BE559365A - - Google Patents

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BE559365A
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    • C01B3/00Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/02Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen
    • C01B3/32Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air
    • C01B3/34Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/36Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen; using mixtures containing oxygen as gasifying agents
    • C01B3/363Production of hydrogen; Production of gaseous mixtures containing hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide or air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using oxygen; using mixtures containing oxygen as gasifying agents characterised by the burner

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Description


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   L'invention concerne un dispositif de prépara- tion de mélanges de gaz contenant de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone par combustion partielle d'un hydrocar- bure qvec l'oxygène avec addition facultative de vapeur dans la chambre de réaction dans laquelle la combustion a lieu sous une pression supérieure à la pression atmosphé- rique comprise en/particulier entre 5 et 35 atmosphères absolues. 



   La température des gaz ainsi obtenue est généra- lement comprise entre 1000 et 1500  C et par suite ils constituent une source potentielle d'énergie. Il n'a ce- pendant pas été possible jusqu'à présent d'utiliser cette énergie du fait que ces gaz sont à une température très élevée et contiennent aussi une certaine quantité de car- bone libre. Par exemple, si on fait usage des échangeurs de chaleur ordinaires du type à tubes à flamme, on se heur. te à de sérieuses difficultés. On ne peut pas choisir des tubes à flamme du type courant, sinon avec de très mauvais résultats étant donné qu'on ne peut pas servir du même appareil pendant longtemps sans que des réparations soient nécessaires.

   En effet, il se forme souvent un dé- p8t considérable de suie sur la paroi intérieure des tubes en faisant ainsi notablement diminuer le coefficient de trahsmission de chaleur. En raison de la grande différen- ce de température qu'on obtient dans le cas présent, il est également nécessaire que l'appareil soit d'une qualité spéciale et de forte résistance, et on constate, que les échangeurs de chaleur ordinaires ne remplissent pas ces conditions mécaniques. 



   L'invention a pour objet un appareil de prépara- tion de mélange de gaz contenant de l'hydrogène et de   l'oxy   de de carbone et ne présentant pas les inconvénients préci- 

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 tés. En conséquence, suivant l'invention l'appareil du type précité est caractérisé en ce qu'il comporte un échan- geur comprenant un ou plusieurs tuyaux en hélice,'de pas- sage des gaz chauds à refroidir et autour desquels on peut faire circuler un fluide de refroidissement. 



   La raison pour laquelle les difficultés préci- tées ne se présentent pas dans l'appareil de l'invention doit être probablement attribué à la grande vitesse de circulation dans les tuyaux et, en raison de la courbure de ces tuyaux, à la force centrifuge considérable qui peut s'accompagner de tourbillons secondaires empêchant ainsi la suie de se déposer dans les tuyaux. Ce résultat est particulièrement surprenant car on devrait s'attendre à ce que l'inconvénient des dépôts de carbone à l'intérieur des tuyaux soit encore plus grave avec des tuyaux en héli- ce qu'avec des tuyaux rectilignes, en rendant encore plus difficile leur nettoyage. De plus, on peut encore atté- nuer cet inconvénient en donnant une forme de construc- tion aux tuyaux de refroidissement. 



   Le ou les tuyaux de refroidissement de l'échan- geur de chaleur sont construits de préférence de façon à pouvoir recevoir un mouvement de Vibration par les fluides qui y passent et ou passent autour d'eux. 



   Les tuyaux de refroidissement de l'échangeur de chaleur en fonctionnement sont donc en permanence à l'état      de légère vibration, ces vibrations étant probablement dues à la vaporisation du fluide de refroidissementau cours de l'échange de chaleur. Le mouvement ascendant rapide des bulles de vapeur dans le liquide provoque de nombreuses collisions et un mouvement intense dans le liquide auxquels les vibrations des tuyaux de refroidissement peuvent être attribuées. 



   Suivant l'invention, le tuyau qui fait arriver 

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 le fluide de refroidissement dans l'échangeur de chaleur peut déboucher dans un ou plusieurs canaux annulaires, formés par un tuyau faisant arriver les gaz chauds à re- froidir, et communiquent avec un tuyau de refroidissement, et par un tuyau disposé concentriquement autour de lui et réuni à la paroi de l'échangeur de chaleur. 



