elles sont en général exothermiques et leur vftesse croît avec la température. En général, ces réactions sont'd'autant plus complétas que la température est plus basse. On est donc con- duit à réaliser ces réactions en plusieurs stades, en présence de catalyseurs à des températures moyennes décroissantes convenab le- ment choisies pour que la productivité de l'installation et le taux de transformation soient maxima.
Un procédé pour effectuer de telles réactions consiste '' à faire passer le mélange de gaz à' faire réagir à travers des couches de catalyseur, le gaz ayant réagi traversant ensuite un échangeur de température où il se refroidit en cédant une partie de sa chaleur au gaz neuf, Mais l'encemble des appareils nécessai-
<Desc/Clms Page number 2>
res et des nombreuses tuyauteries da liaison deviont rapidement très encombrant et très onéreux en même temps que les pertes de chaleur par-rayonnement deviennent excessives.
La présente invention, réalisée dans les services de la Demanderesse avec la collaboration de Monsieur Julien DEMAGNY, a pour objet un appareil destiné à la réalisation d'untel procédé en évitant les inconvénients précités.
Cet appareil est formé fondamentalement par un cylindre divisé en étages par des plateaux perforés recouverts de cataly- seur et supportés d'une part par une couronne centrale et d'autre part par des saillies annulaires ménages à la périphérie interna du cylindre, l'étage supérieur de ce dernier étant obturé par un couvercle amovible et muni, ainsi que l'étage inférieur, d'un orifice relié à un tuyau extérieur') des caissons ea forme de dôme étant fixés au plateau formant plafond de chaque étage intermédiai- re, la hauteur de chacun de ces caissons étant inférieure à celle de l'espace laissé libre entre ledit plafond et la souche de cata- lyseur, des échangeurs, constitués par des tubes en U traversés par les gaz devant entrer en réaction,
étant places au-dessous de chaque plafond des étages intermédiaires de manière que la partie arrondie des tubes soit sensiblement tangente à la paroi du cais- son correspondant.
L'échangeur situé dans un étage est de préférence en série avec ceux se trouvant dans l'étage immédiatement 'supérieur et/ou inférieur et communique avec ceux-ci au moyet-. d'une chemise entourant le cylindre.
Il est à remarquer que dans l'appareil conforme à l'in- vention, le catalyseur ne peut se trouver en contai avec les surfaces d'échange. De plus le gaz sortant d'une ceuche de cata- lyseur est brassé énergiquement avant son envoi sur 'La couche sui-
<Desc/Clms Page number 3>
vante par suite de son passage entre les tubes en U constituant les échangeurs. Enfin sa capacité peut être rendue aussi grande que l'on veut et l'appareillage, lui ne nécessite qu'un très pe- tit nombre de tuyauteries extérieures, est extrêmoment compact.
Un exemple de réalisation d'un appareil de catalyse con- forme à l'invention est représenté schématiquement au dessin ci- joint. Dans ce dessin : fig. 1 est une vue en coupe verticale de cet appareil de catalyse suivant I-I de fig. 2; fige 2 en est une vue en coupe suivant XI-II-II'-II4 de fig, 1; fig. 3 est un schéma représentant la liaison des diffé- rentes tuyauteries entre elles.
Tel qu'il est représenté au dessin, l'appareil est formé par un cylindre 1 divisé en quatre étages par trois plateaux per- forés 2 recouverts de catalyseur 3. Ces plateaux reposent, d'une part sur des saillies annulaires 4 ménagées à la périmphérie interne du cylindre 1 et d'autre part sur une colonne centrale formée en mettant bout à bout des colonnes 5 entre lesquelles sont interpo- sés des potiquets 6 d'épaisseur sensiblement égala à celle des plateaux perforés 2.
L'étage supérieur du cylindre est obturé par un couver- cle amovible 7 et est muni d'un orifice raccordé au tuyau 8 d'ar- rivée des gaz devant entrer en réaction. L'étage inférieur est de son c8té muni d'un orifice raccordé au tuyau 9 pour la sortie des gaz ayant réagi. Sous' chaque plateau 2 est fixé un caisson 10 en forme de dôme et la hauteur de ce caisson est inférieure à celle de l'espace laissé libre entre le plateau 2 auquel îl est fixé et la couche de catalyseur 3.
