BE536529A - - Google Patents

Description

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   Il est connu que pour obtenir un rendement élevé de combinaison dans certaines réactions exothermiques effectuées à haute pression, telles que par exemple la synthèse de l'ammoniac et du méthanol, il est nécessaire de maintenir la température du catalyseur entre des limites bien   définies!   la chaleur développée par la réaction doit donc être éliminée avec soin au fur et à mesure qu'elle se produit. 



   Pour effectuer cette opération, il a déjà été proposé de diviser la masse catalytique en différentes couches et d'insérer dans les espaces intermédiaires des tuyaux en spirale en acier inoxydable, dans lesquels on   injecte de l'eau ; decette façon, la chaleur de réaction peut être utilisée   pour la production de vapeur. 



   Cependant, la construction des tuyaux destinés à fonctionner à l'intérieur des colonnes de synthèse à la pression de plusieurs oentaines   d'atmosphères   et à des températures qui peuvent atteindre 600 C, présente de grandes difficultés. En effet, à ces températures, la résistance des aciers diminue considérablement et, même si l'on emploie des aciers ayant des teneurs élevées de chrome et de   nickel;.   il faut employer des tuyaux r 
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 -ayant des ëpa3,sseuxsexaessives; 'poùr cette raiisoù, la constrûdtion'de ces appareils devient impossible   n   pratique lorsque la pression de marche est supérieure à 350 -   40Q   atm. 



   La présente invention offre une solution rationnelle pour vaincre les difficultés mentionnées ci-dessus, qui permet de réduire au   mimi '   l'épaisseur des tuyaux dans lesquels on fait circuler l'eau destinée à emporter la chaleur de réaction, même si le procès s'applique à des pres- sions de 800 - 1000 at 
L'invention consiste essentiellement en ce qu'on réalise le re- froidissement de la masse catalytique au moyen d'une circulation d'eau à thermosiphon, en mettant en communication le circuit de l'eau destinée à emporter la chaleur de réaction, avec le circuit de synthèse, de façon à assurer l'existence de la même pression dans les deux circuits. 



   Le dessin annexé montre un exemple d'exécution de l'invention appliquée à la synthèse de l'ammoniac. 



   Le mélange d'azote et d'hydrogène, venant du compresseur M et se trouvant sons haute pression, traverse l'échangeur de chaleur D, situé dans la partie inférieure de la colonne de synthèse A, après quoi, suivant le parcours indiqué par les flèches, il pénètre dans la chambre de cata- lyse à une température suffisante pour déclencher la réaction,   c'est-à-dire   à environ 400 C. 



   La masse catalytique est divisée en plusieurs   coubhes   B1, B2, B3,B4 soutenues par des .grilles. Le gaz sort de la prémière couche à une température d'environ 550 C, et en traversant le   dispositifn   de refroidis- sement C1, il se refroidit à environ 450 C. L'eau qui se chauffe dans le tuyau C1 devient spécifiquement plus légère et partant il s'établit une circulation à thermosiphon par suite de laquelle la chaleur produite dans la réaction est transférée à l'eau contenue dans la chaudière à vapeur L. 
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  Au moyen de la soupape HZ, le débit d'eau est proportionnée à'l'intensité de la réaction. De façon analogue, on règle la température du gaz dans les couches successives de la masse catalytique, de façon à réaliser un gradient thermique décroissant,   néccessaire   pour obtenir un rendement élevé de com- binaison. Les gaz catalysés, après avoir transféré leur chaleur dans l'é- changeur D, sont refroidis dans le réfrigérant E; l'ammoniac condensé se sépare dans le récipient F, tandis que les gaz qui n'ont pas réagi sont ren- voyés, au moyen de la pompe G, dans la colonne de synthèse A. 

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   Le vase d'expansion P, dans lequel on recueille l'eau chaude venant du circuit à thermo-siphon, est mis en communication, au moyen du tuyau Q, avec le séparateur de l'ammoniace, F. Pour éviter que la vapeur d'eau ne puisse pénétrer dans le circuit de synthèse, le vase d'expansion P est maintenu à une température inférieure au point critique de l'eau. 



  Grâce à ce dispositif, la pression de l'eau a l'intérieur des tuyaux C1, C2,C3, reste pratiquement égale à celle existant dans la chambre de cata-   lyse A ; cette raison, même si l'on emploie des pressions synthèse   très élevées, on peut employer des tuyaux ayant des parois minces et réali- ser ainsi un économie considérable du coût de construction de la chambre de réaction. 



   Il va de soi qu'il est possible d'employer, comme moyen refroidis- sant, au lieu de l'eau, tout autre liquide approprié.

Claims (1)

1. RESUME.

   L'invention concerne : 1- Un procédé pour effectuer des réactions exothermiques sous haute pression, caractérisé par le fait que la chaleur de réaction est empor- tée au moyen d'échangeurs de chaleur agencés dans.la chambre de catalyse, dans lesquels l'eau sous pression circule par thermosiphon, transférant sa chaleur à une chaudière à vapeur placée plus haut.

   2- Un procédé suivant le point 1, caractérisé par le fait que le vase d'expansion de l'eau qui circule par thermosiphon, est maintenu à une température-inférieure au point critique de l'eau et se trouve en communi- cation avec le circuit de synthèse, dans le but de réaliser automatiquement, dans le circuit refroidissant, une pression égale à celle existant dans le circuit de synthèse.

   3- Un procédé suivant les points 1 et 2, caractérisé par le fait que la masse catalytique est divisée en plusieurs couches pourvues de ré- frigérants intermédiaires réglables indépendamment, de façon que l'on puisse réaliser un gradient thermique convenable pour obtenir un rendement de conversion élevé.