   L'avantage de ce mode d'arrivée du fluide de re- froidissement consiste à l'amener en contact plus intime- ment avec les gaz chauds en des points déterminés où la température des gaz est la plus élevée et celle du fluide de refroidissement la plus basse. Cette solution empêche aussi les éléments de construction de subir des contrain- tes thermiques excessives. 



   Suivant une des formes de construction de l'ap- pareil de l'invention, l'échangeur de chaleur consiste en un récipient cylindrique qui comporte une paroi extérieure, un tube intérieur et une plaque inférieure à laquelle se réunissent le ou les tubes de refroidissement disposés dans l'intervalle annulaire formé par la paroi extérieure et le tube intérieur, l'extrémité d'entrée du ou des tubes de refroidissement se raccordant à un orifice de sortie de la chambre de réaction et l'admission du fluide de re- froidissement étant adjacente au tube intérieur. 



   La forte contrainte thermique que subissent les éléments en contact avec les gaz chauds et, dans le cas de l'échangeur de chaleur en question, la portion du ou des tubes de refroidissement en particulier qui se réunit directement à la plaque inférieure, exerce aussi une in- fluence nuisible sur la résistance mécanique qui, ainsi   qu''il   est connu, diminue lorsque la température s'élève. 



   Pour avoir la certitude que l'échangeur de cha- leur en question remplit les conditions mécaniques voulues on peut augmenter l'épaisseur suivant l'invention de la 

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 portion du ou des tubes de refroidissement qui se réunit à la plaque inférieure, tandis que le reste du tuyau doit évidemment être à paroi mince pour le rendre aussi flexi- ble que possible. On a constaté qu'en augmentant l'épais- seur du tuyau sur une longueur d'environ une demi-spire du tuyau de refroidissement, la résistance devient suffisante pour résister aux efforts qui s'exercent. 



   On réalise un refroidissement satisfaisant, par- ticulièrement aux points les plus chauds,   c'est-à-dire   aux points où arrivent les gaz chauds, en disposant suivant l'invention sur le tube intérieur, au voisinage de la pla- que inférieure, un ajutage d'arrosage, de façon à arroser avec le fluide de refroidissement arrivant par ce tuyau à grande vitesse la plaque inférieure chaude avant qu'il pénè tre dans l'espace annulaire. 



   On a constaté en effet que la plaque inférieure -et la portion initiale des tuyaux de refroidissement su- bissent une très forte contrainte thermique et qu'il est nécessaire d'assurer un contact aussi intime que possible entre ces portions et le fluide de refroidissement. Si on ne prend pas cette mesure, le fluide de refroidissement, par exemple l'eau, risque de se vaporiser en raison de cette température élevée, s'il n'est pas remplacé au moment voulu par une nouvelle quantité de fluide et les bulles de vapeur ou de gaz, en se formant, compromettent notable- ment la transmission de chaleur. 



   Suivant une autre forme de réalisation de l'in- vention, l'échangeur de chaleur consiste en un récipient cylindrique formé qui comporte au moins un orifice de sor tie du fluide de refroidissement et au moins un tuyau de refroidissement comportant un orifice d'entrée et un ori- fice de sortie du fluide à refroidir disposés dans un in- tervalle annulaire formé par la paroi extérieure du réci- 

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 pient et un tube intérieur concentrique   fermera   son extré- mité voisine de la partie inférieure du récipient et ou- vert à l'autre extrémité et comportant à son extrémité fermée un orifice de sortie du liquide de refroidissement. 



   L'avantage de cette forme de réalisation de l'échangeur de chaleur   cohsiste   en ce qu'une partie du fluide de refroidissement, chauffé à ébullition sous l'ef fet de la température élevée du gaz à refroidir, pénètre dans le tube intérieur par son extrémité ouverte,   ctest-à-,   dire que la portion de ce fluide qui est encore liquide et sa portion vaporisée peuvent sortir par la partie supé- rieure de l'échangeur de chaleur. On réalise déjà de cette manière une séparation entre les portions liquide      et vaporisée du fluide de refroidissement à l'intérieur de l'échangeur de chaleur.

