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" Procédé pour faire réagir des gaz."
La présente invention est relative à un procédé pour faire réagir un gaz avec un autre gaz par une réaction du type à rotation, en particulier pour réaliser facilement et industri- ellement une telle réaction accompagnée d'un dégagement de cha- leur et d'un enlèvement de chaleur. Suivant la présente invention, l'alimentation et 1'enlèvement de la chaleur de réaction peuvent être réalisés de façon aisée par un réacteur de construction simple, sans contre-mélange quelconque des gaz de réaction.
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Le procédé de la présente invention peut être utilisé de la mnière la plus appropriée pour la fabrication de chlorure d'aryle ou de cyclopropane par chloration de propylène ou de chlorure d'aryle, ces produits étant des intermédiaires et des nématocides intéressants. La/présente invention sera en conséquence expliquée en se référant à de tels exemples, mais il y a lieu de considérer que cette invention n'est nullement limitée à ces cas particuliers.
La présente invention peut en effet être appliquée à de nombreuses réactions entre gaz*
Habituellement, la production de chlorure d'aryle et de dichloropropane est réalisée à la température de réaction de 400 à 500 C. Cette réaction est une chloration s'accompagnant d'une production de chaleur d'environ 30 kilo -'calories%mole. La réaction apportant le chlore est prédominante sous une température de 400 C pour produire une grande quantité de dichloropropane et de trichloropro- pane. Au-dessus d'une température de réaction de 550 C, cette réaction donne normalement un cracking dû à la chaleur et 'produit un carbure et une matière du type goudron.
La vitesse de chloration du propylène est en particulier très rapide et la durée de réaction est inférieure à 0,2 seconde dans les cas normaux. L'exigence la plus importante pour réaliser cette ; réaction est constituée par la manière suivant laquelle l'excès de la chaleur de réaction est enlevé en un temps court pour assurer ainsi une température fixe et pour maintenir la tem- pérature homogène dans la gamme de 400 à 550 C.
La seconde exigence essentielle est de réaliser un mélange homogène des matières de réaction, car le rapport molaire du propylène ou du chlorure d'aryle au chlore est tout au plus de 0,6/1 ,, 'et, si on augmente le chlore au-delà de ce rapport, la réaction est trop accélérée en provoquant une carbonisation et, dans le ) .- cas le plus défavorable, une explosion,
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Dans les procédés et les appareils OOOQl8 jtMqtt'è ' prient! paur fabriquer du chlorure d'ayyle ou 4u. 41,""'" :
1>oe. on connatt le réacteur Gubu3eEre do la 8hlll 008,.., a.. ! des tata-Unis d'Amérique, ce réaoteU1' 4tant adapta 118 .-" .ai,4a.oa de chlorure d'aryle, le réaetwue apWdq1J8 ..... par le brevet japonais 2-2661. et 4'81&1;"8 7rreo 'at,l ?P4yu% dans les d*wanào8 de brovo%8 jwpeawiw n** LD3,"/,'9l9 et $268/1960. " Le yéaoteur tubul\\1H ào 1. 8hH. I8a. est tel que décrit! dansa "Cheaioal EG1MU'1.-. wl- fl, n-6, page 28 dans oo .r6ot.U't la ¯tI1tft Ù l:'h8td..8 -- a3.$.mentôe par une ozbr4wic4 du raaisa --hSN < 3 ....... ttyeat r4agi *8c ra3.ra pa l'4u,bft r3i" qm4ù arr 0X00)) do pMpylèM (4 lot. la noehm ab 4*où 4n <(Mt<WP .. up111.,..!1 4'oaà.vn 1 *haouoe 4o -'81-... 11.
QU' la Cowp4 a%uw 80S., ooauU'* r* 1a %k%n ci"" 81.1....8:1\1. oUj", , M.", cr ,"r 14t.'¯IV4.q\\t " m IOÇOI'.' wW* 4% MtnMb"lftiM """"UI'w <!t9. QU'M sa u13:er t,"- 1.,. pN*al* ."""" 1Mb t8utluw81 "t tl1;t un 4iopoeitit O'dW ..... ic t41\1A1tI : - u qwà%1%à eorwa lo i*%wna *'qck on* *&@ - ** . ! "'i}.t"1 "1.\\i""t 1 r ai 1 , jUµlllli$&% WW o#' ' 'OEm%éa*W' %'Qa% ......." 4% .. li Yiii '1 9U % gaz ..... 1L dt péaplo w "''-\,1'\\' .. t 4éw*Ow - -- m 6 4àu#< 40 <a owqpa t 'utt4, eMk ?M tMt .
