Dispositif pour le traitement de gaz ou de vapeurs ou de mélanges de. gaz et de vapeurs. Les agents catalyseurs ou épurateurs, en présence desquels on opère des réactions en phase gaz ou vapeur, par exemple en vue de synthèses chimiques, ou à l'aide desquels on épure des gaz ou des vapeurs, sont employés souvent, dans la pratique, sous la forme de petits corps solides de matière inerte suppor tant la substance catalysante ou épuratrice fixée soit par dépôt en surface, soit par mé lange plus ou moins intime.
Or, dans l'action d'un gaz injecté dans un récipient contenant ces substances, que ce soit dans le processus de catalyse lui-même, ou dans la régénération des catalyseurs ou des masses épuratrices, effectuée par un gaz réducteur ou par un gaz oxydant, la réaction chimique intervient d'abord à l'entrée du gaz dans l'appareil, puis se propage de proche en proche, de sorte qu'à chaque instant cette réaction est essentiellement concentrée en un point de la masse, ce qui entraîne les incon vénients suivants:
Par exemple dans les réactions catalyti ques, lorsque la réaction envisagée est exo thermique, comme il est fréquent, la chaleur de réaction, concentrée à tout moment dans un petit volume, amène une élévation de tem pérature néfaste que l'on est obligé de com battre par des moyens appropriés.
Dans le cas d'une régénération des cata lyseurs, la réaction ne se produisant que de proche en proche, l'action des gaz n'entre en jeu que sur un faible volume à, un instant donné, ce qui entraîne un temps de régéné ration plus long qu'il ne serait logique. Cc temps de régénération peut, bien entendis, être diminué par l'augmentation du volume des gaz injectés par seconde et par l'agence ment de l'injection des gaz en parallèle dans les diverses parties d'une installation, mais cela dans certaines limites seulement.
Dans le cas de la catalyse elle-même, la réactivation continue des catalyseurs, par in jection d'un gaz déterminé, chemine de la fa- çon rappelée plus haut, de sorte qu'à un ins tant déterminé, un faible volume seulement des catalyseurs se trouve particulièrement actif.
En conséquence, les produits à catalyser circulant pendant cette période ne se trou vent que pendant un temps relativement, court en contact avec les catalyseurs en état d'activité convenable, au lieu de l'être pen dant tout leur passage sur le volume total des catalyseurs employés.
Le dispositif conforme à l'invention, qui a pour but de permettre d'éviter les incon vénients susdits, est caractérisé par une chambre, dans laquelle est disposée une masse catalytique ou épuratrice, et par au moins un conduit logé au sein de cette masse, permettant de ,distribuer des gaz devant être mis en contact avec cette masse simultané ment et uniformément à plusieurs niveaux de ladite masse.
Une première forme de réalisation du dis positif conforme à l'invention est représentée en coupe schématique sur la fig. 1 du dessin annexé. Dans cet exemple, le récipient con tenant les agents catalyseurs ou épurateurs est un tube A. Suivant l'axe de A est disposé un cylindre B perforé dans sa paroi longitu dinale et qui, fermé à une extrémité b, est relié à. l'extrémité opposée b1 à une tubulure BI pour un agent régénérateur tel que de l'air ou de l'oxygène, par exemple, ou un mé lange d'air et de vapeur d'eau.
Le catalyseur ou l'épurateur C est disposé sur un fond per foré<I>a,</I> des tubulures<I>Ai, A<B>'</B>, As</I> munies de robinets sont prévues respectivement pour l'admission des produits gazeux à catalyser, la sortie des produits de la réaction et la sor tie de l'agent régénérateur.
On a reconnu que la durée de la régéné ration a pu être diminuée dans la proportion de \30 à 1, par rapport à ce qu'elle était en injectant seulement l'air par le haut et lui faisant traverser tout le tube, cependant qu'on limite la température atteinte pendant la régénération à un niveau plus bas encore que par les méthodes actuelles. Pour la régéné ration, le tube perforé B, disposé à l'intérieur du tube A sert à la distribution du gaz arri vant par la tubulure B'. Par<I>A'</I> on admet. pendant l'épuration ou la catalyse, des gaz, par exemple des hydrocarbures à l'état de gaz ou vapeur, et la tubulure AZ sert à la sor tie des hydrocarbures et des gaz résiduaires.