   Cette forme de construction de l'invention a encore l'avantage de maintenir, à l'en- contre du mélange de vapeur et de liquide barbotant et bouillant dans l'intervalle annulaire où s'effectue la transmission de chaleur, dans le tube intérieur une colon- ne de liquide sensiblement, calme dont le niveau peut être maintenu à une certaine hauteur, en donnant ainsi une in- dication au sujet de la quantité de liquide nécessaire à faire circuler suivant la quantité de vapeur qui se for- me. 



   Le ou les tuyaux de refroidissement de l'échan- geur de chaleur de cette forme de réalisation de l'inven- tion consistent de préférence en deux portions concentri- ques par rapport à l'axe de l'hélice et réunies entre elles par un élément d'accouplement du côté opposé à la partie inférieure du récipient. Il est évident qu'on peut ainsi loger le ou les tuyaux de refroidissement dans un espace relativement restreint et que, de plus, les tuyaux d'arrivée et de départ des gaz se trouvent à peu près 

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 à la même hauteur. 



   On dispose de préférence un cyclone dans le ré- cipient du côté éloigné de la partie inférieure (ou de la partie supérieure) en faisant communiquer le côté de l'ad- mission du cyclone avec l'intérieur du récipient et le cy- clone comportant un orifice de sortie de la vapeur commu- niquant avec un tuyau d'échappement ainsi qu'un tuyau d'échappement du fluide de refroidissement liquide qui se prolonge par l'extrémité ouverte du tuyau intérieur dans ce tuyau. En raison de la forme de construction ramas- sée en spirale, le fluide de refroidissement qui peut con- sister en eau, par exemple, s'échauffe assez rapidement, atteint son point d'ébullition et se transforme en partie en vapeur. Lorsqu'on opère à grande vitesse, une grande quantité de liquide risque d'être entraînée avec la va- peur et ce liquide est retenu dans le cyclone. 



   La partie inférieure du récipient et le tube in- térieur communiquent de préférence par des trous de fai- ble diamètre et, par suite, les intervalles formés par les deux tuyaux sont en communication ouverte. Ces trous permettent de vider complètement du liquide l'échangeur de chaleur lorsqu'il ne fonctionne pas. 



   Suivant une troisième forme de réalisation de l'invention, tous les tuyaux de refroidissement sont dis- posés dans un tuyau en hélice déplus grand diamètre et de même nature et l'intervalle   hélicoidal   annulaire entre les deux tuyaux contient un tuyau d'arrivée et un tuyau de sortie du fluide de refroidissement. 



   Un avantage spécial de cette forme de réalisa- tion consiste à rendre relativement faible le risque d'ac- cident en cas de rupture das tuyaux, même si la pression devient considérable, étant donné que le tuyau fonctionne d'une manière comparable à celle des tuyaux   d'unehau-   diere dite "monotubulaire à circulation   unique"   (type 

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 Benson ou analogue). De plus, en cas de rupture des tuyaux, la perye d'eau ou de vapeur est relativement fai ble. En outre, il est parfaitement possible de remplacer une série défectueuse de tuyaux en hélice pendant la mar- che, en la démontant temporairement, pourvu toutefois que l'échangeur de chaleur comporte plus d'une série de tuyaux en hélice. 



   Enfin, si l'échangeur de chaleur comporte plus d'une série de tuyaux en hélice, on peut faire varier sa capacité en accouplant ou désacoouplant une ou plusieurs séries de tuyaux. 



   Chaque série de tuyaux, formée par un tuyau de refroidissement et un tuyau de plus grand diamètre de même nature, se raccorde de préférence à des éléments de distribution communs en raccordant l'admission des tuyaux de refroidissement à un élément de distribution raccordé à l'orifice de sortie de la chambre de réaction et en raccordant les intervalles entre les tuyaux de refroidis- sement et les tuyaux de plus grand diamètre à un élément de distribution du fluide de refroidissement, chacun des orifices de sortie des gaz refroidis et chacun des orifi- ces de sortie du fluide de refroidissement étant aussi raccordés à des tuyaux collecteurs respectifs des gaz re- froidis et du fluide de refroidissement.

