CH156105A - Procédé et appareil pour la fabrication du carbone par décomposition catalytique de l'oxyde de carbone. - Google Patents

Description

  Procédé et appareil pour la fabrication du carbone par décomposition catalytique  de     l'oxyde    de     carbone.       On sait qu'on peut obtenir -du carbone  par dissociation de l'oxyde de carbone d'après  la réaction 2<B>CO=</B> CO=     -r--    C, en présence d'un  agent catalyseur, du     sesquioxyde    de fer       (Fe2O3)    par exemple à une température voi  sine -de 425  .  



  Le carbone ainsi obtenu est extrêmement  fin et extrêmement léger.  



  La présente     invention    a pour but d'assu  rer un contact     très        intime    entre le gaz de  réaction et l'agent catalyseur. Suivant le  procédé un curant     gazeux        contenant    l'oxyde  de carbone est employé pour véhiculer, dans  une chambre de réaction, l'agent catalyseur  amené continuellement sous forme de poudre,  de façon que ce courant en nuage poussié  reux s'enrichisse de plus en plus en carbone  maintenu lui aussi en suspension par une  agitation mécanique à l'intérieur de la cham  bre de réaction, le courant     gazeux        entraînant     vers la sortie les produits dé la réaction.

      La quantité d'agent catalyseur en poudre  introduite peut être réglée de manière .à ob  tenir à la sortie de l'appareil un carbone avec  un pourcentage déterminé de résidu cataly  seur.  



  On peut assurer la sortie -du produit fa  briqué, d'une part, par un courant principal  constitué par les gaz s'échappant, après réac  tion, d'un espace de la chambre de réaction  où l'on n'effectue pas d'agitation mécanique,  et, d'autre part, par un courant secondaire,  réglable à volonté, constitué par les gaz s'é  chappant, après réaction, d'un espace de la  chambre de réaction soumis directement  une agitation     mécanique,    la combinaison de  ces deux courants permettant d'assurer le ré  glage de la sortie des produits fabriqués.  



       L'agitation    mécanique intérieure peut être  combinée de manière, d'une part, à assurer  la mise en suspension des produits de la réac  tion et de l'agent catalyseur dans un nuage  poussiéreux, comme     indiqué    ci-dessus et,      d'autre part, à retarder la sortie de ces pro  duits de façon à maintenir la quantité des  produits nécessaires à la     continuité    de la  réaction.  



  On peut aussi employer avantageusement  pour la mise en     oeuvre    des procédés précé  demment décrits des moyens régulateurs de  température qui     permettent        d'assurer    aussi  bien le chauffage nécessaire à l'amorçage de  la réaction que le refroidissement nécessaire  pour enlever les calories dues à la réaction  2 CO =     C02        -I-    C, qui est exothermique.  



  L'invention permet d'activer la catalyse  et de réduire son prix de revient. De préfé  rence, le courant gazeux riche en oxyde de  carbone est mis en contact avec un oxyde de  fer naturel provenant de terre ferreuse épu  rée physiquement.  



  L'expérience montre que cet agent cataly  seur tout en étant très bon marché est très  actif.  



  Comme agent catalyseur, on peut aussi  employer un carbone riche en fer, provenant  d'une fabrication antérieure par catalyse -de  l'oxyde de carbone, cet agent catalyseur s'en  richissant en carbone dans la nouvelle cata  lyse en donnant ainsi     naissance    à un produit  beaucoup moins riche en fer.  



  Par exemple, on peut partir d'un carbone  à 10 % de fer et le ramener à l'état de car  bone à 1 % de fer. On peut, de cette manière,  abaisser la teneur en fer -du produit     fabriqué.     



  Plusieurs formes     d'exécution    de l'appareil  pour la mise en     aeuvre    du procédé sont repré  sentées, à     titre    d'exemple, au dessin ci-joint,  dans lequel:  La     fig.    1 est une coupe longitudinale  schématique de la première forme d'exécu  tion;  La     fig.    2 est une coupe     d'une    deuxième  forme d'exécution;  Les     fig.    3 et 4 sont respectivement une  coupe longitudinale et une coupe transversale  de la troisième forme d'exécution.  



