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La présente invention se rapporte à un procédé et à un dis- positif pour le chauffage d'agents liquides, vaporeux, gazeux ou solides, ou de mélanges de ces agents, à l'aide d'un agent de chauffage, qui contient des matières combustibles et qui, par , combustion catalytique des matières combustibles ou d'une partie de celles-ci, est porté à une température donnée.
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On sait que l'on peut procéder à la transformation cataly- tique d'oxygène avec des gaz ou vapeurs, qui contiennent des constituants combustibles, ou qui en sont constitués, à l'aide de catalyseurs à base de platine, de nickel, de cobalt ou d'au- tres matières analogues. Ces catalyseurs ont l'inconvénient que l'effet catalytique est diminué par le soufre présent dans la plupart des gaz ou vapeurs, de telle sorte qu'après un certain temps l'efficacité de ces catalyseurs laisse à désirer, et que ceux-ci ne peuvent plus être utilisés. Ces catalyseurs sont uti- lisés sous le nom d'oxycates, par exemple en vue de la combustion de petites quantités de constituants combustibles dans des gaz- d'échappement/ /, de l'énergie étant produite dans ce cas sous forme de cha- leur de combustion.
Dans le cas de moteurs à combustion, ces ca- talyseurs sont utilisés aussi pour la combustion de gaz d'échap- pement. Cependant, leur utilité pratique n'est que limitée en cas de gaz contenant du soufre.
Or, on a trouvé que, en vue de la combustion catalytique, on utilise avec un avantage particulier les catalyseurs d'hydro- génation connus résistant au soufre, qui sont employés par exem- ple dans le raffinage catalytique du benzol ou d'autres hydro- carbures, particulièrement lorsque plusieurs stades de combus- tion successifs sont prévus, et que l'on travaille à de basses températures de combustion, inférieures à environ 1,000 C, par exemple inférieures à 800 C.
Dans la plupart des cas, on ne tire donc parti que d'une chute de température de 700 à 300 C. Ceci correspond à une quan- tité de chaleur d'environ 150 kcal par m3n de gaz de combustion.
Or, on peut transmettre de plus grandes quantités de chaleur si le chauffage catalytique du gaz est répété plusieurs fois en plusieurs stades successifs. Avec ce mode de travail, la quantité de chaleur qui peut être produite et transmise, se multiplie avec le nombre des stades opératoires.
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Afin que la transformation au catalyseur ait lieu dans tou- tes les couches de manière uniforme, que l'on obtienne des rende- ments maxima du catalyseur, et que l'on évite des surchauffes aux grains du/ différents/catalyseur , et aussi en vue d'arriver à un travail u- niforme des catalyseurs, on maintient une charge d'au moins 1.000, avec avantage de 4. 000 - 6.000 m3n du mélange à traiter, par m3 de catalyseur et par heure. Si les températures de réaction sont bas- ses, de l'ordre de 220-400 C environ, la charge est basse aussi, dans le cas par contre de températures de réaction élevées, de 400-800 C par exemple, elle est élevée.
Aux catalyseurs conformes à l'invention, la réaction de l'oxygène avec des gaz ou vapeurs combustibles - c'est-à-dire des gaz, vapeurs, ou mélanges de gaz et de vapeur, contenant des ma- tières combustibles, ou constitués par des matières combustibles - a déjà lieu à des températures de 220-500 C. Ces catalyseurs d'hy- drogénation résistent tellement bien au soufre, contenu dans la plupart des gaz ou vapeurs combustibles, que l'on obtient une longue durée des catalyseurs.
Comme on le sait, on peut utiliser comme constituant principal des catalyseurs d'hydrogénation ré- sistant au soufre, des combinaisons appropriées des métaux des premier au huitième groupes, par exemple les combinaisons d'oxy- de, de soufre et de phosphore des métaux lourds, avec avantage des métaux des quatrième au huitième groupes, ainsi que les mé- taux des groupes platine et palladium, Les combinaisons en ques- tion peuvent être admises sur des substances porteuses.
La réaction catalytique do l'oxygéne, conforme à l'inven- tion, avec des gaz ou vapeurs combustibles a lieu en vue de la production d'énergie thermique qui est recueillie par les gaz de combustion formés lors de la réaction, et qui peut être utilisée pour les objectifs les plus divers;, par exemple en vue de chauf- fage.
En outre, le procédé suivant l'invention convient par exem- ple avec un avantage particulier au chauffage d'agents qui doi- vent être soumis à des réactions se déroulant dans une gamme
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optimum de températures, et dans ce cas il/ya l'avantage que l'é- change calorifique peut être réglé de telle manière que sont éli- minées, ou tout au moins limitées dans une mesure souhaitable, des décompositions thermiques indésirables, par exemple des coké- factions, crackings ou autres de même nature,ceci étant le cas par exemple pour le chauffage à la température de réaction de benzols, de benzines, ou d'autres fractions à point d'ébullition plus élevé ou plus bas d'hydrocarbures aromatiques et aliphati- ques, comme les hydrocarbures de pétrole,
les produits de distil- lation provenant de 'combustibles solides ou d'autres produits or- ganiques ou inorganiques, ou encore leurs mélanges en vue du raf- finage catalytique hydrogénant ou d'une séparation plus ou moins poussée, respectivement une transformation en d'autres combinai- sons chimiques, pour le chauffage de chambres de réaction, par exemple de chambres de catalyseurs, ou de gaz, par exemple en corrélation avec la marche de turbines à gaz ou d'autres instal- lations de même nature en vue de la production d'énergie mécani- que ou électri que.
Ainsi par exemple, un mélange d'air ou d'oxygène avec les gaz ou vapeurs combustibles est amené à la température de réac- tion d'environ 220-280 C par exemple, et admis ensuite à un ca- talyseur résistant au soufre. En vue de la réaction des consti- tuants combustibles contenus dans les gaz ou vapeurs combustibles, ou d'une partie de ceux-ci, avec de l'oxygène, de l'air enrichi en oxygène ou de l'air seul, l'addition d'oxygène est calculée de telle sorte que, par la chaleur de combustion dégagée, le gaz de combustion formé ou le mélange de gaz de combustion et de gaz ou vapeurs combustibles est porté à des températures de l'ordre de 600-700 C, auquel cas éventuellement il peut encore y avoir de l'oxygène excédentaire dans le gaz de combustion qui se forme.
Ainsi par exemple, aux gaz combustibles, par exemple au gaz de gazogène, au gaz d'éclairage, au gaz de cokerie ou au gaz na- turel, on mélange de l'air dans les proportions de 5-15 %. Si,
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après chauffage aviron 220-280 C, on .mène ce mélange a un catalyseur d'hydrogénation, l'oxygène y contenu brûle pratique- ment complètement avec une partie des gaz ou vapeurs combustibles.
Le mélange est de ce fait porté à des températures d'environ 450-700 C.
Inversement toutefois existe aussi la possibilité de mélan- ger à de l'oxygène, par exemple de l'air, une quantité déterminée de gaz ou vapeurs combustibles en une proportion de 5 % par exem- ple, et d'admettre ce mélange à des catalyseurs d'hydrogénation après préchauffage à la tempéra'cure de réaction de 220-280 C par exemple. Dans ce cas,'les gaz ou vapeurs combustibles brûlent avec une partie de l'oxygène,, et le mélange d'air et de gaz de combus- tion est chauffé è. des températures d'environ 450-700 C.