   L'utilité de cette solution devient évidente si on désire -employer plus d'une série de tuyaux de refroidissement, car il est alors possible de débrancher chaque série de tuyaux en hélice d'une manière simple en disposant des soupapes entre les éléments de distribution des fluides et chaque tuyau de refroidissement, ainsi qu'entre les tuyaux col- lecteurs et chaque tuyau de refroidissement, sans empê cher chacun des fluides de passer d'une manière continue des éléments de distribution dans le tuyau collecteur- 

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Il convient-aussi de refroidir chacun des orifi- ces de sortie qui établissent la communication entre l'élé.

   ment de distribution des gaz à refroidir et l'extrémité d'entrée du tuyau en hélice, sinon la quantité des éléments de construction nécessaires serait excessive, en raison de la température très élevée des gaz. Ce refroidissement peut s'effectuer suivant l'invention en ménageant dans chaque élément de raccordement comprenant la bride en question un canal de refroidissement séparé. On peut fi- nalement loger chaque série de tuyaux en hélice dans une chambre cylindrique fermée, pour faire encore diminuer le risque en cas de rupture des tuyaux. 



   L'invention est décrite en détail ci-après avec le dessin schématique à l'appui, qui représente à titre d'exemple différentes formes de réalisation de l'appareil de l'invention et sur lequel : - la figure 1 représente schématiquement l'en- semble de l'appareil; - les figures 2 à 5 représentent une forme de réalisation de l'échangeur de chaleur faisant partie de l'appareil ; la figure 2 est une coupe longitudinale de l'échangeur de chaleur, la figure 3 une coupe longitudina- le de la partie supérieure de l'échangeur de chaleur sui- vant la ligne III-III de la figure 2, la figure   4   est une coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 2 et la figure 3 représente l'ajutage d'arrosage;

   - les figures 6 et 7 représentent une autre for me de réalisation de l'échangeur de chaleur, respective- ment en coupe longitudinale et en coupe transversale, et - les figures 8 à 10 représentent une troisième forme de réalisation de l'appareil de l'invention, la fi- gure 8 est une élévation schématique de l'appareil; la fi gure 9 une coupe longitudinale suivant la ligne IX-IX de 

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 la figure 8 et la figure 10 représente un détail de la figure 9. 



   Suivant la figure 1, la portion A désigne le réacteur proprement dit, qui comporte un tuyau a faisant arriver le combustible à une portion de brûleur A du réacteur, ainsi qu'un tuyau b faisant arriver l'oxygène 'et, éventuellement, de la vapeur, tandis que la portion B établit une communication entre le réacteur et un élé- ment d'accouplement C. Les gaz chauds arrivent par la portion B et l'élément d'accouplement C dans l'échangeur de chaleur D, qui comporte un tuyau de refroidissement hélicoïdal, une tubulure de sortie c des gaz refroidis, une tubulure d'admission d du fluide de refroidissement, par exemple de l'eau, et une tubulure de sortie e du mé- ,lange de vapeur et d'eau. Les gaz sortant par la tubu- lure c peuvent subir ensuite, si on le désire, un traite, ment de purification par un moyen quelconque habituel. 



   La figure 2 est une coupe longitudinale d'une forme de réalisation de l'échangeur de chaleur D de la figure 1. Cet échangeur de chaleur comporte une plaque inférieure 1 avec bride 2. Un ajutage d'arrosage 3 forme l'extrémité d'un tuyau intérieur 7 qui comporte aussi des bandes de guidage 5 des tuyaux de refroidissement 4. La paroi extérieure de l'échangeur de chaleur se réunit à la plaque inférieure 1 par'un joint soudé par exemple. 



  Le tuyau intérieur 7 se raccorde en haut par une portion conique 8 avec une portion de terminaison 10 qui fait par- tie d'un tuyau de sortie des gaz 13 (tubulure c de la figu re 1). Une portion de paroi 12 forme la séparation entre la portion du tuyau d'échappement auquel se raccorde l'ex- trémité des tuyaux en hélice par un bout de tuyau 9 plus épais pour le renforcer, et la portion 10 dans laquelle le fluide de refroidissement arrive dans l'échangeur de cha- 

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 leur par un tuyau 15 qui correspond à la tubulure d'en- trée d de la figure 1. 