Il n'est assurément pas indispensable d'employer pour les récipients et conduits la forme cylindrique tubulaire. De même les perforations pour l'admission des agents ga zeux peuvent être remplacées par de petites tuyères métalliques.
Une autre forme de réalisation du dispo sitif suivant l'invention est représentée par la fig. ? en coupe-élévation longitudinale schématique suivant l'axe de l'appareil.
Dans cette fig. 2, A désigne une chambre annulaire fermée suivant ses deux fonds a.' et u2. Un agent épurateur, métallique ou au tre, est disposée dans cette chambre, en C, entre deux faux-fonds perforés as et a4. Dans l'espace annulaire compris entre le faux-fond a" et le fond plein a' débouche le conduit H d'arrivée des gaz ou mélanges à épurer. Dans l'espace annulaire a' et ccû débouche le con duit H' pour le départ des gaz épurés.
Sur le conduit Hl peut être branché un conduit de départ D pour l'agent gazeux régénérateur chargé des impuretés fixées sur la masse épurante.
L'agent gazeux régénérateur est distribué simultanément, dans toute la hauteur de la colonne annulaire A, à travers une série de couronnes annulaires perforées E, réparties à: des intervalles convenables, et qui peuvent être supportées par des bras e fixés aux pa rois de la chambre A, ou de toute autre fa çon appropriée. Ces couronnes sont alimen tées de gaz régénérateur, celui-ci étant amené à un collecteur F, d'où débouchent une série de tuyaux G se raccordant aux diverses cou ronnes E.
Cette forme de réalisation offre l'avan tage de permettre d'amener l'agent de régé nération directement au sein de la masse épu- rante à régénérer, et de le répartir unifor mément dans toutes les directions en partant de la zone d'arrivée placée à égale distance des parois du récipient annulaire A;
on pro fite ainsi au maximum de l'avantage signalé plus haut, suivant quoi l'air ou l'oxygène de régénération étant rapidement et unifor mément réparti clans la masse à régénérer, la durée de la régénération est considérablement diminuée, cependant que la température at teinte pendant la régénération est maintenue aussi basse que cela est nécessaire, sans l'em ploi d'artifices additionnels.
Avec le dispositif décrit ci-dessus, on ré partit bien, assez régulièrement, le fluide ré générateur simultanément dans toute la hau teur de la colonne annulaire, en diminuant ainsi notablement la durée de la régénération. Cependant, le départ des gaz résiduaires (acide sulfureux, azote, etc.) provenant de la régénération se fait par un conduit commun unique, partant de la chambre réservée entre l'un des faux-fonds et le fond correspondant clé la colonne annulaire, et débouchant, par suite, au delà de l'extrémité de la masse to tale annulaire d'agent épurateur.
Il s'ensuit une conduite imparfaitement rationnelle de l'opération de régénération, attendu que la masse de gaz résiduaires de la régénération, provenant des zones éloignées de la chambre de sortie, traverse des zones où elle ne peut jouer aucun rôle actif, et y dilue le fluide ré générateur dont elle gêne et ralentit l'action. En d'autres termes, le fluide régénérateur n'ait à peu près librement que dans la zone la plus éloignée de la chambre de départ des gaz résiduaires, encore s'y trouve-t-il tou jours un peu mélangé à des gaz provenant de la zone voisine; quant à la zone la plus voisine de la chambre de départ, elle est tra versée par la totalité de la masse de gaz ré siduaires.
D'autre part, on a reconnu que la disposi tion des couronnes ou. crépines de soufflage au contact direct de la matière à régénérer présente des inconvénients: le fluide se ré chauffe aux dépens de la couche de matière qui enveloppe la crépine, et la régénération s'opère d'une façon défectueuse dans cette couche; et, en outre, le fluide a une tendance à se canaliser transversalement sur une éten- due qui ne dépasse que très peu cette couche enveloppante.
Ces inconvénients sont supprimés par la disposition de chacune des crépines ou cou ronnes entre deux disques annulaires perforés limitant ainsi une chambre où le fluide régé nérateur se réchauffe et se répand uniformé ment en accédant ensuite, par toutes les per forations des disques, aux chambres conte nant la matière à régénérer.
Une forme pratique de réalisation est re présentée, à titre d'exemple, en coupe-éléva- tion longitudinale schématique, sur la fig. 3.
