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APPAREILS ET EVAPORATEURS KESTNER , résidant à LILLE (France).
PROCEDE ET INSTALLATION POUR L'HUMIDIFICATION DES GAZ.
L'invention concerne un procédé pour l'humidification des gaz et plus spécialement pour la saturation en vapeur d'eau de gaz sous pres- sion relativement élevée. Elle concerne encore une installation pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Certaines fabrications industrielles nécessitent l'emploi d'un gaz saturé en vapeur d'eauo C'est, par exemple, le cas de la production de l'ammoniaque synthétique dans les installations dites "de conversion".
On y produit, dans le cours2du cycle de fabrication, de l'hydrogène suivant la réaction s CO + ET 0 = CO + H en faisant agir de la vapeur d'eau sur l'oxyde de carbone d'un gaz en présence d'un catalyseur, le mélange gazeux contenant CO et H2O passant sur le catalyseur sous une pression relative- ment élevée, de 10 à 15 kg/cm2 par exemple.
Le mélange gazeux est obtenu, dans le procédé connu, par injec- tion directe de vapeur d'eau dans le gaz avant catalyse. Il s'en suit que la pression de la vapeur d'eau à injecter doit être supérieure à celle ré- gnant dans la conduite de gaz, c'est-à-dire qu'il faut disposer, en consi- dérant le cas envisagé plus haut, de vapeur d'eau sous une pression de 12 à 17 kg/cm2.
Ce procédé classique présente notamment l'inconvénient de né- cessiter un apport de vapeur d'eau dont la pression doit être plus élevée que celle du gaz à humidifier. D'autre part, l'eau condensée est perdue pour le cycle de la chaudière à vapeur, ce qui est désavantageux pour le fonctionnement de celle-ci. En effet, on recherche toujours à retourner les eaux de purge à la chaudière en vue d'alimenter celle-ci en eau pure et d'éviter les dépôts nuisibles.
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Le procédé conforme à l'invention permet d'éviter ces inconvé- nients. Il consiste essentiellement à faire passer le gaz à humidifier dans le faisceau tubulaire d'un évaporateur où il se charge de vapeur d'eau. Le liquide en excédent est ensuite éliminé dans un séparateur pla- cé en série avec l'évaporateur et le mélange gazeux acheminé vers les ap- pareils placés à la suite dans le cycle de fabrication.
Etant donné que le faisceau tubulaire de l'évaporateur est chauf- fé par de la vapeur d'eau sous une pression inférieure à celle du gaz à humidifier et que, d'autre part, l'eau de purge de l'évaporateur est re- tournée pour l'alimentation de la chaudière, le nouveau procédé supprime totalement les inconvénients signalés plus haut et permet donc d'effectuer l'opération d'humidification d'un gaz dans des conditions plus favorables.
Selon l'invention, l'installation pour la mise en oeuvre du nou- veau procédé comprend un évaporateur placé en série avec un séparateur.
Celui-ci est encore alimenté en eau et son réservoir d'eau recueillant l'eau d'apport et de séparation est relié à l'entrée du faisceau tubulaire de l'évaporateuro
Deux modes de réalisation d'installations conformes à l'invention seront maintenant décrits, à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés dans lesquels
La figure 1 représente une installation comprenant un évapora- teur à film descendant ;
La figure 2 représente une installation comprenant un évapora- teur à film ascendant.
L'évaporateur 1 (figure 1) contient le faisceau tubulaire 2, l'enveloppe chauffante de l'appareil étant alimentée en vapeur d'eau par le conduit 3, tandis que l'eau de purge retourne, par le conduit 4, vers la chaudière (non représentée). Le gaz à humidifier est amené par le conduit 5, qui débouche à la partie supérieure de l'évaporateur, dans une chambre 6 communiquant avec le faisceau tubulaire. L'eau est introduite par le conduit 7
Lors de son passage dans les tubes de l'évaporateur, le gaz est donc en contact avec l'eau en cours d'évaporation et il apparaît, à l'ex- trémité inférieure du faisceau dans la chambre 8, un mélange de gaz, de vapeur d'eau et d'eau en excédent qui passe ensuite dans le séparateur 9.