La durée étronamment long\le des catalyseurs utilisés suivant l'invention et/ou leur efficacité, peut laisser à désirer plus ou moins rapidement à des températures supérieures à 800-900 C,sil se produit un frittage de la matière porteuse. Toutefois, des ca- talyseurs pour lesquels on utilise cornue substance porteuse des matières à point de fusion élevé, comme par exemple de l'oxyde d'aluminium, de la silice ou du corindon, permettent une opéra- tion sans ennui à ces températures élevées. Ces matériaux sont utilisés par exemple sous forme poreuse et, avec avantage, impré- gnés d'une solution de catalyse, par exemple des solutions de cobalt--molybdène.
Si en vue de la production de grandes quantités de chaleur suivant l'invention, la combustion catalytique de gaz et éven- tuellement de vapeurs combustibles, a lieu en plusieurs stades successifs, c'est par stades successifs aussi que l'on ajoute aux gaz ou vapeurs combustibles les quantités nécessaires d'oxy- gène, par exemple d'air, ou de gaz non combustibles, contenant de l'oxygène, par exemple aussi de l'air.
On travaille par exemple de manière telle qu'un mélange de cette espèce est chauffé au catalyseur à environ 220 à 500-600 C
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par exemple. La chaleur produite est alors utilisée, et le mélan-. ge se refroidit à nouveau à des températures plus basses à 200 C par exemple. On ajoute alors au mélange d'autres quantités d'air respectivement de gaz combustibles, et le chauffage catalytique ainsi que l'utilisation de la chaleur ont lieu de la ou des même(s manière (s). Ces phases peuvent être répétées à volonté, par exem- ple jusqu'au moment où les gaz combustibles ou l'oxygène disponi- ble soient complètement épuisés.
On a encore trouvé que dans le cas d'emploi de gaz combusti- bles, qui, tels le gaz de gazogène, le gaz d'éclairage, le gaz de ookerie, le gaz de carbonisation, sont constitués en ordre prinoi- pal par de l'hydrogène, de l'oxyde de carbone, du méthane et d'au- ,tres hydrocarbures, l'hydrogène en premier lieu et l'oxyde de car- bone brûlent déjà à des températures de 220-380 C. Les vapeurs d'hydrocarbures se décomposent d'abord en hydrocarbures inférieurs et en hydrogène et carbone.
Le méthane ne brûle qu'à des tempéra- tures beaucoup plus élevées, de l'ordre de 450-600 C. Pour obte- nir une transformation complète des gaz et/ou vapeurs combustibles dans le cas d'une combustion par phases successives, la température. sera portée à plus de 450 C dans les derniers stades, de telle ma- nière que les dernières quantités de méthane brûleront également complètement. Ainsi par exemple la combustion peut avoir lieu dans les premières phases de manière à réaliser un accroissement de température d'environ 220-500 C, tandis que dans les dernières phases, on travaillera à des températures comprises entre 450 et 650 C environ.
Dans le cas de réactions chimiques, il est souvent nécessai- re de chauffer l'agent de réaction jusqu'à destempératures supé- rieures à 250 . L'utilisation de vapeur de chauffage pour cet ob- jet est difficile, ou n'est plus possible, par suite des pres- sions élevées requises, et, dans beaucoup de cas, un chauffage à l'aide d'énergie électrique occasionnerait des frais trop élevés, par exemple à cause du prix élevé du courant. L'utilisation,
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habituelle jusqu'à présent, de gaz ou vapeurs combustibles en vue du chauffage des produits de réaction, a l'inconvénient que les gaz de chauffage sont produits dans des brûleurs avec flamme dé- couverte, ce qui provoque des températures élevées qui peuvent être nuisibles pour les agents de réaction à chauffer.
En outre, l'utilisation de dispositifs de chauffage avec flamme découverte est dangereuse dans le cas de réactions chimiques qui traitent des produits inflammables. L'utilisation suivant l'invention de l'oxydation catalytique des gaz ou vapeurs combustibles en vue du chauffage des agents entrant dans des réactions chimiques éli- mine les inconvénients cités ci-avant.
Les gaz de combustion sont mélangés à de l'air, de l'oxygène ou de l'air enrichi en oxygène, et sont portés à la température de réaction de 220-280 C dans un préchauffeur ou par échange thermique, et admis à des catalyseurs d'hydrogénation, la température étant portée par la combustion à la valeur optimum, par exemple 400-500 C. Les gaz de combustion produits de cette façon cèdent leur chaleur par échange thermique aux agents de réaction, chauffent ceux-ci et se refroidissent eux- mêmes à une température de 220-280 C par exemple. Les gaz de com- bustion provenant de cet échange thermique peuvent, avec avantage, être utilisés en vue du chauffage des gaz ou vapeurs combustibles à,la température de réaction d'environ 220 C.
Dans le cas de nombreuses réactions chimiques, par exemple lors de l'hydrogénation de charbon, goudron, du raffinage hydrogé- nant de benzine, d'huile, de benzol, de la synthèse du méthanol, de la synthèse de l'ammoniaque, de latransformation de benzine en aromates, il se présente des gaz résiduaires combustibles.
Ces derniers peuvent avantageusement être utilisés en vue du chauffage des agents de réaction suivant un mode de combustion catalytique d'après 1-''invention. On admet ces gaz résiduaires à des catalyseurs d'hydrogénation, où ils brûlent partiellement grâce à l'oxygène, par exemple provenant d'air qui leur est mé- langé, et on utilise les gaz de combustion chauffés en vue du
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chauffage à la température de réaction des matières admises à la synthèse, par exemple du gaz frais, du gaz de circuit, des pro- duits liquides''=ou d'autres analogues.
Lors de la production d'énergie au moyen de turbines à gaz, l'air ou: les gaz. de combustion mis en circuit sont comprimés et chauffés, afin de libérer de l'énergie dans la turbine à gaz par détente 'et refroidissement. Le chauffage de cet air ou des gaz de circuit peut avoir lieu par une combustion catalytique de gaz de chauffage' en échange thermique ou par mélange direct des gaz de combustion.
Les installations destinées au chauffage direct suivant l'in vention d'agents gazeux, vaporeux ou liquides, ou de mélanges de ces agents, qui peuvent aussi contenir encore des matières solides ou encore de matières solides mêmes, dans un échangeur thermique, au moyen de gaz qui sont chauffés par combustion de matières com- bustibles qu'ils contiennent ou qui leur sont mélangées, peuvent suivant l'invention être conçues avec un avantage particulier de la manière suivante : deux ou plusieurs unités de catalyse, de préférence sous forme de couches successives situées à une cer- taine distance l'une de l'autre, ou de tubes, qui sont remplis du catalyseur, respectivement de groupes de tubes, sont accouplées en une unité technique avec admission commune pour au moins un des agents d'échange thermique et avec logement commun.