   Le tuyau intérieur 7 de cette forme de réalisa. tion de l'échangeur de chaleur est suspendu librement, c'est-à-dire qu'il est attaché d'un seul côté sur le tuyau central d'échappement du gaz 13. Cette forme de construction a l'avantage de soustraire le tuyau inté- rieur 7 aux contraintes thermiques et de lui permettre ainsi qu'aux autres éléments de l'échangeur de chaleur, de se dilater librement lorsque la température s'élève ou inversement. 



   La partie supérieure 11 de l'échangeur de cha- leur comporte un tuyau d'échappement 14 du fluide de re- froidissement correspondant à la tubulure de sortie e de la figure 1. Enfin, le gaz chaud arrive par l'orifice d'admission de la portion initiale 16 plus épaisse des tuyaux de refroidissement 4. 



   Il peut être aussi avantageux de supporter les tuyaux de refroidissement à paroi mince dont la longueur est asaez grande. Pour permettre aux tuyaux de vibrer   li'   brement en totalité ou en partie, ,l'échangeur de chaleur comporte en divers points des éléments 17 de support li bre et/ou fixe des tuyaux de refroidissement entre leurs extrémités. 



   La figure 3 est une coupe transversale de la partie supérieure de l'échangeur de chaleur suivant la ligne III-DII de la figure 2 et indique de quelle manière les tuyaux de refroidissement 4 se raccordent au tuyau d'échappement des gaz 13. La figure 4 indique de quelle manière l'ajutage d'arrosage 3 du fluide de refroidisse- ment est disposé par rapport à la portion initiale 16 des tuyaux de refroidissement des gaz chauds. On voit aussi sûr cette figure que la longueur 16 de la portion 

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 plus épaisse des tuyaux de refroidissement 4 est à per près égale à une demi-spire. 



   Il est nécessaite de remplacer le fluide de re- froidissement par une nouvelle quantité de fluide, suffi- samment vite et au point qui convient, et on a constaté à cet effet que la forme de l'ajutage d'arrosage 3 et l'em- placement de son orifice de sortie sont particulièrement importants. L'ajutage d'arrosage 3 a donc la forme dtune fente dont l'orifice est voisin du point de raccordement du ou des tuyaux de refroidissements 4 et de la plaque inférieure. 



   Ces points sont en effet les points les plus chauds de l'échangeur de chaleur et c'est en raison de cette forme spéciale de l'ajutage d'arrosage que le fluide de refroidissement peut y arriver, tandis que, d'autre part, on obtient par cette forme une répartition satisfai- sante du fluide de refroidissement sur la plaque infé- rieure. La figure 5 représente sous forme de détail séparé l'ajutage d'arrosage qui forme l'extrémité supérieure du tuyau intérieur, observé dans la direction de la flèche P de la figure 4. La fente étroite a pour effet de projeter à grande vitesse et violemment dans une direction appro- priée un courant du fluide de refroidissement contre la plaque inférieure de l'échangeur de chaleur. 



   Il y a lieu.de remarquer également que la forme   Hélicoïdale   des tuyaux de refroidissement 4 des gaz chauds permet de disposer la surface de refroidissement nécessaire dans un échangeur de chaleur vertical de hauteur modérée. 



   Le fluide de refroidissement de l'échangeur de chaleur de cette forme de réalisation de l'invention con- siste en eau qu'on y fait passer par circulation forcée pour assurer une transmission de chaleur appropriée.   (10   par la production de vapeur). La température de l'eau en 

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 circulation est d'environ 215  C dans l'échangeur de cha- leur en fonctionnement. La température à laquelle les gaz chauds arrivent est d'environ 1300  C et celle à laquelle les gaz refroidis sortent est d'environ 250  C. 



   La figure 6 est une coupe longitudinale d'une autre forme de réalisation de l'échangeur de chaleur D de la figure 1 et la figure 7 est une coupe transversale sui- vant la ligne VII-VII de la figure 6. 



   Le tuyau 101 de cette forme de réalisation est le tuyau qui fait arriver les gaz chauds à refroidir   prove   nant du réacteur. 



   Un tuyau 102 est disposé concentriquement au voi sinage de l'échangeur de chaleur autour du tuyau d'alimen- tation 101, de façon à former par les deux tuyaux un espa- ce annulaire par lequel on fait arriver un fluide de re- froidissement général de l'eau et correspondant au tuyau d'admission d de la figure 1. La vapeur formée sort de l'échangeur de chaleur par un tuyau 103 et l'eau par un tuyau 104. Enfin, le tuyau de sortie 105 correspondant au tuyau c de la figure 1 est le tuyau de sortie des gaz refroidis. 



