BE703727A

BE703727A -

Info

Publication number: BE703727A
Authority: BE
Priority date: 1964-10-27
Filing date: 1967-09-11
Publication date: 1968-03-11
Also published as: NL6711659A

Description


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 procédé et   dispositif   pour effectuer des réactions catalytiques   exo@hermiques   en phase   payeuse.   



   Le   brevet   principal concerne un procédé et un disposi- tif pour effectuer des réactions catalytiques   exothermiques   en phase gazeuse, notamment la synthèse de l'ammoniac, avec réglage de la température à l'intérieur du réacteur par refroidissement indirect par paliers du gaz de réaction chaud après sa sortie de chacune de deux ou de plusieurs couches de catalyseur au moyen d'un mélange de gaz de synthèse frais, ce procédé consis- tant, à titre caractéristique, à faire passer le courant de gaz de synthèse frais utilisé au préalable de la manière connue pour refroidir l'enveloppe extérieure du réacteur, puis réchauffé dans 

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 un éch1ngur de chaleur princ1p1, à travers,

   un ou deux faisceaux de tubes de refroidissement diamétralement opposés à l'intérieur du   ré@@teur   et s'étendant sans solution de continuité jusqu'au 
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 '7';:'?1'" de In couche d'entrée du catalyseur, à le àerire passer en- i' ;; . titre de gaz de réaction chaud,, dans une colonne de ca-   @   subdivisée par des chicanes de tôle horizontales ména- 
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 :'iî., ,'>ia pesages alternés pour le ga, celui-ci venant, sur ...,   . , y ?.-h les parties des faisceaux de u*,e3 de retroi- -J'''- ;.' Tr<lcit4S qui Je tro,-wet pu droit dos points de fé- ... - ': '-":Y.", ??r les chicane? raccourcies, sur \1:1. côté ou ail- ¯."^.ß sur les deux côtés de cette colonne t contre - ...... # pport aux gaz f r,is 2t :1.fn à le fi?ire passer ..

    ;w . is-s tubes de l'échaneeur de chaleur principal en di- ±,?:".:i < > >5r;rice d'évacuation des gaz de réaction. 



  La ,r3ent invention a pour but d'apporter des chan- ; ::-.<  <T pprfectionnements au dispositif décrit au brevet '''..1. :-,: '.. Ont en effet constaté que la température optimum :..S;ii,1;, ,1ms le catalyseur le long du trajet suivi par le gaz ; ;1' f0gl;ie au moins à une valeur ôgale par celui-ci et   @     possible   d'obtenir en même temps une simplification 
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 - z ie la construction d'ott résulte une plus grande fa- ;.i'i< t '"oniago et de démontage de la chemise intérieure   @     @@,   et en outre une augmentation du volume du catalyseur, 
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 en ,xx.s::

  ß,nt le système de tubes de refroidissement en ensem- ole   unitaire   que   l'on   place au milieu de la colonne de cataly- seur, où ce système de tubes constitue sur tout le diamètre de la chemise intérieure une paroi perméable au gaz de 'réaction. 



   Pour le reste, le principe du procédé et les éléments de construction décrits au brevet principal sont conservés, c'est- à-dire le guidage du gaz en courant transversal alterné, produit 

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 par des chicanes de tôle à travers une colonne de catalyseur homogène, le refroidissement par paliers du gaz de synthèse se produisant à chaque changement du sens de son écoulement le long de tubes de refroidissement s'étendant sans solution de continuité à peu près sur toute la longueur de la colonne de catalyseur. 



   Les perfectionnements apportés par la présente in- vention au dispositif utilisable pour effectuer des réactions catalytiques exothermiques en phase gazeuse, notamment la syn- thèse de l'ammoniac à partir d'azote et d'hydrogène avec, de préférence, réglage de la température à l'intérieur du-réac- teur   parirefroidissement   indirect par paliers du gaz de réac- tion chaud à chacun de ses passages d'une couche de catalyseur à la couche suivante au moyen d'un mélange de gaz de synthèse frais, suivant le brevet principal, sont caractérisés par        l'agencement   central d'un système de tubes de refroidissement sans solution de continuité s'étendant à peu près sur toute la hauteur de la charge de catalyseur contenue dans la chemise intérieure du four,

   tout d'abord traversé par du gaz frais pré- alablement chauffé, constituant une paroi perméable au courant transversal de gaz de réaction sur tout le  diamètre   de la chemise intérieure et par des chicanes de tôle présentant du côté de la paroi des passages alternés pour le gaz afin de'produire à tra- vers le système de tubes de refroidissement un courant de gaz transversal changeant de sens à chaque étage de refroidissement. 



   Le dessin schématique annexé montre, à titre d'exemple non   limitatif,   un mode de réalisation possible de l'objet des pré- sents perfectionnements. 



   La fig. 1 est une vue en coupe axiale d'un système de tubes de .refroidissement par la ligne a-a en fig. 3. 

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   La   tige 2   en est une vue en coupe axiale par la ligne b-b en fig. 3. 



   La fig. 3 en est une vue en coupe transversale. 



   Sur ces trois figures, 1 désigne l'enveloppe extérieure du four, 2 la chemise   Intérieure, .1     et ±   les conduits d'entrée et de sortie de   gaz, 3¯   la colonne de catalyseur, les chicanes de   tôle, 1   les tubes de refroidissement du système à l'intérieur du catalyseur, $ des tôles perforées ou fendues ou des grilles desti- nées à séparer le système de tubes de refroidissement de la masse de catalyseur, .2 l'échangeur de chaleur principal, 10 un conduit central d'arrivée du gaz dans lequel   pénètre   de haut en bas le brûleur, et 11 un conduit extérieur de dérivation du gaz coaxial      au conduit précité. 