Dans ce logement peut également être prévu l'échangeur thermique, dans le- quel l'agent de chauffage chauffé au catalyseur par combustion ca- talytique cède sa chaleur à l'agent à chauffer.
Un avantage important de cette installation réside en ce que les températures de chauffage de l'agent de chauffage et des ma- tières à chauffer, et éventuellement la modification de ces condi- tiens de travail, peuvent être réglées de manière très précise, et que cette possibilité de réglage s'accompagne d'une sécurité de fonctionnement inhabituelle, alors que, en même temps,, la combus, tion sans flamme diminue considérablement la lensee que fait pe-
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ser un incen8,ie éventuel. D'autres avant., oes :cc<=1; aLt:oYE -voir
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dans la simplicité de l'appareillage, dans la rentabilité du chauffage, et dans la possibilité de valoriser des gaz avec te- neurs relativement faibles en matières combustibles.
Outre les catalyseurs conformes à l'invention, on peut enco- re utiliser tous les autres catalyseurs habituels, par exemple les catalyseurs à base de platine métallique, par exemple du type oxycate.
L'échangeur thermique, sous forme d'un faisceau tubulaire ou de plusieurs faisceaux tubulaires, dans lesquels passe l'agent à chauffer, peut être prévu dans un logement, dans lequel sont si- multanément prévues plusieurs couches de catalyseurs superposées ou situées l'une à côté de l'autre, qui entourent les tubes du ou des faisceau (x) tubulaire (s). L'agent de chauffage contenant les constituants combustibles passe successivement par toutes les cou- ches de catalyseur, et est de cette manière chauffé d'un nombre de degrés déterminé par la quantité d'air admise, d'air enrichi en oxygène., d'oxygène ou d'un autre agent analogue.
Déjà dans la couche même et dans l'espace compris entre cette couche et la sui- vante, il cède de la chaleur indirectement à l'agent à chauffer, et ce processus se répète dans et entre les couches suivantes.
Suivant une autre formule de mise en pratique de l'installation, les couches de catalyseur sont disposées dans un logement et l'é- changeur thermique dans un autre. Dans ce cas, les couches de ca- talyseur sont séparées l'une de l'autre et l'agent de chauffage chauffé dans une couche est admis dans une subdivision de l'é- changeur thermique. Après y avoir cédé sa chaleur à l'agent à chauffer, il passe dans la deuxième couche de catalyseur, pour ensuite servir dans la subdivision suivante de l'échangeur ther- mique au chauffage complémentaire de l'agent à chauffer.
Ce pro- cessus peut encore se répéter une ou plusieurs fois, par exemple selon les quantités de l'agent à chauffer et la température à laquelle ce dernier doit être portée
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Les tubes d'échange thermique qui, mis soit seuls soit de préférence à deux ou plusieurs en faisceaux, sont pourvus d'enve- loppes cylindriques par exemple, peuvent être entourés au-dessus et en dessous d'un logement, dans lequel sont prévues des couches de catalyseurs une ou plusieurs fois subdivisées et des chambres de gaz également subdivisées au-dessus et en dessous des couches de catalyseur. L'agent de chauffage qui a été chauffé par combus- tion catalytique dans une couche de catalyseur, est alors amené ,dans un tube ou un faisceau tubulaire, dans lequel il cède de la chaleur à l'agent à chauffer.
A l'autre extrémité du tube ou du faisceau tubulaire., il arrive à nouveau dans une couche de cata- lyseur aux fins d'y être chauffé, et de celle-ci il repasse dans un tube ou un faisceau tubulaire; ces processus de chauffage et d'échange thermique peuvent se répéter dans une mesure déterminée.
L'agent à chauffer peut être conduit en parallèle par les tubes ou faisceaux tubulaires ou successivement par deux ou plu- sieurs de ceux-ci.
Une autre formule de mise en pratique de l'installation sui- vant l'invention consiste en ce que le catalyseur soit prévu dans deux ou plusieurs tubes ou groupes de tubes, dans lesquels l'agent de chauffage peut être admis successivement. L'agent à chauffer passe dans un logement entourant les tubes, et recueille la cha- leur nécessaire au travers des parois du tube.
Dans les chambres entourant les tubes, respectivement entre les couches de catalyseur, on peut prévoir des chicanes en vue d'améliorer l'échange thermique. En vue de faciliter la construc- @ion et respectivement le remplacement, on peut aussi subdiviser les claies sur ou entre lesquelles est disposé le catalyseur, et équiper les tubes de l'échangeur thermique respectivement les tu- bes re .plis de catalyseur, de joints de dilatation, qui posent
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par ex :
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Les plans représentent schémat"Louerrent ''''lu',1'' J..'-.S '"
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d'exécution de l'installation suivant l'invention. A l'aide de ceux-ci, l'invention sera expliquée plus clairement.
La figure 1 représente une installation appropriée au procé- dé suivant l'invention.
La figure 2 est une coupe verticale par un système de chauf- fage suivant l'invention, de construction verticale, et
La figure 3 est une coupe suivant la ligne A-A de la'fig.2.
Dans les figures 4 et 5 est représenté de la même manière un système de construction horizontale.
Ici, la figure 5 est une coupe suivant la ligne B-B de la figure 4.
La figure 6 montre une coupe verticale par une autre forme d'exécution avec logements séparés pour,les couches de catalyseur et l'échangeur thermique.
La figure 7, à nouveau en coupe verticale, représente une autre forme d'exécution de construction verti cale.
Les figures 8 et 9 sont des coupes respectivement suivant les lignes C-C et D-D de la figure 7.
Dans le système suivant la figure 10, le catalyseur est pré- vu dans les tubes d'un faisceau tubulaire, tandis que l'agent à chauffer parcourt l'espace autour des tubes.
La figure il est une coupe suivant la ligne E-E de la figu- re 9.
La figure 12 est une coupe verticale suivant un autre systè- me conforme à l'invention, de construction horizontale.
Les figures 13, 14 et 15 représentent des détails de ce sys- tème, à une échelle plus grande.
L'utilisation suivant l'invention de la chaleur de combustion catalytique sera d'abord expliquée à l'aide de l'exemple ci-après, où est chauffé à l'a température de réaction, avant entrée dans le réacteur, un agent de réaction, par exemple l'hydrogène d'une ins- tallation d'hydrogénation, le gaz de synthèse d'une synthèse d'am- moniaque ou de méthanol, le gaz de circuit d'une rectification ca- talytique ou l'huile Diesel à raffinera Le gaz de circuit d'une
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turbine à gaz peut être chauffé de la même manière.
Si on se réfère à la figure 1, le gaz combustible entre par la conduite i dans un échangeur thermique 2, où il est chauffé à environ 280 C par du gaz qui quitte le processus. Par la conduite 3, il est amené dans la chambre de réaction 4, où sont disposés les catalyseurs d'hydrogénation. Avant d'entrer dans la chambre de réaction 4, de l'air, en proportion d'environ 5 à 10 %, rapporté au gaz arrivant par la conduite 5 est mélangé au gaz. Dans le ca- talyseur de la chambre de réaction 4, l'oxygène disponible brûle avec une proportion correspondante du mélange gazeux, la tempéra- ture étant portée à 450-600 C par exemple.