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réaction, le OOlr;;'g;&tg1l l!'UJ1@l' i@ 9ntJ.gWl ODPa l-I 1 milieu de PEet4t'erntffl gii ,04#piµµµj at lot ga de r6i ou est dans un tel oae petit et la emp6rau;e de :é,o.on est 3 :L.u i ! .> ,+ . diffioiy, à contrôler. Si'la v1Ês, H .CP8i9 ,\\ .'-'; ¯ <.<.? <.
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ainsi qu'en ce qui concerne l'obstruction de l'entrée des particules. ,
Les demandes de brevets japonais n s 36943/1961 et 36944/1961 décrivent un réacteur à solide fluidifié, en parti- culier un réacteur à lit fluidifié tournant. Les inventeurs ont particulièrement étudié ces réacteurs précédents.
Les réacteurs en question sont plus améliorés que les réacteurs courants, car ces réacteurs sont remplis de particules inertes d'un diamètre extrêmement petit,ces réacteurs supposant la circulation des particules et leur mélange de façon uniforme, ainsi que le contact des particules fluidifiées directement avec les parois du récipient. Ces particules peuvent augmenter le coefficient de transfert de chaleur entre le milieu de refroidissement se trouvant dans le chemisage et le gaz de réaction, pour enlever la chaleur de réaction et donner ainsi une température de réaction uniforme. On croit que ces réacteurs surmontent les inconvénients des réacteurs courants car ils permettent de réduire le rapport molaire du propylène ou du chlorure d'aryle au chlore pour l'amener dans la gamme de 2,0 - 0,6.
Cependant, de tels réacteurs supposent beaucoup d'autres désavantages en tant qu'installation industrielle.
A titre d'exemple, la vitesse de réaction diminue de façon appréciable à cause du mélange inversé dû à la chute des particules solides et à 1 amoncellement de ces particules sous forme d'un corps massif durant une opération longue, la pulvérisation des particules, l'usure du réacteur, due à la dispersion et à la circulation des particules etc., L'invention a été proposée après des études poussées des désavantages précités, afin de pouvoir offir un procédé entièrement nouveau de réaction entre un gaz et un gaz. L'invention peut éviter 'l'utilisation de particules inertes d'un diamètre très petit pour le remplissage du réacteur et elle permet d'assurer une opération longue et stable.
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Le procédé de l'invention sera décrit plus en détails ci-après avec référence aux dessins annexés, ceux-ci montrant un exemple d'une forme d'application de l'invention.
La figure 1 est un schéma montrant un système de réaction et la figure 2 est une vue en coupe transversale du réacteur, cette coupe étant prise suivant la ligne A-A de la figure 1.
Aux dessins, la référence 1 désigne un réacteur , la référence 2 désigne un chemisage, la référence 3 désigne un noyau du réacteur, la référence 4 désigne un conduit d'entrée de gaz, la référence 5 désigne des ajutages et la référence 6 désigne un conduit de sortie des gaz de réaction, La matière, telle que du propylène, est d'abord préalablement mélangée avec du chlore grâce à un mélangeur convenable et elle pénètre ensuite par le conduit de gaz 4 dans le réacteur. Le nombre de ces conduits d'entrée est de préférence supérieur à 2 et est, de la manière la plus appropriée, de 4 à 16. Le gaz introduit est divisé en une circulation égale dans les ajutages 5 et ileest éjecté dans le réacteur 1.
La vitesse de circulation du gaz traversant les ajutages peut être de 10 à 100 mètres par seconde, de préférence de 30 à 60 mètres. De la sorte, le gaz est introduit à la partie inférieure du réacteur, dans laquelle, en étaut mélangé parfaitement dans la portion rétrécie a formée par la paroi extérieure de la zone conique du réacteur, il engendre des courants tournants et a tendance à s'élever. Les ajutages sont disposés de manière exentrique en considérant un plan horizontal, et ils sont agencés horizontalement ou à incli- naison vers le bas' dans un plan vertical. Le gaz complètement mélangé dans la portion a amorce partiellement la réaction et pénètre dans la portion b du réacteur, en s'élevant en tournoyant à l'intérieur du réacteur.
La réaction est réalisée à la tempéra- ture prédéterminée se situant dans la gamme de 400 à 550 et, ensuite, le gaz de réqction est débité du système de réaction
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par le conduit de sortie 6. La température de réaction est maintenue constante par circulation du milieu de refroidissement de façon appropriée dans le chemisage 2. Suivant la figure 1, le mélange et la réaction sont réalisés dans la portion a et la réaction est achevée dans la portion b. En conséquence, le gaz est complètement mélangé dans la portion a où un mou- vement tournant lui est imparti, et le gaz de réaction s'élève en tournoyant, tandis cue la réaction de réalise.
