Procédé pour l'exécution de réactions catalytiques exothermiques et appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. La présente invention comprend un pro cédé pour l'exécution de réactions catalyti ques exothermiques et un appareil pour la mise en oeuvre de ce procédé. Dans ce der nier, les gaz avant réaction circulent au contact indirect -de la matière catalysante (c'est-à-dire au contact d'une paroi conduc trice de la chaleur, qui sépare ces gaz de la matière catalysante) en s'échauffant pro gressivement, avec appoint éventuel de cha leur par une source extérieure.
On sait que dans les procédés de ce genre, pour obtenir un fonctionnement normal, on doit adapter les surfaces d'échange à- la quantité de chaleur dégagée dans le tube pendant l'unité -de temps; et, cette adapta tion une fois faite pour des conditions 3e marche déterminées, on ne peut faire varier ces :conditions -que dans une faible proportion limitée par les variations que l'on peut ob tenir en faisant varier le chauffage par une source extérieure ou la température des gai arrivant au contact indirect de la matière ca.falys.ante.
Il a été reconnu dans la pratique indus trielle qu'il était nécessaire d'obtenir une plus grande souplesse de marche des tubes de catalyse et la présente invention a pour but, à cet effet. depermettre -d'a.ssurerà.tout mo ment le fonctionnement normal .des appareils de catalyse malgré les variations éventuelles importantes de la. quantité de chaleur dégagée parla réaction dans l'unité de temps, variations se produisant en marche et pouvant provenir des variations de teneur des gaz en produit réagissants, des variations de débit .des pro duits réagissants, des variations de pres sion, etc.
Selon le procédé objet de l'invention, on répartit les gaz circulant dans l'appareil, sur une partie de leur trajet dans celui-ci, en au moins deux portions que l'on fait circuler au contact de surfaces différentes limitant le volume de la matière catalysante et par lesquelles s'effectue la transmission de cha leur entre la matière catalysante et les gaz avant réaction, et on règle en marche les débits de ces courants gazeux. Ladite répar tition des gaz dans l'appareil, en au moins deux portions, peut avoir lieu soit avant que les gaz aient subi ledit réchauffage par con tact indirect, soit après.
Tandis que la superficie totale de l'en semble des surfaces ou groupes de surfaces et leur conductibilité calorifique seront condi tionnées par la nécessité d'effectuer un échange de chaleur suffisamment efficace, l'importance relative de ces différentes sur faces ou groupes de surfaces et de ces diffé rentes conductibilités calorifiques sera condi tionnée par l'étendue de la zone de réglage qu'il sera désirable d'obtenir.
Le dessin annexé représente schématique ment. à titre d'exemple, deux formes d'exé cution .de l'appareil pour la mise en #uvre du procédé qui vient d'être décrit.
La fig. 1 est une coupe verticale d'une première forme; La fig. 2 est une vue semblable de la deuxième forme, et La fig. 3 est une coupe en plan de la deuxième forme, montrant le récipient con tenant la matière catalysante.
En référence à la fig. 1, le récipient ou cartouche A contenant la matière cataly- sante est disposé comme d'habitude à l'iDté- rieur d'un récipient B qui résiste si néces saire à la pression et cette cartouche com porte une surface extérieure C ainsi qu'un faisceau intérieur de tubes D. Les surfaces <I>C et D</I> peuvent être partiellement calori fugées.
Le gaz devant réagir et pouvant être préalablement chauffé arrive par le tuyau G et peut être séparé en deux parties: l'une. passant par le tuyau H muni du robinet de réglage S, arrive à l'intérieur du récipient B et circule autour de la surface C; l'autre, passant par le tuyau F muni du robinet de réglage R, arrive dans une boite E - qui la. répartit dans le faisceau D.
Ces deux courants gazeux se mélangent à nouveau dans le haut de la cartouche, pas sent sur la matière catalysante où a lieu la réaction et sortent ensuite par le tuyau K.
A titre d'exemple, on prendra comme cas particulier de fonctionnement de l'appareil représenté à cette figure, celui de la varia tion de débit des produits devant réagir. Si le débit des gaz traités est faible, on ferme R et on n'utilise que l'extérieur C de la car touche. Si le débit augmente, on ouvre R et on règle la répartition des gaz entre R et S de façon à ce que les deux courants de gaz, après avoir circulé respectivement au tour de C et le long de D et s'être mélangés, soient à une température convenable pour la. réaction.
Dans la fig. 2, la matière catalysante est disposée dans un tube central C dont la surface peut être partiellement calorifugée et dans un faisceau de tubes D extérieur à ce tube central.
Ce dernier est en relation avec une sortie des gaz F munie d'un robinet R et le fais ceau D est, par l'intermédiaire d'une boîte E, en relation avec un tube de sortie H muni d'un robinet S. Les tubes F et H sont réunis ensuite par un tube de sortie com mun K.
Les gaz devant réagir arrivent par G et des chicanes convenablement disposées les forcent à. circuler à la fois au contact de la surface du faisceau D et de la surface du tube central C.
Arrivés à l'extrémité de leur parcours, ils se divisent en deux parties réglées par les robinets R et S, l'une passant sur la matière catalysante du tube C, l'autre sur la. matière catalysante contenue dans les tubes du fais ceau D. Après réaction, les gaz sortant par H et F\ se réunissent dans le tube K.
A titre d'exemple, on prendra. comme cas particulier de fonctionnement de l'appareil représenté à cette fig. 2 le cas de la va riation de teneur des gaz en produits réa- (pissant dans la. transformation de l'oxyde de carbone en méthane dans le mélange gazeux N + H3, en supposant que la surface du faisceau D permette, par suite d'une super ficie ou d'une conductibilité calorifique su périeure ou de la présence simultanée de ces deux facteurs, un échange calorifique nota blement plus grand que le tube C.
Si la te neur en oxyde de carbone est élevée, 2 à 3 par exemple, on fermera S et on ouvrira R; si, au contraire, elle est faible, de l'ordre de 0,1'/o par exemple, on fermera R et on ou vrira ,S'. Pour les teneurs intermédiaires, on réglera R et S' de façon convenable.
Au lieu du tube central unique C ci- dessus, on peut utiliser un faisceau de tubes reliés au même tube de sortie F.
Bien entendu,.le procédé de la présente invention peut être utilisé avec un dispositif réglable de chauffage électrique extérieur ou intérieur ainsi qu'en faisant varier la. tem pérature d'arrivée des gaz de l'appareil; de tels dispositifs auront naturellement pour but d'augmenter encore l'étendue de la zone de réglage permise par le procédé faisant l'objet de la présente invention;
ainsi, si l'on sup pose que dans le cas de la fi-. 1, ces échan ges se font plus activement au contact des parois du faisceau D qu'au contact de la paroi extérieure C. et que dans le cas de la fi-. 2, et ainsi qu'on l'a supposé dans l'exem ple ci-dessus, ils se font plus activement sui vant les parois du faisceau D que suivant celles du tube central C, on pourra faire va rier la température des gaz en F dans le cas de la. fig. 1, et celle des gaz en G dans le cas de la fig. 2, par échange partiel de cha leur respectivement avec les gaz sortant en lï et avec ceux sortant en H.