Sortant du réacteur 4, le gaz passe par la conduite 6 dans l'échangeur thermique 7. Dans l'échangeur thermique 7, l'agent de réaction qui passe dans les tubes 8 de l'échangeur thermique 7, est chauffé à la température de réaction de 400 C par exemple. Le mélange gaz combustible - air se refroidit à environ 280 C et arrive par la conduite 9 dans la deuxième chambre de réaction 10, où est également prévu un cataly- seur d'hydrogénation. Avant entrée dans la chambre de réaction.10. de l'air arrivant par la conduite 11 est à nouveau admis en une proportion de 5 - 10 %. La combustion au catalyseur d'hydrogéna- tion provoque une élévation de la température, portée à 450-500 C par exemple. Par la conduite 12, le gaz de combustion arrive alors dans l'échangeur thermique 13, où l'agent de réaction est chauffé dans les tubes 14.
Ce dernier entre, via la conduite 15, dans les tubes 14 de l'échangeur thermique 13, où a lieu la première partie du chauffage, et il passe alors par la conduite 16 dans les tubes 8 de l'échangeur thermique 7 de la deuxième phase de chauffage, pour être ensuite amené par la conduite 17 dans le réacteur de catalyse. En vue de la mise en route de l'installation, il est prévu un réchauffeur électrique de démarrage 18, dans lequel le gaz de combustion est chauffé à la température de réaction. Le gaz de combustion sortant de l'échangeur thermique 13 a une tem- pérature d'environ 280 C.
Par la conduite 19, il pénètre dans
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1'échangeur thermique 2, dans lequel, en marche normale, le gaz combustible entrant est porté à la température de réaction, et il .,quitte l'installation par la conduite 20 en tant que gaz résiduair'
L'installation suivant les figures 2 ét 3 est constituée par un réservoir 21 résistant à la pression avec enveloppe cylindri- que par exemple, pourvue à ses deux extrémités de plaques tubulai- res 22 soudées, conçues en forme de brides, par un ou plusieurs faisceaux tubulaires 23 destiné(s) à la transmission de chaleur- depuis l'espace entourant les tubes jusqu'à l'agent à chauffer dans les tubes, et par les deux couvercles 24 et 25 avec brides
26 destinées au raccordement avec le réservoir 21.
Les couvercles sont munis de tubulures 27 et 28 pour le raccordement avec l'ame- née et la sortie de l'agent à chauffer.'Dans l'espace 29 entouré par l'enveloppe du réservoir 21, il est prévu une ou plusieurs claies 30 portant les couches de catalyseur 31, et aussi des chi- canes 32 destinées à la conduite des gaz chauffants autour des tubes d'échange thermique 23. Les tubulures 33 servent au remplis- sage, les tubulures 34 à la vidange du catalyseur, tandis que les tubulures 35 et 36 sont destinées au raccordement des conduites pour l'admission et l'évacuation de l'agent de chauffage. On peut amener de l'air comburant devant les différentes couches de cata- lyseurs par les tubulures 37.
Le gaz de chauffage - porté à la température nécessaire d'en- viron 200-250 C, par exemple par échange thermique avec le gaz de combustion évacué, - est par exemple du gaz de cokerie, du gaz d'éclairage, du gaz de gazogène, du gaz naturel, du gaz provenant d'installations de raffinage de pétrole ou d'huile de goudron, ou d'autres produits analogues, ou d'autres gaz encore qui contien- nent des quantités suffisantes de constituants combustibles, - ce gaz entre donc par la tubulure 35 au-dessus dans l'espace 29, où il peut également 'déjà céder ou recueillir de la chaleur sui- vant les conditions opératoires locales.Il s'y mélange avec l'air comburant amené par la tubulure supérieure 37,
et arrive dans la
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première couche 31 de catalyseur située autour des tubes d'échan- ge thermique 23. Ici, ensuite de la présence du catalyseur, est consommé l'oxygène contenu dans le mélange d'air et d'agent de chauffage, à une température relativement basse d'environ 200 - 250 C, en vue de la combustion sans flamme d'une partie des cons- tituants combustibles du gaz. La chaleur libérée provoque une aug- mentation de température du gaz de chauffage selon la quantité d'air admise. De la chaleur peut déjà être cédée à l'intérieur de la couche du catalyseur aux tubes 23 d'échange thermique.
Aux fins de provoquer dans la partie suivante de la chambre 29 un bon échange de chaleur avec l'agent à chauffer passant dans les tubes 23, l'agent de chauffage sortant de la première couche de catalyseur à des températures d'environ 350,400 ou 450 C par exemple,, est dérivé plusieurs fois par les chicanes 32, et est amené surtout transversalement par rapport au faisceau tubulaire.
De ce fait, la température de l'agent de chauffage diminue.
Avant d'atteindre la deuxième couche de catalyseur, il est mélangé à nouveau à l'agent de chauffage de l'air comburant admis par la deuxième tubulure 37. Le mélange parcourt ensuite la deu- xième couche de catalyseur et y est à nouveau chauffé par combus- tion catalytique. La quantité de chaleur dégagée par la combustion catalytique des constituants combustibles contenus dans l'agent de chauffage est cédée, tout comme après le premier stade de chauffa- ge, déjà dans le catalyseur et ensuite dans la partie suivante de la chambre 29, indirectement à l'agent à chauffer. Cette combus- tion catalytique et la cession de chaleur subséquente à l'agent à chauffer se répètent, par exemple deux fois encore, dans l'instal- lation représentée par la figure 2. Le nombre de ces répétitions peut être supérieur à trois au total ou aussi inférieur.
Après le dernier stade, l'agent de chauffage quitte l'appareillage par la tubulure 36.
L'agent à chauffer est amené par la tubulure 27 dans l'espa- ce au-dessus du couvercle inférieur 24 ; il passe par les tubes
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d'échange thermie... 23 et quitte l'appareillage à l'extrémité op- posée de l'espace 29 à la température voulue. L'agent à chauffer peut aussi être conduit en montant dans une partie des tubes et en descendant dans une autre partie. Au lieu du seul faisceau tu- bulaire suivant les figures 2 et 3, il est alors prévu 2, 3 ou en- core un plus grand nombre de faisceaux tubulaires.
Aussi par exem- ple, l'agent à chauffer coule vers le haut dans le premier fais- ceau tubulaire, vers le bas dans le deuxième, et à nouveau vers le haut dans le troisième pour être alors évacué du réchauffeur; ou bien on ne prévoit que deux faisceaux tubulaires; l'agent chauf- fé a alors déjà atteint la température voulue à la fin du deuxiè- me faisceau tubulaire, d'où il quitte le réchauffeur. Si plus de trois faisceaux tubulaires sont prévus, l'agent à chauffer peut, ou être admis successivement dans tous les faisceaux tubulaires, ou bien on peut accoupler en parallèle deux ou plusieurs faisceaux tubulaires, selon le débit de gaz.
