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PROCEDE ET DISPOSITIF DE FONCTIONNEMENT DE FOURS A REACTION POUR LA REALISATION DE REACTIONS D'OXYDATION AUX TERMES INFERIEURS GAZEUX DE LA SERIE DES PARAFFINES!
Pour l'oxydation des termes inférieurs gazeux de la série des paraffines, par exemple du méthane et de ses homologues, on utilise des fours à réaction,qui en général, consistent en un système de tuyaux, autour duquel circulent les gaz réchauffés et dans lequel circulent les gaz à réaction. Le mélange de réaction doit être chauffé dans les tuyaux de réaction à des températures élevées, par exemple entre 400 et 6000 C. suivant les conditions d'opération et le genre des catalyseurs aménagés dans les tuyaux.
La température des gaz de réaction joue un rôle important dans les conditions d'exploitation, c'est-à-dire la température, pour atteindre des rendements maxima,doit être maintenue constante dans des limites très étroites et être identique dans chaque tuyau du faisceau des tuyaux de contact. L'expérience a démontré que, par exemple, le formaldéhyde est très sensible à la température et se décompose à une température excessive suivant
HCOH = CO + H2.
Il est, ,dès lors, important de créer, pour la réalisation économique de pareilles réactions d'oxydation, des conditions qui, d'une part, permettent un chauffage uniforme de tout le système de tuyaux de contact d'un four et qui, d'autre part, évitent tout sur chauffage du mélange de réaction dans les divers tuyaux de contact.
Pour réaliser un mode d'opération correct d'un four à réaction dans le sens susmentionné il est préconisé, conformément à l'invention, d'aspirer, au moyen de ventilateurs, à une extrémité du groupe des tuyaux, les gaz réchauffés conduits dans le circuit à travers la chambre de chauffage du four à réaction, et de les reconduire, avec addition de chaleur, vers
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l'autre extrémité du groupe des tuyaux; pour le maintien d'une pression uniforme dans la chambre de chauffage une partie des gaz réchauffés est libérée du four de contact avant l'amenée du complément de chaleur.
En pratique ce procédé consiste à donner aux gaz chauds un guidage forcé par aménagement de parais de rayonnement, des deux côtés du grou- pe de tuyaux de contact ; gaz chauds sont d'abord conduits extérieurement le long des parois de rayonnement et ensuite entre les parois de rayonnement au-dessus du groupe même des tuyaux de contact. Grâce à ce guidage des gaz chauds, on réalise un effet de compensation entre la chaleur de convection et la chaleur de rayonnement sur toute la longueur effective du four à contact.
Tandis qu'à une extrémité du four la chaleur de rayonnement agit plus fortement que la chaleur de convection, puisqu'à cette extrémité les gaz chauds plus réchauffés agissent de l'extérieur, les gaz chauds circulant à l'intérieur au-dessus du système de tuyaux ayant déjà émis une grande partie de leur chaleur de convection au système de tuyaux, les proportions d'amenée de chaleur, à l'extrémité opposée du four, sont inversées.
Le dessin représente deux exemples d'exécution pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
La figure 1 représente en coupe longitudinale un four de contact à deux groupes de tuyaux disposés verticalement et montés parallèlement,
La figure 2 représente une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 représente une coupe longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 2.....
La figure 4 représente une forme d'exécution modifiée du four à contact, à parois de rayonnement perforées, en coupe longitudinale verticale suivant la ligne IV-IV de la figure 6.
'La figure 5 représente ce four de contact en coupe longitudinale verticale suivant la ligne V-V- de la figure 4.
La figure 6 représente une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la figure 4.
Dans les figures 1 à 3,1 indique la maçonnerie du four à contact, à doublure intérieure 2 en matière réfractaire, par exemple argile réfractaire. L'intérieur du four est divisé en deux espaces égaux 4, 5 par une paroi intermédiaire 3. Dans chacun de ces deux espaces est disposé un groupe de tuyaux 6, 2., qui chacun est composé de plusieurs tuyaux à réaction logés horizontalement et servant à faire passer le mélange du gaz de réaction. Chaque groupe de tuyaux et 2. est enfermé par deux parois de rayonnement 8 en matière réfractaire. L'espace intermédiaire 9 et 9' entre deux parois de rayonnement 8, qui est accessible d'en haut et d'en bas, forme un conduit de chauffage pour la réception des gaz chauds, entourant les tuyaux 6, 2. des groupes de tuyaux.
En principe, les gaz chauds sont forcés de circuler dans le circuit. A cet effet sont prévus dans la partie inférieure de chaque conduit de chauffage 9 et 9' deux ventilateurs 10, 10; disposés aux extrémités opposées du conduit de chauffage. Les deux ventilateurs à chaque côté sont actionnés par un moteur commun 12 par'l'intermédiaire de poulies à courroies trapézoïdales 13. Deux ventilateurs 10, 10' opposés aspirent en commun les gaz chauds hors du conduit de chauffage 9. et 9'. Le ventilateur 10 déplace les gaz chauds aspirés dans le conduit latéral 14 et le ventilateur 10' déplace les gaz chauds dans le conduit latéral 14'.