Des échangeurs lla et 11@ formés par des tubes en U,
<Desc/Clms Page number 4>
dont les extrémités sont dudgeonnées à la paroi du cylindre, sont placés au-dessous de chaque plateau 2 constituant un plafond pour un étage intermédiaire, de telle manière que la partie arrondie des tubes soit sensiblement tangente à la paroi du caisson se trouvant dans cet étage. L'échangeur 11a est relié en série avec l'échangeur 11b au moyen d'une chemise 12 entourant la caisse.
La partie inférieure de cette chemise est munie d'un orifice re-, lié à un tuyau 13 par où arrive le gaz à réchauffer et la partie supérieure de cette chemise communique de son coté avec un tuyau 14 par où sort ce gaz., Des tubulures 15 et 16 permettent le cas échéant de court-circuiter respectivement les échangeurs lla ou llb.
Comme on le voit sur la fige 2, les plateaux perforés 2 sont constitués par des barreaux en fonte radiaux 17 sur lesquels sont placés des barreaux 18, ces barreaux 17 et 18 étant recouverts de plaques de tôle perforées 19 dont une partie seulement a été représentée.
Le mélange des gaz devant entrer en réaction arrive dans l'appareil par le tube 13, s'échauffe en passant dans les échangeurs lla et llb ou dans l'un de ceux-ci seulement et sort en 14. De là, 1.1 passe dans un ou plusieurs appareils semblables ou différents. Il rentre ensuite dans l'appareil par le tube 8, traverse la première couche de catalyseur 3, se refroidit au con- tact de l'échangeur 11a, passe sur la deuxième couche de cataly- seur, se refroidit au contact de l'échangeur llb, traverse la troisième couche de catalyseur et sort en 9.
Il est à remarquer que dans cet appareil les gaz rencontrent normalement les tubes des échangeurs 1-la et 11b,
Pour changer le catalyseur; on enlève le couvercle 7 ce qui permet denlever la couche supérieure do catalyseur; cn
<Desc/Clms Page number 5>
enlève ensuite les barreaux et les plaques de tôle constituant le plateau supérieur puis le potiquet 6, le caisson 10 et la co- lonne 5 du deuxième étage intermédiaire. On peut alors enlever la deuxième couche de catalyseur et on opère de même pour enle- ver la troisième couche. Le remontage de l'appareil s'effectue en sens contraire.
Comme on l'a dit plus haut, on peut mettre en série plu- sieurs appareils de catalyse conformes à l'invention. Il suffit de relier les tuyaux 9 et 13 d'un second appareil respectivement aux sayaux 8 et 14 du premier.
L'on peut, dans l'appareil d'extrémité, relier entre eux es tuyaux 8 et 14, de manière que le gaz entrant par le tuyau 13 dans cet appareil en aorte par le tuyau 90 On peut éga- lement utiliser comme appareil d'extrémité l'appareil de catalyse faisantl'objet du brevet demandé le 2 Août 1947 pour "Appareil pour la réalisation de réactions catalytiques entre gaz et/ou va- peurs'-, Cet appareil qui est représenté schématiquement en 20 à la fig.
3 est formé par un cylindre à l'intérieur duquel sont placés, en deux nappes parallèles, des tubes maintenus à leurs ex- trémités par deux plaques tubulaires fixées de façon étanche sur tout le pourtour du cylindre, la partie supérieure de ce dernier communiquant par un orifice avec l'extérieur, alors que la partie inférieure est raccordée à un conduit débouchant sous un plateau perforé recouvert de catalyseur et placé à la basedun caisson, dont le fond est obturé et la partie supérieure a sa paroi raccor- dée à celle du cylindre, l'espace de ce dernier, qui est compris entre les plaques tubulaires et est rempli de tubes, étant muni à sa partie supérieure d'un orifice relié à un tuyau extérieur,
alors que sa partie inférieure communique avec la partie supérieure du caisson.
<Desc/Clms Page number 6>
Le mélange gazeux arrive dans cet appareil 20 par le, tuyau 21 relié à l'orifice placé à la partie supérieure de l'es- pace compris entre les tubes, se réchauffe au contact de ces der- niers,traverse le caisson, passé à travers le catalyseur puis. à travers les tubes et sort de l'appareil par le tuyau 22. Une con- duite auxiliaire 23 munie d'une valve 24 permet de court-cirouiter une partie de l'échangeur formé par les tubes.
Pour combiner les deux appareils, il suffit de relier les tuyaux 14 et 8 respectivement aux tuyaux 21 et 22. Le mélange gazeux entrant en 13 parcourt alors les deux appareils et sort en 9 après que la réaction catalytique désirée se soit produite.