Pour le système de construction horizontale représenté par les figures 4 et 5, on a utilisé une grande partie des mêmes élé- ments constitutifs que ceux du système représenté aux figures 2 et 3. Ainsi correspondent dans les deux formes d'exécution : l'enveloppe du réservoir 21 avec la chambre de chauffage 29 qui l'entoure, avec l'amené 35 et l'évacuation 36 destinées à l'agent de chauffage et les chicanes 32; la construction des couvercles 24 et 25 avec les brides 26 et les tubulures d'amenée et d'éva- cuation 27 et 28 pour l'agent à chauffer;
les plaques de fond 22, les tubes 23, et la construction des amenées d'air 37. Au lieu des claies horizontales 30, sur lesquelles sont situées les cou- ches de catalyseur 31 suivant les figures 2 et 3, il est prévu à la figure 4 des paires de claies verticales 38, et entre chaque paire se trouve une couche de catalyseur. En outre, l'ouverture 34 pour l'évacuation'du catalyseur est située sous l'ouverture 33 par laquelle est chargé le catalyseur.
La conduite de l'agent à chauffer et celle de l'agent de
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chauffage, ainsi que l'amenée de l'air comburant, peuvent être conçues de la même manière dans le cas de ces deux formules de mise en pratique.
Dans le système représenté par la figure 6,-la combustion catalytique d'une part et l'échange thermique d'autre part ont lieu dans des réservoirs séparés 41 et 42. Le réservoir 41, cy- lindrique et vertical par exemple, destiné au catalyseur, est é- / fond 44pourvu du raccordement pour amener l'agent à chauffer.- quipe en dessous du fond de l'agent de chauffage.et au-dessus du Les couches de / catalyseurs 46 reposent sur les claies 47. A l'enveloppe du réser- voir 41, sont prévues les tubulures 48 pour le remplissage du ca- talyseur et les tubulures 49 pour son évacuation, et le réservoir 41 est subdivisé par les cloisons de séparation 50 en plusieurs parties 51, 52, 53 et 54.
De ces parties, des conduites 55, 56, 57 et 58 mènent aux subdivisions correspondantes 59,60, 61 et 62 de l'échangeur thermi que. Ces subdivisions sont créées dans l'en- veloppe résistant à la pression du réservoir 42 par des cloisons intermédiaires 63. Il convient, dans ce cas, que les cloisons 63 ainsi que 50, soient reliées par soudage à leurs bords extérieurs aux enveloppes des réservoirs 42 et 41 respectivement, et que l'étanchéité des cloisons 63 par rapport aux tubes 66 soit assu- rée par élargissement des tubes. A l'enveloppe résistant à la pression du réservoir 42 sont soudées au-dessus et en-dessous des plaques tubulaires 64 et 65, où sont fixés les tubes d'échan- ge thermique 66, et dont les bords 67 et 68 sont conçus à la ma- nière de brides.
Dans les deux couvercles 69 et 70 de l'échangeur thermique, sont prévues les tubulures 71 et 72, respectivement pour l'amenée et l'évacuation de l'agent à chauffer. En outre, les espaces 73 de l'échangeur thermi que sont équipés de chicanes 74. Des conduites 75,76 et 77 mènent depuis les subdivisions 59, 60 et 61 de l'échangeur thermique vers la couche inférieure de catalyseur la plus proche. L'agent de chauffage est retiré de la dernière partie 62 de l'échangeur thermique par la tubulure 78.
Les repères 79, 80 et 81 représentent les amenées d'air comburant
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vers les conduites le raccordement 75, 76 et 77.
L'agent de chauffage préchauffé à la température nécessaire d'environ,200 - 250 C, par exemple par échange thermique avec le gaz de combustion sortant, entre par la tubulure 45 dans la pre- mière partie 51 du réservoir contenant le catalyseur, se mélange à l'air comburant amené par la tubulure 82, et arrive dans la pre- mière couche de catalyseur. L'oxygène contenu dans le mélange d'air et d'agent de chauffage y est consommé pour la combustion d'une partie de l'agent de chauffage gazeux.
La chaleur dégagée provoque une augmentation de température de l'agent de chauffage, suivant la quantité d'air admise. L'agent de chauffage échauffé arrive par la conduite 55 dans la première partie 59 de l'échangeur thermique et y cède sa chaleur à l'agent circulant dans les tubes 66. Il se refroidit à une température d'environ 200 - 250 C et, par la conduite 75, il est amené devant la couche suivante de catalyseur de la partie 52. En cours de rou- te, il lui est à nouveau mélangé de l'air comburant par la tubulu- re 79.
Le mélange parcourt la deuxième couche de catalyseur, est à nouveau échauffé par combustion partielle, et continue sa route de manière analogue par toutes les divisions de l'échangeur ther- mique et toutes les couches de catalyseur, jusqu'à ce qu'il 'luit- te le système par la tubulure 78 en tant que gaz résiduaire. Le nombre de couches de catalyseur et de parties de l'échangeur ther- mique n'est pas limité à quatre. Il peut être varié dans de lar- ges limites.
L'agent à chauffer est admis dans l'échangeur thermique par le fond 69, via 71, il passe dans les tubes 66 d'échange therini- que, et il quitte l'échangeur thermique à la température voulue par la tubulure 72. Au lieu d'un seul faisceau tubulaire, on peut ici également avoir recours à deux ou plusieurs faisceaux par exemple, et ce de la manière décrite.
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Dans le.systéme suivant les figures 7. 8 et 9, deux loge- ments pour les couches decatalyseur 90 et 91 entourent quatre faisceaux tubulaires 92, 93, 94 et 95, qui sont prévus dans les enveloppes résistant à la pression, de préférence cylindriques, 96, 97, 98 et 99. Les couches de catalyseur dans les logements 90 et 91, ainsi que les espaces au-dessus et en dessous des cou- ches de catalyseur sont subdivisées par des parois 100 et 101, et ce de manière telle que les parois 100 soient disposées à an- gle droit par rapport aux parois 101. Ceci donne lieu aux unités ou couches partielles de catalyseur 102, 103, 104 et 105. Le cata- lyseur est situé par exemple sur les claies 130.
Les couches sont en outre séparées des espaces 114 et ils respectivement 116 et 117, par des parois 106, 107, 108 et 109, respectivement 110, ill, 112 et 113. De plus, des chambres 131 et 133 au-dessus de la couche supérieure de catalyseur, et des chambres 151 et 153 au-dossus de la couche inférieure de catalyseur sont formées par les parois de séparation 100 et 101, tandis que se forment sous les couches de catalyseur les chambres 132 et 134 dans le logement 90 et les chambres 152 et 154 dans le logement 91. Une amenée 155 est prévue pour l'agent de chauffage à la chambre 131 et une sortie pour le- dit agent au faisceau tubulaire 93. Les repères 118, 119, 143 et 144 figurent des amenées d'air.
Plusieurs tubulures 120 servent dans la couche supérieure et dans la couche inférieure de cataly- seur au remplissage et à la vidange du catalyseur. Les faisceaux tubulaires 92, 93,94 et 95 avec leurs enveloppes 96, 97, 98 et 99 sont fixés au-dessus et en dessous dans les plaques tubulaires 121 et 122 respectivement. A leurs bords, celles-ci portent des brides 123 et 124, auxquelles peuvent être assujettis les couver- cles 125 et 126. Le repère 127 figure l'amenée de l'agent à chauf- fer et le repère 128 la sortie de l'agent chauffé. L'espace entre le couvercle 126 et le fond tubulaire 121 est subdivisé par la paroi 129 qui établit le parcours de l'agent à chauffer dans les faisceaux tubulairas.
