Dispositif pour la réalisation de réactions catalytiques exothermiques. Il a déjà été indiqué que pour réaliser des réactions catalytiques exothermiques, la syn thèse de l'ammoniaque à partir de ses élé- meuts et la fabrication -des alcool,,- à partir des oxydes @de carbone et de l'hydrogène, par exemple, il était nécessaire de faire ab sorber par les gaz destinés à réagir, la ma jeure partie de la chaleur dégagée par la réaction, en faisant circuler ces gaz au con tact du ou des récipients contenant la matière catalysante.
Or, il a été constaté que l'on rencontrait fréquemment des difficultés considérables pro venant soit du fait que la circulation du gaz a u contact indirect du catalyseur n'est pas uniforme et régulière, soit du fait que la transmission de la chaleur de la paroi au gaz n'est pas assez active, soit encore du fait que les dilatations inégales qui proviennent des différences de températures qu'on ne peut entièrement éviter, produisent des déforma tions -du récipient contenant le catalyseur.
Il a été trouvé qu'on peut remédier simul- tanément aux trois inconvénients signalés ci desslls à l'aide du dispositif selon l'inven tion.
Ce dispositif, dans lequel les gaz devant réagir circulent au contact @du ou des réci pients contenant la matière catalysante, est caractérisé en ce que l'espace où s'effec tue cette circulation est rempli au moins en partie par une matière de structure disconti nue, ce remplissage ayant pour effet, d'abord d'uniformiser et de régulariser le débit gazeux par la perte de charge qui est ainsi ,créée, ensuite de favoriser la transmission de la chaleur en augmentant la vitesse du gaz et en provoquant au sein -du courant gazeux des re mous qui renouvellent sans cesse le ;
gaz qui vient lécher la paroi chaude et enfin de di minuer considérablement ou même de suppri mer les effets des déformations; ce dernier résultat est atteint par la superposition de deux actions différentes; d'une part, à cause de la régularité du courant gazeux, les tempé ratures sont uniformisées dans chaque section droite du récipient, de telle ,sorte que les di latations deviennent sensiblement égales, d'autre part, la matière de remplissage di minue par sa présence l'étendue des défor mations, en même temps que grâce à, sa struc ture discontinue elle ménage un passage suf fisant pour le gaz.
Il résulte de ce qui vient d'être dit que l'emploi du dispositif décrit procure une mar che beaucoup plus sûre du tube de catalyse, et, par suite de l'absenoe pratiquement com- plète de rend les démontages plus faciles, permet d'utiliser les mêmes récipients un grand nombre de fois, et même d'employer, pour construire ces récipients, des métaux or dinaires au lieu d'aciers spéciaux.
Le dessin annexé au présent brevet indi que d'une façon schématique, et à titre d'exem ple, comment ce dispositif peut être réalisé: dans ce dessin, A est un récipient tubulaire en métal qui supporte la pression, B est un ré cipient qui contient la matière. catalysante C: les gaz frais arrivent. par 1 et circulent dans l'espace annulaire compris entre B et .A où ils rencontrent la toile métallique<B>D</B> qui pro duit les effets décrits ci-dessus; ces gaz se trouvent ainsi chauffés, puis arrivent en 2 sur le catalyseur: le produit de la réaction ainsi que les gaz non combinés sortent par 3.
Il est bien entendu que le dispositif ainsi décrit peut être -combiné avec d'autres dis positifs déjà connus; on fera spécialement re marquer que le tube A peut être remplacé par l'ensemble d'un écran calorifuge et d'un tube résistant à la pression d'après le procédé dé crit dans .le brevet suisse n 126815;
que le récipient B peut être muni .soit intérieure- ment, soit extérieurement d'une couche de ma tière isolante d'épaisseur telle que l'intensité des échanges ait une valeur -convenable en chaque point ainsi que cela a été décrit no tamment dans les brevet suisses n 99765 et <B>99039;
</B> que le récipient B peut être muni inté rieurement des systèmes de circulation des gaz ou d'uniformisation des températures dé crits notamment par le brevet suisse n 9976 ou d'un système utilisant une partie de la chadeur dégagée dans les régions les plus chau des du catalyseur pour chauffer les portions du catalyseur où la chaleur dégagée est moin dre, en se servant, dans ce but, d'un fluide tel que les gaz devant réagir.
Device for carrying out exothermic catalytic reactions. It has already been indicated that in order to carry out exothermic catalytic reactions, the synthesis of ammonia from its elements and the manufacture of alcohol, - from oxides of carbon and of hydrogen, for example. For example, it was necessary to absorb by the gases intended to react, the major part of the heat given off by the reaction, by circulating these gases in contact with the receptacle (s) containing the catalyst material.
However, it has been observed that one frequently encountered considerable difficulties arising either from the fact that the circulation of the gas in indirect contact with the catalyst is not uniform and regular, or from the fact that the transmission of heat from the wall gas is not active enough, or again because the unequal expansions which arise from temperature differences which cannot be entirely avoided, produce deformations of the vessel containing the catalyst.
It has been found that the three drawbacks mentioned above can be remedied simultaneously with the aid of the device according to the invention.
This device, in which the gases to be reacted circulate in contact with the receptacle (s) containing the catalyzing material, is characterized in that the space in which this circulation takes place is filled at least in part with a material of discontiguous structure. naked, this filling having the effect, first of all to standardize and regulate the gas flow by the pressure drop which is thus created, then to promote the transmission of heat by increasing the speed of the gas and causing the -of the gaseous stream of the soft rews which constantly renew it;
gas which licks the hot wall and finally considerably reduces or even eliminates the effects of deformations; this last result is achieved by the superposition of two different actions; on the one hand, because of the regularity of the gas flow, the temperatures are uniform in each cross section of the container, so that the expansions become substantially equal, on the other hand, the filling material is reduced by its presence the extent of deformation, at the same time as thanks to its discontinuous structure it provides a sufficient passage for the gas.
It follows from what has just been said that the use of the device described provides a much safer operation of the catalysis tube, and, as a result of the practically complete absence of disassembly, makes it possible to disassemble it more easily. 'using the same receptacles a large number of times, and even employing ordinary metals instead of special steels to construct these receptacles.
The drawing appended to the present patent shows in a schematic way, and by way of example, how this device can be realized: in this drawing, A is a tubular metal container which supports the pressure, B is a container. which contains matter. catalysing C: the fresh gases arrive. by 1 and circulate in the annular space between B and .A where they meet the metal mesh <B> D </B> which produces the effects described above; these gases are thus heated, then arrive at 2 on the catalyst: the reaction product as well as the uncombined gases exit at 3.
It is understood that the device thus described can be -combined with other already known positive dis; it will be specially noted that the tube A can be replaced by the assembly of a heat-insulating screen and a pressure-resistant tube according to the method described in Swiss patent no. 126815;
that the receptacle B can be provided either internally or externally with a layer of insulating material of such thickness that the intensity of the exchanges has a suitable value at each point as has been described in particular in Swiss Patents Nos. 99765 and <B> 99039;
</B> that the receptacle B can be fitted internally with the gas circulation or temperature standardization systems described in particular by Swiss Patent No. 9976 or with a system using part of the heat released in the most vulnerable regions. hotter of the catalyst to heat the portions of the catalyst where the heat released is less, using for this purpose a fluid such as the gases to be reacted.