Les gaz chauds mis sous haute pression dans les conduits latéraux 14, 14' se réunissent à l'extrémité ouverte supérieure du conduit de chauffage 9. et 9' et rentrent ici de nouveau dans les conduits de chauffage. Lors du mouvement circulant des gaz chauds, qui est indiqué par les flèches dessinées à l'intérieur,ces gaz communiquent leur chaleur partiellement aux parois de rayonnement 6.. et par tiellement au groupe de tuyaux 6 et 2. Par les brûleurs 15, 15', dont chacun est branché sur un conduit la-
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téral, on amène constamment de la nouvelle chaleur sur la paroi de pression de chaque ventilateur, en sorte que la chaleur émise par les gaz chauds cir- culants est remplacée.
Pour maintenir une pression uniforme dans le systéme du circuit des gaz chauds on lâche, par le conduit d'évacuation 16 et 16', une quantité déterminée de gaz, réglable par un organe de réglage 17, 17' incorporé dans le conduit de chauffage. Le mélange de gaz de réaction' entre par 18 dans l'espace collecteur 19 du four; par les tuyaux ( 2 il arrive, dans l'espace collecteur 20 qui possède une tubulure de sortie 21.
Le chauffage uniforme, nécessaire à la réaction, de tous les tuyaux séparés 6, 2. du fourà réaction est réalisé par la circulation des' gaz chauds et avec les parois de rayonnement il., comme décrit ci-dessus. Pen-;. dant que la section inférieure des parois de rayonnement 1 est chauffée' plus fortement par les gaz chauds circulants et réchauffés par la nouvelle cha- leur des brûleurs 15, 15', l'effet de rayonnement diminue progressivement vers le haut. D'autre part la chaleur de convection contenue dans'les gaz chauds agit au plus fort à l'extrémité supérieure du groupe des tuyaux, pour affaiblir vers l'extrémité inférieure du groupe des tuyaux.
De cette façon la chaleur de rayonnement et la chaleur de convection se compensent de telle manière qu'une chute de température dans le four tout entier est pratiquement évitée.
Les figures 4 à 6 représentent une exécution modifiée du four à contact. Elle se distingue de l'exécution précédemment décrite par un guida- ge, de gaz chauds, d'un autre genre. Ici les gaz chauds poussés dans le circuit, après addition de chaleur, par les brûleurs 15, 15', sont conduits dans les conduits latéraux 14, d'où ils sont répartis, par des ouvertures 22 dans les parois de rayonnement 23, en divers courants partiels qui par- courent le groupe des tuyaux 6,7 en sens transversal. Par la paroi de rayon- nement 23' perforée ils atteignent le conduit latéral 14', branché du côté d'aspiration des ventilateurs 10, 10', Grâce à la répartition du courant du gaz chaud en courants partiels, tout le groupe des tuyaux est chauffé, sur toute sa longueur, par des courants partiels de volume de chaleur égal.
Ensuite, à côté de la chaleur de convection des gaz chauds par- courant transversalement le four à contact, la chaleur de rayonnement, éma- nant des deux parois de rayonnement 23, 23' agit tellement que, sur le court chemin de circulation des courants partiels, une compensation a lieu entre la chaleur de rayonnement et la chaleur de convection. La compensation de la chaleur en sens transversal du four peut être réglée dans une large me- sure par la vitesse des gaz chauds, en sorte que pour cette exécution on peut réaliser une très large compensation de température sur tout le groupe des tuyaux. Pour assurer une course uniforme dans le groupe des tuyaux 6, 7, les ouvertures de passage 22, 22' dans les parois de rayonnement 23, 23 ont été exécutées en grandeur différente (voir figure 4).
De cette manière on obtient un dosage uniforme des courants partiels de gaz chauds lors de leur passage par les parois de rayonnement perforées.
REVENDICATIONS.
1) Procédé et dispositif de fonctionnement d'un four à réaction, consistant en un groupe de tuyaux de contact par lesquels circulent des gaz chauds pour réaliser les réactions d'oxydation aux éléments gazeux inférieurs de la série des paraffines, par exemple pour la fabrication du formaldéhyde de méthane et ses homologues en utilisant du 02 ou de l'air, caractérisé par le -fait que les gaz chauds sont conduits, à travers la chambre de chauffage du four à réaction, dans le circuit de telle façon que, sur tout le parcours du four, une compensation a lieu entre la chaleur de rayonnement et la cha- leur de convection, en sorte que se produit un réchauffement pratiquement uniforme de tous les tuyaux de contact.