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L'agent de chauffage gazeux préchauffé qui arrive par la tu- bulure 155 dans la chambre 131 passe dans la première couche de catalyseur 102 après mélange avec de l'air comburant admis par la tubulure 118. L'oxygène contenu dans le mélange y est consommé pour la combustion catalytique d'une partie des constituants com- bustibles contenus dans l'agent de chauffage, et la température du gaz de chauffage augmente proportionnellement, par exemple de 100-2500C. De la couche de catalyseur 102, l'agent de chauffage passe dans les chambres 132 et ils et, sortant de 115 par le des- sus, pénètre par l'ouverture 135, dans l'enveloppe 96 du faisceau tubulaire 92. Il y circule vers le bas tout en cédant de la cha- leur à l'agent à chauffer circulant dans les tubes.
Après que de l'air venant de l'amenée 119 lui ait été mélangé en vue d'une com- bustion partielle complémentaire, il sort du faisceau tubulaire 92 et entre dans la chambre 116 par l'ouverture 136. Passant par cet- te chambre, ainsi que par la chambre 151, il arrive dans la couche de catalyseur 104, et, par la chambre 152 et l'ouverture 137, ar- rivp dans l'enveloppe 99 du faisceau tubulaire 95, après combus- tion d'une autre partie de ces constituants combustibles et ré- chauffage correspondant. Dans ce faisceau, il circule vers.le haut, et, après une troisième admission d'air par l'amenée 143, poursuit son trajet par des ouvertures 138 dans la paroi de l'enveloppe 99, vers la chambre 133 et la couche partielle 103.
Après réchauffage, par combustion partielle, il sort de cette dernière et par les chambres 134 et 114 et l'ouverture 139 pénètre dans l'enveloppe 98 du faisceau tubulaire 94. Dans celui-ci se répète le chauffage de l'agent amené par les tubes, de la même manière que dans les tubes des faisceaux 92 et 95, et ensuite dans les tubes du fais- ceau 93. A une température diminuée de manière correspondante, l'agent de chauffage, après une quatrième addition d'air combu- rant en 144, sort du faisceau 94 par une ouverture 140, passe dans l'enveloppe 98, les chambres 117 et 153, et pénètre dans la cou- che partielle 105;
de celle-ci, par la chambre 154 et l'ouverture
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141, il passe dans l'enveloppe 97 du faisceau tubulaire 93, aux extrémités supérieures duquel il quitte le réchauffeur par l'éva.- cuation 156. L'agent à réchauffer, qui est amené par la tubulure.
127, peut soit parcourir en parallèle tous les faisceaux tubulai- res, soit, comme représenté aux figures 7,8 et 9. parcourir suc- cessivement deux ou plusieurs faisceaux tabulaires L'agent ré- chauffé quitte l'échangeur thermique par la tubulure 128.
Le sys- téme peut par exemple être conçu de manière telle que-Gagent à chauffer venant de la chambre 157 sous le couvercle 126 se dirige vers le bas par les tubes des faisceaux 94 et 95. Venant de ces faisceaux, l'agent chauffé sort dans la chambre au-dessus du cou- vercle 125, coule vers le haut dans les faisceaux tubulaires 92 .et 93, pour quitter le réchauffeur à la température voulue par la chambre 149 et la tubulure 128. L'espace sous le couvercle 126 est alors subdivisé par la paroi 129 en deux chambres 157 et 149.
Si l'agent à réchauffer doit passer successivement dans tous les faisceaux tubulaires, les chambres sous les couvercles 125 et 126 sont équipées de parois de séparation.
Le nombre des chambres de contact ainsi que celui des fais- ceaux tubulaires peut être plus élevé ou plus faible que celui re- présenté. par les figures 7, 8 et 9.
Les groupes de tubes 158, 159 et 160, remplis de catalyseur de la formule d'exécution de l'invention suivant les figures 10 et 11, sont fixés dans les plaques tubulaires 161 et 162. Les couvercles 163-et 164 sont raccordés de manière étanche aux pla- ques tubulaires, dont les bords ont la forme de brides par exem- ple. le repère 165 figure l'enveloppe du réservoir, qui est fermé au-dessus et en dessous par les plaques tubulaires. Les espaces sous le couvercle 163 et au-dessus du couvercle 164 sont subdivi- sés, par exemple à l'aide de plaques de séparation soudées 166 et 167. La claie supérieure 168 et la claie inférieure 169 servent au support du catalyseur.
Le gaz de chauffage préchauffé entre par la tubulure 170 dans la chambre 171 sous le couvercle 163, se mélange à l'air comburant admis par la tubulure 172, et arrive
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dans les premiers tubes 158 remplis de catalyseur. L'oxygène con- @ tenu dans le mélange y est consommé par combustion catalytique.
La chaleur libérée est cédée au travers de la paroi des tubes à l'agent circulant autour des tubes. Après sortie des gaz de chauf- fage hors des premiers tubes de contact 158 dans la chambre 179, une quantité d'air donnée leur est ajoutée par le raccord 173. De la chambre 179, les gaz de chauffage passent dans les tubes du deuxième groupe 159, puis dans l'espace 180,,et après addition d'air comburant par la conduite 181, dans les tubes du troisième groupe 160. Dans le deuxième groupe de tubes 159 ainsi que dans le troisième repéré 160, les processus de production de chaleur et d'échange se répètent de la même manière que dans le groupe 158, et l'agent de chauffage quitte l'appareillage par la tubulure 174.
Les groupes 158, 159 et 160 peuvent être équipés d'un plus grand nombre de tubes que représenté au plan, et on peut aussi prévoir plus de trois groupes. L'agent à chauffer entre par la tubulure 175 dans la chambre 176, circule, conduit par les chica- nes 177, surtout transversalement par rapport aux tubes de contact, est chauffé et quitte le réchauffeur par la tubulure 17.8.
Pour compenser les dilatations dues à la chaleur affectant les tubes de contact respectivement d'échange thermique, on peut prévoir aux tubes, par exemple par soudage, des morceaux de tubes ondulés, ou des joints de dilatation analogues.
L'installation suivant la figare 12 est constituée par une enveloppe 201 résistant à la pression, cylindrique par exemple, avec faisceau tubulaire 206 amovible par exemple. A la partie in- férieure de l'enveloppe 201 sont prévues les chambres 202,203, 204 et 205, cylindriques par exemple. Le faisceau tubulaire est constitué par les groupes de tubes successifs 207, 208,209 et 210. Les extrémités des tubes sont fixées de manière connue dans les plaques tubulaires 211 et 212. Les plaques de séparation 218, 219 et 220 forment dans l'enveloppe 201 les espaces 214, 215, 216
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et 217, dans lesquels sont prévues des chicanes 221.