   L'échangeur de chaleur comporte aussi un réci- pient cylindrique 106 contenant un tuyau intérieur 107 ouvert à une extrémité et dont l'autre extrémité fermée se prolonge au delà du récipient 106. L'intervalle annu- laire 108 loge les tuyaux hélicoïdaux 109 et 110 dont les extrémités supérieures sont réunies par un tuyau 111. l'a xe commun de ces deux tuyaux coïncide avec l'axe du réci- pient 106 et du   tyau   107, mais leur rayon est différent par rapport à cet axe, en formant ainsi deux tuyaux héli- coidauxc "concentriques". On peut disposer plus d'une sé- rie dé ces tuyaux hélicoïdaux dans l'intervalle annulaire. 



   Une ou plusieurs plaques de retenue 113 peuvent 

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 être disposées dans la partie supérieure du récipient pour empêcher la vapeur d'entraîner une trop grande quantité   d   liquide si l'ébullition du fluide de refroidissement est excessive. 



   Un cyclone 114, disposé dans la partie supérieur du récipient 106, sert à séparer le liquide qui revient alors dans le cycle du liquide par un tuyau de retour 115, tandis que la vapeur sèche sortant de l'échangeur de cha- leur, sort par le tuyau d'échappement 103. Un tube de niveau d'eau en verre 116, monté de la manière habituelle, est disposé en dehors du récipient 106 dans le tuyau d'é- chappement 104 du fluide de refroidissement chaud. Un tuyau de vidange 117 est disposé dans la partie inférieure du tuyau intérieur 107, tandis que plusieurs petits trous 
118 permettent de vider l'espace annulaire, si on le dé- sire. 



   Il convient que le fluide de refroidissement liquide ne reste plus exposé encore au chauffage à l'ex- trémité de sortie du tuyau intérieur,'dont l'extrémité fermée se prolonge en conséquence au delà de la partie inférieure du récipient 106, et cette'extrémité du tuyau intérieur 107 comporte dans ce cas au delà du récipient une tubulure d'échappement 104 du liquide de refroidisse- ment. 



   Le fluide de refroidissement est maintenu à une certaine hauteur dans le tuyau intérieur pendant la marche il est donc nécessaire de disposer l'indicateur de niveau en dehors de l'échangeur de chaleur proprement dit. Il est évident que l'ensemble de l'appareil doit être suscep- tible de résister à une forte pression. 



   L'échangeur de chaleur de la forme de réalisa- tion des figures 6 et 7 fonctionne de la manière suivante; 
Les gaz chauds arrivent par un ou plusieurs 

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 tuyaux 101 et commencent à se refroidir même avant d'en- trer dans l'échangeur de chaleur proprement dit puisque l'eau de refroidissement arrive dans l'espace annulaire 112 entourant ce tuyau. Le tuyau prend une forme hélicoï- dale à l'intérieur de l'échangeur de chaleur en faisant suivre aux gaz chauds un trajet hélicoïdal ascendant dans le tuyau en hélice 109. Les gaz changent de direction à   l'ex-   trémité supérieure du tuyau hélicoïdal et descendent par le ou les autres tuyaux hélicoïdaux 110, pour sortir fina- lement à l'état refroidi de l'échangeur de chaleur par le ou les tuyaux 105. 



   Le fluide de refroidissement qui arrive par un ou plusieurs espaces annulaires 112 s'échauffe très rapi- dément dans l'espace annulaire   108 et   atteint son point   d'ébullition.   Une partie du liquide bouillant se rassem- ble dans le tuyau intérieur 107 dans lequel le liquide se maintient à un certain niveau. Une partie du liquide bouillant se vaporise et ce courant de vapeur se sépare du reste du liquide dans le cyclone 114. Les plaques de retenue 113 donne la certitude que ce courant n'entraîne pas une trop forte quantité de liquide. Le tuyau de re- tour 115 du cyclone se prolonge au-dessous du niveau de liquide maintenu dans le tuyau intérieur et vérifié par le tube de niveau d'eau 16 de façon à former automatiquement un joint liquide. 