L'eau en excédent étant alors séparée et se rassemblant dans le réservoir 10, le mélange gazeux saturé de vapeur d'eau est évacué par le conduit 11.
De l'eau est encore introduite dans le séparateur par le conduit 12.
L'eau rassemblée dans le séparateur retourne vers la chambre 6 par un circuit comprenant-le conduit 13, la pompe 14 et le conduit 7.
A titre d'exemple pratique, on considérera le cas d'un gaz che- minant sous une pression absolue de 13 kg/cm2 et qui doit être saturé d'eau de telle sorte que la tension partielle de l'eau dans le gaz soit égale à 6,3 kg/cm2o La température de rosée du mélange correspondant à cette ten- sion partielle étant égale à l60 C, le gaz devra être chauffé à cette tem- pérature et saturé d'eau.
Selon le procédé conforme à l'invention, le faisceau tubulaire de l'évaporateur est chauffé par de la vapeur d'eau à une température, dé- pendant des caractéristiques de l'appareil, légèrement supérieure à la tem- pérature de rosée du mélange, cette température de la vapeur d'eau étant de 170 C par exemple, soit une pression absolue de vapeur de 8,07 kg/cm2.
Par contre, la pression de la vapeur injectée directement d'après le pro- cédé classique aurait dans ce même cas dû dépasser 13 kg/cm2.
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Bien que l'installation comprenant un évaporateur à film descen- dant, comme décrit, présente l'avantage de n'opposer qu'une très faible perte de charge au circuit des gaz, elle peut, bien entendu, être également pourvue d'un évaporateur à film ascendant, comme le montre la figure 2
Le circuit de chauffage de l'évaporateur 1 comprend toujours un conduit 3 d'arrivée de vapeur et un conduit 4 de retour des eaux de purge, mais le séparateur 9 n'est évidemment relié à la chambre 6 de l'éva- porateur que par un simple conduit 13, la pompe 14 se trouvant ainsi sup- primée.
L'arrivée de gaz se fait par le conduit 5 et le mélange gazeux sa- turé d'eau est évacué par le conduit llo
Il y a lieu de rappeler que les exemples de réalisation d'in- stallations et d'application pratique n'ont été décrits que pour bien faire comprendre l'invention, celle-ci ne se limitant donc pas aux détails con- structifs représentés, ni aux exemples numériques cités. Des modifications peuvent y être apportées, sans quitter le domaine de l'invention, notamment en vue de l'adaptation du procédé et de l'installation aux besoins de la fabrication envisagée.
C'est ainsi, par exemple, que le faisceau tubulaire unique peut être remplacé par une pluralité de faisceaux disposés en série.
REVENDICATIONS.
1)- Procédé pour l'humidification des gaz, et plus spécialement pour la saturation en vapeur d'eau d'un gaz sous pression, caractérisé par ceci que le gaz traverse le ou les faisceaux tubulaires d'un ou de plusieurs évaporateurs et se charge dans ce ou ces faisceaux de vapeur d'eau, le mé- lange saturé de gaz et de vapeur d'eau étant ensuite séparé de l'eau en ex- cès.
2)- Installation pour la mise en oeuvre du procédé selon 1) com- prenant un évaporateur, ou plusieurs évaporateurs disposés en série chauf- fé par de la vapeur d'eau produite dans une chaudière vers laquelle retour- nent les eaux de purge, la chambre d'entrée du faisceau tubulaire, ou de la série de faisceaux, étant alimentée en gaz à saturer et en eau, la cham- bre de sortie étant reliée à un appareil séparateur de l'eau en excès, qui est encore alimenté en eau d'apport, le réservoir d'eau de ce séparateur alimentant la chambre d'entrée du ou des faisceaux d'évaporation.
3) - L'installation selon 2) peut encore comporter une ou plu- sieurs des caractéristiques suivantes : a) l'installation comportant un parcours descendant de satura- tion du gaz, le réservoir d'eau du séparateur et la chambre d'entrée de l'évaporateur sont reliés par une conduite munie d'une pompe assurant la circulation de l'eau ; b) l'installation comportant un parcours ascendant de satura- tion du gaz, le réservoir d'eau et la chambre d'entrée sont reliés par une conduite dans laquelle l'eau circule par gravité.