Dans cette figure, A désigne un réci pient, à section transversale annulaire. fermé à ses extrémités par des fonds pleins (ccl, <I>a=).</I> La matière épuratrice est logée entre deux faux-fonds perforés extrêmes<I>(AI,</I> AZ) lais sant entre eux et les fonds pleins des cham bres (A3, A4).
Dans la chambre A3 débouche, de préfé rence tangentiellement, un conduit B pour l'admission des gaz à traiter ou à épurer. De la chambre A4 part. de même, un conduit Bi pour l'évacuation des gaz traités ou épurés.
La colonne de l'agent épurateur, métalli que ou oxymétallique, sur support poreux inerte, est répartie en une pluralité de zones c, i23 c, c, en nombre variable à volonté et aux extrémités de chacune desquelles les gaz ré siduaires de régénération trouvent des cham bres d'évacuation.
A la zone c' correspondent la chambre A3 et une chambre A5 limitée par deux faux fonds perforés a5; un conduit d'évacuation D. qui peut être branché sur le conduit B, cor respond à la chambre A3, tandis qu'un con duit d'évacuation D2 correspond à la cham bre A6.
A la zone e2 correspondent les deux cham bres d'évacuation A6 et As, cette dernière étant limitée par deux faux-fonds perforés a\ et munie d'un conduit d'évacuation D3.
Enfin, à la zone c3 correspondent les chambres d'évacuation A e et A4, munies res pectivement des conduits de départ D3 et P.
Les couronnes de soufflage de fluide ré générateur E, au lieu d'être noyées dans la matière épuratrice, débouchent dans les cham bres d'expansion et de réchauffage<B>-A- , A'</B> et A limitées par des faux-fonds perforés.
Pendant la période d'activité de la ma tière épuratrice, les robinets<I>d, d',</I> d', da et les divers robinets e sont fermés, tandis que les robinets h, b1 sont ouverts. Les gaz à trai ter admis, par E, dans la chambre A', tra versent tout l'élément, en passant successive ment à travers les zones cI, c' et c', puis sont évacués par B'.
Pendant la période de régénération de la matière épuratrice, les robinets b et 81 sont fermés et tous les autres sont ouverts.
Le fluide régénérateur est admis simulta nément par les diverses couronnes E et il se répand, en se réchauffant, dans les chambres A\, A$ et A'. Ledit fluide réchauffé passe à travers toutes les perforations des faux-fonds limitant -lesdites chambres d'admission, et se répand uniformément dans toute la charge des zones c', c', c'. Les gaz résiduaires de c' s'échappent, comme on l'a vu, par D' et D'. les gaz de c' s'échappent par D' et D',
tandis que ceux de la zone c' sortent par D' et Dl.
Avec un dispositif établi de la sorte, la proportion de fluide régénérateur par rapport à la masse totale des gaz qui circule est main tenue constante dans toutes les parties de l'appareil, et non seulement le rendement de l'appareil s'en trouve amélioré, mais il de vient-également plus facile d'assurer une ré génération totale.
Si l'on utilise, par exemple, comme masse épuratrice, du nickel ou de l'oxyde de nickel disposé sur un support poreux inerte, le nickel se retrouvera, après l'opération de ré génération, sous forme d'oxyde, et la masse ne contiendra ni sulfures, ni sulfates de nickel.
Il va de soi que les couronnes ou crépines de soufflage E, disposées dans les chambres d'expansion et de réchauffage<I>A',</I> A8, <I>A ,</I> pourront être remplacées par tous autres dis positifs distributeurs -de fluide régénérateur, tels que des tuyères, et que dans chaque cré pine pourra déboucher plus d'un conduit d'a menée. De même, on pourra, pour chaque cham bre A",<I>A</I><B>'</B><I>,</I> employer une pluralité de con duits de sortie D\, D'... débouchant éventuel lement à l'extérieur dans un ou plusieurs col lecteurs communs.
Les plateaux perforés a5, a', etc. qui li mitent les chambres AJ, <I>As, A',</I> A8, <I>A'</I> pour ront, pour la facilité de leur mise en place. être accouplés de manière à constituer des couronnes présentant, en perspective par tielle et section transversale, la forme indi quée sur la fig. 5 du dessin annexé.
Il va de soi que l'on pourrait prévoir une boîte d'échappement commune où débouche raient les divers conduits E' et que l'on pourra établir entre les robinets ou valves e une liaison mécanique permettant de les ou vrir et de les fermer à volonté simultané ment par une seule et même commande mé canique, manoeuvrable au besoin à distance.