La plaque tubulaire 211 du faisceau tubulaire est encastrée entre les bri- des 222 et 223 de l'enveloppe 201 de l'échangeur thermique, de telle sorte que le faisceau tubulaire peut supporter les dilata- tions dues à la chaleur. L'autre plaque tubulaire 212 du faisceau tubulaire 206 est encastrée dans les brides 224 et 225, dont la dernière porte le couvercle 226. Ce dernier a pour mission de sé- parer l'espace entourant le faisceau tubulaire des espaces dans les tubes. A l'intérieur du couvercle 226 est prévue par exemple une plaque de séparation 227. L'enveloppe de l'échangeur thermi- que est encore équipée des tubulures 228 et 229 destinées à l'a- menée et à l'évacuation de l'agent à chauffer, de la tubulure 230 . destinée à la sortie de l'agent de chauffage et de la bride 231 ainsi que du couvercle 232.
En vue de rendre les différents es- paces 214, 215, 216 et 217 étanches l'un par rapport à l'autre à l'intérieur de l'enveloppe de l'échangeur thermique, il est prévu aux plaques de séparation 218, 219 et 220 dans l'enveloppe 201, des ouvertures avec bride 233 et couvercle 234. Les chambres 202,
203, 204 et 205 contenant le catalyseur sont munies de tubulures
235 et de couvercles 236 destinés respectivement au remplissage et à la vidange du catalyseur. L'air comburant nécessaire est ame- né dans les différentes chambres de contact par les tubulures 237, 238, 239 et 240. L'entrée de l'agent de chauffage a lieu par les tubulures 241.
Dans les chambres de combustion, les claies 242 servent de support aux catalyseurs et les tubes 243, 244, 245 et 246 à l'évacuation de l'agent de chauffage échauffé hors de la chambre de catalyseur dans l'espace correspondant de l'échangeur thermi que.
L'agent de chauffage frais préchauffé à la température né- cessaire d'environ 200-250 C, par exemple par échange thermique aveo l'agent de chauffage déjà utilisé, agent qui est par exemple du gaz de cokerie, du gaz d'éclairage, du gaz de gazogène, du gaz naturel ou des fumées provenant du raffinage du pétrole, de l'huile de goudron ou d'autres installations analogues de raffi-
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nage, ou bien d'autres gaz qui contiennent des quantités suffi- santes de constituants combustibles, entre donc par la tubulure 241 dans la première chambre de contact 202, se mélange à l'air comburant admis par la tubulure 237 et passe par la couche de ca- talyseur 247. L'oxygène contenu dans le mélange d'air et d'agent de chauffage y est consommé, par suite de la présence du cataly- seur,
pour .la combustion sans flamme d'une partie des constituants @ combustibles de gaz, à des températures relativement basses d'en- viron 200-250 C. La chaleur libérée provoque une augmentation de la température du gaz de chauffage de 50, 100, 2000 ou plus, se- lon la quantité d'air admise. Les gaz chauds sortant de la pre- mière couche de catalyseur 247 passent par le tube 243 dans le .premier espace 214,entourant le faisceau tubulaire 207, et ils cèdent leur chaleur à l'agent circulant dans les tubes, respec- tivement les groupes de tubes 207, 208, 209 et 210. A l'inté- rieur de l'espace 214, les gaz de combustion chauds sont conduits par les chicanes 221 plusieurs fois transversalement par rapport au faisceau tubulaire.
Refroidis à peu près à la température de préchauffage, les gaz de combustion chauds quittent par l'ouver- ture 251 l'espace formé par l'enveloppe et la paroi de séparation 220, et arrivent dans l'espace 252 devant le catalyseur 248 dans la deuxième chambre de catalyseur 203. Dans cette chambre, est admise par la tubulure 238 une quantité donnée d'air comburant, qui se mélange dans l'espace 252 aux gaz de combustion. Dans la deuxième couche de catalyseur 248, le mélange est à nouveau é- chauffé par combustion sans flamme et ensuite conduit par le tube 244 dans l'espace 215, où il cède de la chaleur au faisceau tubu- laire.
Cette combustion catalytique et la, cession de chaleur sub- séquente à l'agent à chauffer se répètent par exemple deux fois encore dans l'installation représentée par la figure 12, notam- ment dans les chambres de contact 204 et 205 et les couches de @ catalyseur 249 et 250, et dans les espaces 216 et 217. Ces cham- bres de contact et espaces peuvent être conçus par exemple de la
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même manière que la chambre de contact 203 et l'espace 215. Le nombre de répétitions peut toutefois aussi être plus élevé ou plus faible que trois au total. Après la dernière phase l'agent de chauffage quitte l'échangeur thermique par la tubulure 230.
L'agent à chauffer est amené à une extrémité de l'échangeur ther- mique 201 par la tubulure 228 dans l'espace 261 entre le couver- cle 232 et le fond tubulaire 211, il circule par les tubes 207 d'échange thermique et arrive à l'autre extrémité de l'échangeur thermique dans l'espace 262 à l'intérieur du couvercle 226. Il continue alors à circuler par les groupes 208, 209 et 210 des tu- bes d'échange thermique, en étant dérivé dans les espaces 263 et 264 d'un groupe de tubes au suivant. Du groupe de tubes 210 il arrive dans l'espace 265 et quitte alors l'échangeur thermique par la tubulure 229 à la température voulue. L'agent à échauffer peut être conduit successivement dans tous les groupes de tubes, ou bien il peut passer en parallèle dans les groupes de tubes de l'échangeur thermi que.
On peut aussi travailler en combinant les . deux systèmes de circulation du gaz.
Dans le cas de faisceaux tubulaires fixes, c'est-à-dire de faisceaux où les plaques tubulaires 211 et 212 sont raccordées de manière rigide à l'enveloppe 201, par exemple par soudage, l'étanchéité des tôles de séparation dans l'enveloppe se réalise simplement par soudage des tôles en question avec l'enveloppe.
Les petits intervalles existant entre les tubes des groupes 207, 208, 209 et 210 et les tôles de séparation 218, 219 et 220, peu- vent être étanchéifiés par élargissement subséquent des tubes, par exemple au moyen de rivets. Si pour des fins de remplacement ou de nettoyage, le faisceau tubulaire devait toutefois pouvoir être démonté de l'enveloppe de l'échangeur thermique, il est né- cessaire de prévoir alors une étanchéification spéciale des in- tervalles entre tôle de séparation et enveloppe,
Suivant les figures 13 et 14, dont la figure 13 est une coupe suivant la ligne A-A de la figure 12, et la figure 14 une
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coupe suivant la ligne B-B de la figure 13, on réalise cet im- pératif en munissant les tôles de séparation 218, 219 et 220 à ' leur pourtour,
d'une rainure 273 destinée à recevoir l'anneau tendeur 270. Cet anneau 270 est séparé en un endroit de son pour- tour. Avant placement du faisceau tubulaire, les différents an- neaux tendeurs 270 sont posés dans les rainures 273 des plaques de séparation 218, 219 et 220, et ce de manière telle que, après placement du faisceau tubulaire, les endroits de séparation des anneaux se trouvent devant les différentes ouvertures 274 dans l'enveloppe 201. L'étanchéité entre l'enveloppe 201 et la tôle de séparation 218 est réalisée de la manière suivante : le pour- tour des anneaux tendeurs 270 est agrandi en plaçant des cales 271 de façon que l'anneau 270 se trouve serré contre la face in- térieure de l'enveloppe.
