BE601670A

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Description

DISPOSITIF DE REACTEUR ET DE RECHAUFFEUR POUR REDUCTION DIRECTE DU PROTOXYDE DE FER PAR L'HYDROGENE.

En vue de la réduction directe du protoxyde de fer par l'hydrogène, il a été préconisé dans une française précédente demande/au nom de la même Demanderesse, en date du 7 Avril 1960, pour "Dispositif de réacteur et réchauffeur à gaz pour réduction directe du protoxyde de fer par l'hydrogène", un appareil à lit fluidisé de protoxyde de fer comportant des éléments chauffants tubulaires plongeant dans le lit fluidisé.

Pour certaines dimensions, ce dispositif peut présenter comma inconvénient que les tubes plongeant dans le lit fluidisé peuvent perturber l'écoulement méthodique de ce dernier. Aussi pouvait-il être intéres- sant de trouver un dispositif où le champ reste libre pour le lit fluidisé, la chaleur étant apportée directe- ment par la paroi de la chambre, sans toutefois que celle- ci soit une chambre métallique étanche à apport de calo- ries par l'extérieur, car alors il conviendrait de la réaliser en alliage réfractaire inoxydable ce qui est difficile, coûteux, et elle risquerait de se détériorer sous l'effet des variations thermiques accidentelles ou encore de mise en route ou arrêt de !-installation.

La présente invention vise un dispositif réac- teur et réchauffeur d'hydrogène dans lequel le. chauffage s'effectue sur toute la hauteur du lit fluidisé par un anneau métallique chauffé par induction électro-magnéti- que.

L'invention sera maintenant décrite en se référant, à titre d'exemple, au dessin annexé montrant une forme de réalisation et dans lequel :
La figure 1 est une coupe verticale ;
La figure 2 est une coup horizontale salon 1-1 de la figure 1.

Comme représenté sur le dessin, le réacteur est de préférence-de révolution. Il comporte un garnis- sage réfractaire 4 et une carcasse métallique étanche cylindrique 5. Il comprend une tub@lure d'arrivée de gaz

12, une grille 10 supportant le lit pulvérulent fluidisé 7, une chambre de décantation de poussières 6, une tu- bulure de départ de gaz 2. Dans le cas d'un réacteur, on trouve une tubulure 1 d'arrivée par gravité du pro- toxyde FeO ou du mélange dc Fe0 etde fer réduit prove- nant de l'élément précédant, si plusieurs réacteurs sont branchés en série et une tubulure 8 de trop plein de la poudre qui est envoyée à l'élément sousjacent de la cascade.

Dans le cas d'un réchauffeur, le lit est
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stationnairt et lus tubulures 1 zut f n'existent pas.

La particularité essentielle de l'appareil selon la présente invention consiste dans le dispositif de chauffage constitué par un anneau cylindrique métal- lique 14 qui garnit la paroi intérieure cylindrique de la chambre sur toute la hauteur occupée par le lit flui- disé 7. Cet anneau cylindrique est chauffé par induction électro-magnétique. Il peut être avantageusement en mé- tal ferromagnétique à la température de travail. La
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fréquence trtilisée est .a1"3.t2;;cU3;cnt celle du secteur, 50 ou 60 q.s dans les appareils de dimensions suffisantes, 5C cm à 1 m de diamètre par exemple. L'épaisseur de l'an- neau est notablement plus grande que celle des courants de peau ; par exemple elle peut avoir 8 à 25 mm d'épais- seur.

Elle peut être en fer pur ou mieux en alliage de fer fortement ferromagnétique, à bonne perméabilité à point de Curie assez élevé. Des éléments d'additions

peuvent être ajoutés pour amélierer la ténacité à chaud, d'autres pour améliorer la perméabilité. Ainsi, à titre d'exemple, on peut recourir à un acier à très bas carbone, à 4 Cr - 2 % Mo - 6 % Co. L'anneau peut être forgé, roulé, soudé, coulé par gravité coulé centrifuge. Dans une variante la surface intérieure peut être ondulée pour accroître la surface d'échange thermique avec le lit pulvérulent fluidisé.

L'épaisseur de la paroi réfractaire 15 au niveau de l'anneau est limitée pour permettre un bon couplage magnétique avec le solénoide en tube de cuivre rouge 16, de préférence à section rectangulaire, parcouru par courant d'eau, avec isolement entre spires. Entre le solénoïde inducteur 16 et la carcasse métallique 18 on dispose une épaisseur suffisante de matière ferromagné- tique 17. Celle-ci est électriquement discontinue pour éviter les courants de Foucault. On peut notamment utiliser à cet effet des empilages de tôles isolées disposés selon des plans radiaux, des fils isolés parallèlement à l'axe, de la poudre de fer en grains isolés, de la poudre de ferrite isolant, de briquettes de poudres de fer dont les grains sont isolés par le liant, des briquettes de fer- rite ferromagnétique.

De la sorte, il n'y a pas à crain- dre de courants induits dans la carcasse extérieure 18.

Cette carcasse 18 est soudée et en acier, de ce fait elle est étanche et résiste à l'hydrogène sous pression. Il n'est pas indispensable de recourir un acier austéni- tique paramagnétique, bien que ce puisse être recommandé.

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Bien -c;i:t;::",d... les entrées et sorties des (:':.r2."'-t 13 et 2C se font à travers la carcasse par des bornes isolantes étanches.

Selon l'électrotechnique classique le facteur de puissance est amélioré par des capacités convenablement réglées et il est avantageux de disposer trois appareils analogues sur le secteur triphasé.

Claims

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- :7... iJ'ii lJi¯1 IOï S - Appareil de réduction d'oxyde de fer par lit fluidisé, par l'hydrogène, à température de l'ordre de 600 à 750 , ou appareil et réchauffage de l'hydrogène aux mêmes températures par lit fluidisé avant son introduction dans l'appareil de réaction, caractérisé par les points suivants considérés séparément ou en combinaison : 1/ Il présente une paroi réfractaire entourée par une carcasse métallique étanche.

2/ Le chauffage s'effectue sur toute la hauteur du lit fluidisé, au moyen d'un anneau métallique, chauffé @ar induction électromagnétique.

3/ Cet anneau est en acier ferromagnétique tenace à chaud à bonne conductibilité calorifique et bon- ne perméabilité vers 700 .

4/ L'épaisseur de cet anneau est plusieurs fois l'épaisseur conventionnelle des courants de peau. Le courant inducteur est de préférence à la fréquence du secteur.

5/ L'inducteur est un solénoide en cuivre à circulation d'eau placé à l'extérieur du calorifuge et sensiblement de mené hauteur que l'anneau.

6/ Entre l'inducteur et la carcasse qui l'en- toure on dispose un remplissage ferromagnétique ne donnant pas de courants de Foucault et sur une hauteur au moins <Desc/Clms Page number 7> égale à celle de l'inducteur.

7/ Eventuellement, la carcasse est en acier austénitique paramagnétique.

RESUME App#reil de réduction d'oxyde de fer par lit - EMI7.1 fluidisé, par l'hydrogène, à t3::'lperture de l'ordre de 600 à 750 , ou appareil de réchauffage de l'hydrogène aux mêmes températures par lit fluidisé avant son introduction dans l'appareil de réaction, caractérisé notaient par ceci que le chauffage s'effectue sur toute la hauteur EMI7.2 du lit fluidisé, au moyen d'un anneau nét21'¯ique, chauffes par induction électromagnétique.