   Les figures 8 à 10 représentent une troisième forme de réalisation de l'invention. 



   Une portion 201 de la figure 8 représente le réacteur proprement dit, A de la figure 1, qui comporte un tuyau 202   (a de   la figure 1) faisant arriver le   combusti-   ble dans laportion du   brûleur-203   (A'de la figure 1) du réacteur, ainsi qu'un tuyau 204 (b de la figure 1) qui fait   arriver--l'oxygène   et la vapeur d'eau éventuelle, une 

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 portion 205 qui établit la communication entre le réacteur 201 et un tuyau de distributeur 206.

   Les   gaz   chauds pas- sent ,par ce tuyau de distribution et les éléments d'accou- plement 207 dans les éléments 208 de l'échangeur de cha- leur qui contiennent chacun une série de tuyaux   hélicol-   deux Chaque élément comporte un tuyau d'échappement 209 9c de la figure 1) des gaz refroidis un tuyau d'admission 210 (d de la figure 1), figure 9, du fluide de refroidis- sement par exemple de l'eau et un tuyau d'échappement 211   (e   de la figure 1) du mélange   d'eau   et de vapeur. Les tuyaux d'admission 210 du fluide de refroidissement commu- niquent avec un tuyau de distribution 212 de ce fluide, les tuyaux d'échappement communiquent avec un tuyau   collec   teur 213 et les tuyaux d'échappemen de-la vapeur 211 avec un tuyau collecteur 214.

   Chaque tuyau distributeur ou collecteur comporte une fausse bride, telle' que la bride 215 du tuyau distributeur 206 qui les rend plus faciles à examiner et permet d'x accoupler de nouveaux éléments d'une manière simple. 



   La figure 10 représente à plus grande échelle la portion initiale de la série de tuyau 216, leur accouple- ment avec le tuyau de distribution   206   et d'autres dispo- sitifs d'accouplement. Le tuyau intérieur 217 par lequel passent les gaz chauds forme avec le tuyau extérieur 218 un canal annulaire hélicoïdal 220 dans.lequel passe le fluide de refroidissement. Celui-ci arrive par des canaux 221 ménagés dans une bride 219 et communiquant avec un canal annulaire 222 disposé autour de la bride. Le tuyau de distribution 212 du fluide de refroidissement peut être raccordé à ce canal annulaire.

   L'élément d'accouplement 207 comporte une'tubulure d'admission 210 de l'eau de re- froidissement, qui coule dans un canal annulaire 226 formé entre le tuyau intérieur 227 et le tuyau extérieur 228, 

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 ainsi que dans des canaux 224 et une bride 225 pour arri- ver dans un canal annulaire 223 disposé autour de la bride, Si on le désire la tubulure d'échappement 229 peut se rac- corder directement avec le tuyau d'alimentation non repré- senté du canal annulaire 222, de façon à accoupler-en   séri   les deux groupes de refroidissement. 



   Enfin les divers éléments peuvent comporter des soupapes appropriées non représentées pour rendre les figures plus simples et permettent d'accoupler ou de déssa coupler un ou   plùsieurs   des éléments 208 à volonté. 



   REVENDICATIONS 
Dispositif de préparation de mélanges de gaz con- tenant de l'hydrogène et de l'oxyde de carbone par combus- tion partielle d'un hydrocarbure avec l'oxygène, avec ad- dition facultative de vapeur dans la chambre de réaction dans laquelle la combustion a lieu sous une pression   supé   rieure à la pression atmosphérique comprise en particu- lier entre 5 et 35 atmosphères absolues, ce dispositif étant caractérisé par les points suivants, séparément ou en combinaisons : 1) Il comporte un échangeur de chaleur comprenant un ou plusieurs tuyaux en hélice de passage des gaz chauds à refroidir et autour desquels on peut faire circuler un fluide de refroidissement. 



  2 Le ou les tuyaux de refroidissement de l'échan- geur de chaleur sont construits de façon à pouvoir rece- voir un mouvement de vibration par les fluides qui y pas- sent et/ou passent autour d'eau. 