Il convient que les intervalles entre anneau tendeur et rainure soient maintenus à une dimension tel- le que l'anneau puisse encore bouger facilement dans la rainure mais que toutefois il ne puisse plus y avoir de passage impor- tant de gaz entre rainure et anneau. Après placement de la cale 271, celle-ci est affleurée avec le côté extérieur de l'anneau 270. Le raccord entre les différentes chambres et les ouvertures 274 est rendu étanche à l'aide d'une pièce ajustée 272. Il con- vient que ces pièces 272 soient fixées aux couvercles 234 en for- me de brides.
Si, après un certain temps de fonctionnement, le faisceau tubulaire doit être démonté, on ouvre préalablement les couvercles 234 et on enlève les cales 271 des anneaux 270. Si, dans ce cas, les anneaux 270 ne se détachent pas suffisamment de l'enveloppe pour pouvoir enlever facilement le faisceau tubulai- re, ils peuvent être dégagés en frappant sur le pourtour de l'en- velopp e.
Au lieu d'un anneau, qui est serré par une cale, on peut, suivant figure 15, qui correspond d'ailleurs à la coupe suivant la ligne A-A delà figure 12, placer dans la rainure 282 de la tôle de séparation une bague bi-métallique 280. Le métal qui se dilate le plus à.la suite de l'augmentation de la température
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est prévu sur la partie intérieure 281 de la bague. A froid, la bague bi-métallique est située sur la base de la rainure 282 et laisse, sur la partie extérieure en face de l'enveloppe 201 un intervalle tel que l'on peut facilement monter le faisceau tubu- laire,Si l'appareillage s'échauffe au cours du fonctionnement, la matiére utilisée sur la partie intérieure de la bague se dila- te plus fort que celle employée pour la partie extérieure.
La ba- gue porte alors sur l'enveloppe et ferme l'intervalle entre tôle de séparation et enveloppe. A un endroit de son pourtour, la ba- gue bi-métallique est divisée et est conçue à recouvrement à l'endroit de contact, de manière à ne laisser aucun intervalle indésirable lors de l'augmentation du di amètre. Cette formule d'exécution du joint par une bague bi-métallique a l'avantage qu'il ne faut aucune tubulure sur le réservoir à l'enveloppe.
L'installation suivant l'invention peut aussi être utilisée en vue du chauffage de matières solides, par exemple de cataly- seurs, qui alors, au lieu des agents gazeux, vaporeux ou solides, sont conduits par les espaces prévus à cet effet, ou y sont pré- vus immobiles.
Exemple.
Le gaz résiduaire d'une installation de raffinage de benzol, en une quantité de 520 m3n/h, est mélangé à 26 m3n d'air, et chauffé à 280 C. Passant sur un catalyseur à base de molybdène à environ 10 % MoO3, de l'oxyde d'aluminium étant la substance por- teuse, l'oxygène de l'air brûle avec une partie du gaz, et on ob- tient ainsi une augmentation de température de l'ordre de 500 C.
Ce gaz échauffé peut céder sa chaleur, par exemple par échange thermique, et il se refroidit alors à environ 280 C. Si on y mé- lange à nouveau 26 m3n d'air, et si on fait passer le mélange sur un deuxième catalyseur d'hydrogénation, on obtient la même augmen., tation de température, etc...
La composition du mélange gaz-air entrant dans le catalyseur est la suivante :
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EMI27.1
<tb> CO2 <SEP> 8,5 <SEP> %
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<tb> CnHm <SEP> : <SEP> 0,4%
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<tb> O2 <SEP> 1,4 <SEP> % <SEP>
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<tb> CO <SEP> 2,3 <SEP> % <SEP>
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<tb> H2 <SEP> : <SEP> 46,4 <SEP> % <SEP>
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<tb> CH4 <SEP> : <SEP> 21,8 <SEP> % <SEP>
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<tb> N2 <SEP> 19,2 <SEP> % <SEP>
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<tb>
<tb>
<tb> H2S <SEP> :
<SEP> 5,1 <SEP> gr/m3n
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<tb>
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<tb>
<tb> Vapeur <SEP> de <SEP> benzol <SEP> 10,0 <SEP> gr/m3n
<tb>
<tb>
<tb>
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<tb>
<tb>
<tb> Température <SEP> d'entrée <SEP> 2800 <SEP> C
<tb>
La composition du gaz à sa sortie après la première combus- tion est la suivante :
EMI27.2
<tb> CO2 <SEP> : <SEP> 8,6%
<tb> CnHm <SEP> : <SEP> 0,3%
<tb>
<tb>
<tb> O2 <SEP> :
<tb> CO <SEP> 2,2%
<tb>
<tb>
<tb> H2 <SEP> 46,1%
<tb>
<tb> CH4 <SEP> 22, <SEP> 5 <SEP> %
<tb>
<tb> N2 <SEP> 20,35
<tb> H2S <SEP> 4,4 <SEP> gr/m3n
<tb>
<tb> Vapeur <SEP> de <SEP> benzol <SEP> 11,7 <SEP> gr/m3n
<tb>
<tb> Température <SEP> de <SEP> sortie <SEP> : <SEP> 500 <SEP> C
<tb>
Après refroidissement, le gaz a un volume d'environ 494 m3n.
Si on établit un bilan, il se révèle que l'oxysene total est brû- lé presque exclusivement avec l'hydrogène. De très faibles quan- tités seulement d'oxyde de carbone, de méthane, de H2S et de ben- zol ont réagi.
Suivant l'invention, qui peut par exemple également être mise en oeuvre pour porter à la température de réaction du raf- finage hydrogénant subséquent, d'environ 200-250 C à 300-400 C, des gaz, par exemple du gaz.de cokerie ou un mélange de vapeurs d'hydrocarbures, par exemple de la vapeur de benzol, avec du gaz
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de cokerie ou avec un autre gaz contenant de l'hydrogène, la température de l'agent à chauffer peut être réglée suivant diffé- rentes méthodes. Par exemple,-un téléthermomètre dans la conduite de sortie du gaz chauffé transmet la valeur à un régulateur de température.
Par transmission par air comprimé par exemple, ce régulateur de température répartit et commande de manière unifor- me la quantité d'air mélangée au gaz avant chaque chambre de con- tact à l'aide de différentes soupapes de réglage. La quantité d'agent de chauffage mise en oeuvre reste constante et n'est que partiellement brûlée.
Ou bien la quantité totale d'air est commandée pneumatique- ment par des soupapes par la température du gaz chauffé par l'in- termédiaire d'un régulateur de température habituel. La réparti- tion de l'air comburant pour les différentes chambres de contact a lieu par exemple à l'aide de soupapes-d'étranglement manuelles prévues dans chaque courant parti el.
Toutefois, un réglage séparé de la température est possible à chaque couche de catalyseur. La température du gaz de combus- tion directement à la sortie d'une couche de catalyseur donne a- lors par exemple l'impulsion au régulateur qui dose de façon ap- propriée la quantité d'air à l'entrée de la couche de catalyseur correspondante.
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