Suivant le procédé de la présente invention, le réacteur est subdivsie en une partie de mélange et en une partie de réaction, dans une construction d'un type simple où la partie de mélange sert à mélanger la matière de réaction com- plètement, tandis que la partie de réaction agit pour empêcher totalement le contre-mélange, de façon à réduire le rapport molaire du propylène au chlore pour l'amener dans la gamme de 2,0 à 0,6.
En faisent tourner le courant du gaz de réaction dans le réacteur, la vitesse de circulation de ce gaz de réaction est augmentée. En conséquence, la résistance due aux parois du récipient devient plus petite lorsqu'un reiroidissement extérieur est appliqué et le coefficient de transfert de chaleur global est plus grand. Par conséquent, il est facile d'enlever la chaleur de réaction, comparativement avec ce qui se passe dans le réacteur tubulaire. Cette opération a pour résultat de maintenir la température de réaction constante et uniforme et d'empêcher ainsi une réaction secondaire indésirable. Ce réacteur peut éviter la coagulation et la pulvérisation des particules, l'usure des parois du réacteur et d' autres désavantages que l'on rencontre duns les réacteurs à solide fluidifié.
Le présent réacteur donne un effet de transfert de chaleur suffisant et l'opération est facile et stable.
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Exemple 1
Un réacteur en acier du type à système tournant présente les dimensions suivantes : portion a : diamètre supérieur : 254 diamètre inférieur : 127 mm ; hauteur : 237 mm ; et portion bt diamètre254 mm ; hauteur : 800 mm ; diamètre de la face inférieure : 87 mm ; hauteur : 213 mm.
Ce réacteur est pourvu de 8 ajutages d'insufflation de gaz d'une ouverture de 6,7 mm, ces ajutages étant disposés en
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direction eylatrique (angle de 4+ dans la direction horizontale et inclinaison vers le bas de 45 dans le plan vertical). Un gaz mixte de propylène/de chlore, dans le rapport molaire propylène/ chlore de 2,0 est mis en réaction dans ce réacteur. En maintenant la température de réaction à 500 C, on mélange 900 moles/heure de propylène et 450 moles/heure de chlore à la température normale, ce propylène et ce chlore étant donc introduits dans le réacteur par les ajutages d'insufflation.Le chemisage est refroidi par passage de vapeur d'eau. La durée de réaction dans le réacteur est de 0,5 seconde,:. Le gaz produit est refroidi et condensé pour la récupération .
Le rendement de la réaction ast de 98 %.
La composition du produit est donnée au tableau suivant.
Tableau 1
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<tb> Composition <SEP> du <SEP> produit <SEP> % <SEP> en <SEP> volume
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> d'aryle <SEP> 71,01
<tb>
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1.3-dichloropropane- Il,06
EMI8.4
<tb> 1,2-dichloropropane <SEP> 5,54
<tb>
<tb> autres <SEP> monochlorures <SEP> 9,19
<tb> que <SEP> le <SEP> chlorure <SEP> d'aryle
<tb>
<tb> Dichlorures <SEP> autres <SEP> que <SEP> 3,20
<tb>
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le 1,-dichloropropane
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<tb> TRichloropropane <SEP> 0
<tb>
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Exemple 2
On a utilisé le même réacteur qu'à l'exemple 1.
Des gaz mixtes ayant un rapport molaire de 2,0 pour le propylène -à-vis et le chlorure d'aryle vis/ du chlore, et un rapport molaire de 1 pour le chlorure d'aryle vis-à-vis du-propylène, sont mis en réaction dans ce réacteur pour réaliser la chloration du propylène et du chlorure d'aryle. On mélange 450 moles/heure de . propylène et 225 moles/heure de chlore à la température normale le chlorure d'aryle préchauffé et vaporisé (450 moles/heure) et le chlore (225 moles/heure) sont mélangés à la température de 200 C et ils sont introduits dans le réacteur maintenu à la température de 450 C, et ce grâce à 4 ajutages d'insufflation de gaz disposée de façon alternée. Le chemisage est refroidi par passage de vapeur d'eau.
La durée de réaction dans le réacteur est de 0,6 seconde. Le gaz produit est refroidi, conden- est se et récupéré. Le rendement de la réaction/de 95 %. La composition des dichlorures, après séparation du chlorure d'aryle, dans le produit était la suivante.
Tableau 2
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<tb> composition <SEP> Quantités$%
<tb>
<tb> Chlorure <SEP> d'aryle <SEP> 11
<tb>
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1t2-dichloropropane llt3
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<tb> 1,3-dichloropropane <SEP> 70,2
<tb>
<tb> Autres <SEP> chlorures <SEP> 14,2
<tb>
<tb> Trichlorure <SEP> 3,0
<tb>