**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.

Claims (1)

  1. 3) Le tuyau qui fait arriver le fluide de refroidis- sement débouche dans un ou plusieurs canaux annulaires, formés par un tuyau faisant arriver les gaz chauds à re- froidit et communiquant avec un tuyau de refroidissement et par un tuyau disposé concentriquement autour de'lui et <Desc/Clms Page number 17> réuni à la paroi de l'échangeur de chaleur.
    4) L'échangeur de chaleur consiste en un récipient cylindrique, qui comporte une paroi extérieure, un tuyau intérieur et une plaque inférieure à laquelle se réunis- sent le ou les tuyaux de refroidissement disposés dans l'intervalle annulaire formé par la paroi extérieure et le tuyau intérieur, l'extrémité d'entrés du ou des tuyaux de refroidissement se raccordant à un orifice de sortie de la chambre de réaction et l'admission du fluide de refroidissement étant adjacente au tuyau intérieur.
    5') La portion du ou des tuyaux de refroidissement réunie à la plaque inférieure est plus épaisse.
    6) La longueur de la portion plus épaisse du ou des tuyaux de refroidissement correspond à peu près à celle d'une demi-spire de ce ou ces tuyaux de refroidis- sement.
    7) Le tuyau intérieur comporte au voisinage de la plaque inférieure un ajutage d'arrosage, de façon à arro- ser avec le fluide de refroidissement arrivant par le tuyau à grande vitesse la plaque inférieure chaude avant qu'il arrive dans l'espace annulaire.
    8) L'échangeur de chaleur consiste en un récipient cylindrique fermé qui comporte au moins un orifice d'en- trée et un orifice de sortie du fluide de refroidissement et au moins un tuyau de refroidissement comportant un ori- fice d'entrée et un orifice de sortie du fluide à refroi- dir disposés dans un intervalle annulaire formé par la paroi extérieure du récipient et un tuyau intérieur con- centrique fermé à son extrémité voisine de la partie mn- férieure du récipient et ouvert à l'autre extrémité et comportant à son extrémité fermée un orifice de sortie du liquide de refroidissement.
    9) Le'ou les tuyaux de refroidissement de l'échan- <Desc/Clms Page number 18> geur de chaleur consistent en deux portions concentriques par rapport à l'axe de l'hélice et réunies entre elles par un élément d'accouplement du côté opposé à la partie infé- rieure du récipient.
    10) Un cyclone est disposé dans le récipient du côté opposé à sa partie inférieure (ou supérieure., le côté de l'admission du cyclone communique avec l'intérieur du ré- cipient et le cyclone comporte un orifice d'échappement du fluide de refroidissement à l'état de vapeur, qui com- munique avec le tuyau d'échappement, ainsi qu'un tuyau d'échappement du fluide de refroidissement liquide qui se prolonge par l'extrémité ouverte du tuyau intérieur dans ce tuyau. ul) L'intervalle formé par la paroi du récipient et le tuyau intérieur et l'intérieur de ce tuyau communiquent entre eux par un ou plusieurs trous percés au voisinage de la partie inférieure du récipient.
    12) Tous les tuyaux de refroidissement sont disposés dans un tuyau en hélice de plus grand diamètre et de même nature, et l'intervalle hélicoidal annulaire entre les deux tuyaux contient un tuyau d'arrivée et un tuyau de sortie du fluide de refroidissement.
    13) Chaque série de tuyaux formée par un tuyau de refroidissement et un tuyau de plus grand diamètre de même nature se raccorde à des tuyaux de distribution communs, en raccordant l'admission des tuyaux de refroidissement à un tuyau de distribution raccordé à l'orifice de sortie de la chambre de réaction et en raccordant les intervalles entre les tuyaux de refroidissement et les tuyaux de plus grand diamètre à un tuyau de distribution du fluide de refroidissement,-chacun des orifices de sortie des gaz refroidis et chacun des orifices de sortie du fluide de refroidissement étant aussi raccordés à des tuyaux collec- <Desc/Clms Page number 19> teurs respectifs des gaz refroidis et du fluiede refroi- dissement.
    14) Chaque orifice de sortie établissant la communica- tion entre le tuyau de distribution des gaz à refroidir et l'extrémité d'entrée de chaque série de tuyaux sont en- tourés par un canal de refroidissement séparé.
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