   La référence 12 désigne des collecteurs disposés chacun en principe au niveau des chicanes de   tôle µ   et ayant pour but,   cornue     visible   notai.-ment sur la fig, 2, de recevoir des deux cotés un nombre différent de tubes de refroidissement -7 lors-   qu'il   est nécessaire de réduire ou d'augmenter ou de modifier le diamètre ou l'épaisseur de paroi de ces tubes de refroidis- - sement à des niveaux différents de la colonne de catalyseur. Mais les tubes de refroidissement 7 peuvent également traverser toute la colonne de catalyseur selon l'agencement décrit au brevet prin- cipal, c'est-à-dire sans que leur nombre ou leur épaisseur soient modifiés, par conséquent sans interposition de collecteurs, ou de distributeurs. 



   Lorsque la garniture des tubes de refroidissement 7 est suffisamment dense ou   lorsqu'on   utilise un catalyseur le gros- seur de grain minimum déterminée,les éléments de séparation   peu- -   vent être supprimés. 



   Le système de tubes de refroidissement décrit peut être 

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 soit introduit dans la chemise intérieure   comme   un ensemble uni- taire, par exemple assemblé d'une seule pièce,par exemple avec les chicanes de   . tale,     auquel   cas le remplissage de cette chemise intérieure avec le catalyseur doit suivre l'introduction progres- sive de la chemise, soit construit étage par étage au fur et à mesure de l'avancement du remplissage. 



   On a illustré sur la fig. 1 la possibilité d'amener du gaz frais au gaz   primaire     préalablement   chauffé dans l'échan- geur thermique principal 9. 



   On voit à l'examen de la fig. 2 comment, dans le cas présent, il est possible, si désiré, d'augmenter le refroidisse-      ment de la première couche de catalyseur, qui chauffe particuliè- rement, ou bien encore de la seconde couche, en augmentant le nom- bre et (ou) en Modifiant le type des tubes de refroidissement 7. 



  Mais on peut voir également sur la fig, 2 que les dimensions de ces tubes de refroidissement 7 permettent une augmentation éven- tuelle des dimensions des diverses chambres de catalyseur, déter- minée par l'écartement des diverses   chicanes   les unes par rap- port aux autres, '   On   peut voir en outre, à l'examen des fige l et 2, comment il peu% être satisfait au principe de faire   agir à   la température maximum une ,couche de catalyseur d'entrée relative- ment basse en amenant sur la couche de catalyseur d'entrée non refroidie le gaz frais préalablement chauffé à la température optimum   qu'il   a atteinte jusqu'alors.

   te dispositif décrit permet également d'utiliser le four de synthèse en position horizontale, la paroi constituée      par les tubes de refroidissement 2. devant être alors ration-   nellement   disposée horizontalement, 
Les détails de réalisation peuvent être modifiés, sans 

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 s'écarter de l'invention, dans le   domàine   des équivalences techni- ques.

Claims

RESUME 1 - Changements et perfectionnements au dispositif pour effectuer des réactions exothermiques catalytiques, notam- ment la synthèse de l'ammoniac à partir d'azote et d'hydrogène avec, de préférence, réglage de la température à l'intérieur du réacteur par refroidissement indirect et par paliers du gaz de réaction chaud à chaque passage d'une couche de catalyseur à la couche suivante, au moyen d'un mélange de gaz de synthèse frais, suivant le brevet principal, caractérisé par l'agence- ment central d'un système de tubes de refroidissement sans so- ' lution de continuité s'étendant à peu près sur'toute la hauteur de la charge de catalyseur (5) contenue dans la chemise inté- rieure du four, tout d'abord traversé par du 'gaz frais préala- blement chauffé,

constituant une paroi perméable au courant transversal de gaz de réaction sur tout le diamètre de la che- mise intérieure (2) et par des chicanes de tôle (6) présentant du côté de cette paroi des passages alternés pour le gaz afin de produire à travers le système de tubes de refroidissement (7) un courant de gaz transversal changeant de sens à chaque étage de refroidissement.

2 - Modes de réalisation du dispositif selon 1 , ca- ract6risés par les particularités suivantes, séparément ou col- lectivement : a) le système constitué par les divers tubes de refroi- dissement (7) est éventuellement interrompu à différents niveaux de la colonne de catalyseur (5), de préférence dans le plan des chicanes (6) par des collecteurs (12) destinés à recevoir de cha- <Desc/Clms Page number 7> que coté des tubes de refroidissement en nombre différent ou de types différents de ceux qui se trouvons.

de l'autre coté, b) il peut être tenu compte de la nécessité éventuelle d'augmenter le refroidissement du gaz de réaction dans des sec- tions déterminées de la colonne de catalyseur (5) en augmentant le nombre des tubes de refroidissement (7) ou en montant éven- tuellement des tubes de dimensions différentes. c) le système de tubes de refroidissement (7) est sé- EMI7.1 paz-4 de la cha0 nn=.;gglt: s'y appliquant des deux côtes -P.7 des pproic (8) >?#n4abl-es sux gaz constituées par des tôles peforêes ou re#±>Je5= ou prr des grilles. dl le s;

3fÎ>e central de tubes de refroidissement (7) :2t'J,F3tl''t, coelri mentionne selon a) et b) '?st constitue par des $nse!i'bles unitnires, disposés de préférence au niveau de chaque coucha de at:Y7 ou 3 niveau de l'espace séparant les chi- canes (6) les unes ùs ?;;,"ngSE et le SYS0 de refroidissement précité ne s'étend -las à la couche ? ni it6'h ou supérieure de catalyseur, et éven- .iaeiiement nas 3'>x sections extrézes 1 couche . catùîyseur. tuellement pas vjx sections ex'6v.-ep,,nes de 1& couche do catalyseur.