  L'appareil de la     fig.    1 comporte un cylin  dre 1 pouvant résister à 25 kg de pression    intérieure par exemple, de préférence en mé  tal inattaquable tel que les alliages de nickel  et chrome.  



  Un axe 2 creux, de manière à être refroidi  par circulation d'eau, porte des     palettes    ra  diales 3, pour remuer l'atmosphère du cylin  dre et en particulier pour ramasser les pro  duits déposés sur les parois et les mettre en  suspension sous forme d'un nuage.  



  L'axe 2 commandé par poulie 2' tourne  à petite vitesse et traverse les deux fonds 4',  42 à travers des presse-étoupes 51, 52 qui peu  vent être refroidis par une circulation d'eau  par exemple.  



  Le cylindre 1 est maintenu à la tempéra  ture de la réaction, aux environs de 425  .  Le gaz de réaction est introduit dans le  cylindre 1 par un     tuyau    6 dans lequel dé  bouche l'arrivée d'un tuyau 7 destiné à in  troduire l'agent catalyseur.  



  Cet agent catalyseur est     renfermé    dans  un réservoir 9 qui est     fermé    par un bouchon  10 et peut être isolé par une vanne 11 pour  permettre son remplissage. Une vis sans fin  20 assure le transport     @de    l'agent catalyseur  jusqu'à l'entrée dans le     tube    6. La poulie 8  de cette vis sans fin est commandée par une  poulie     8s    montée sur l'arbre 2.  



  Le gaz qui entre dans le     cylindre    1 par  le     tuyau    6 entraîne avec lui le carbone fabri  qué et sort du cylindre par le conduit 13.  



  Un pyromètre 14 permet de contrôler la  température et même de commander     un    ré  gulateur automatique non représenté agissant  sur les appareils de chauffage ou de refroi  dissement.  



  Un manomètre 15 permet .de contrôler la       pression    des gaz     circulant    dans l'appareil.  Le courant d'oxyde de carbone, amené par  le tuyau 6, entraîne l'agent catalyseur amené  par la vis sans fin 20; cet oxyde -de carbone  et cet agent catalyseur, qui arrivent ensem  ble dans le cylindre 1, sont brassés et se lient  intimement par l'action des palettes rotatives  3 disposées en hélice autour de l'arbre 2, de  sorte que le courant poussiéreux s'enrichit de  plus en plus .de carbone jusqu'à la sortie -de  l'appareil, qui s'effectue par le conduit 13.      Une partie de carbone produit se dépose  en 32 et assure la continuité du nuage et le  support continu de l'agent catalyseur.  



  D'autre part, on peut facilement régler la  quantité d'agent     catalyseur    par rapport à  l'oxyde de carbone en déterminant la vitesse  clé la vis sans fin 20, par un choix convena  ble des poulies 8, 8'.  



  On obtient ainsi à la sortie de l'appareil  un carbone avec un maximum déterminé  d'impuretés, c'est-à-dire de Fe, si on emploie       Fe20'    comme agent catalyseur.  



  Dans l'appareil représenté à la     fig.    2, l'en  traînement -de la poulie 8 de la vis sans fin  20 est assuré par la poulie 8' montée sur  l'arbre 21 d'un compteur 12, qui mesure le  débit du gaz d'entrée. On     obtient    ainsi un  réglage automatique entre le débit gazeux et  l'alimentation en agent catalyseur.  



  Dans l'appareil représenté aux     fig.    3 et 4,  les produits de la réaction peuvent s'échap  per par deux sorties commandées par deux  robinets 13', 132, le robinet 13' correspon  dant à la chambre     l'    et le robinet 122 à la  chambre 12, cette     .dernière    étant séparée de  la chambre     h    par une cloison 30 ajourée  pour faciliter le     passage,du    courant gazeux.  La chambre 12 est donc isolée des     projections     des     palettes    3.  



  En     manoeuvrant    les robinets 13',     1â2,    on  peut régler l'entraînement du produit fa  briqué.  



  En effet, la     sortie    principale     132    est ali  mentée régulièrement par la chambre de re  pos 12 qui est à l'abri de la     turbulence    pro  duite par les pales. Mais s'il se produit une  accumulation exagérée de carbone en 32, il  suffit de régler la sortie secondaire faculta  tive     13'    qui laisse échapper davantage de  carbone par suite de sa     position    par rapport  aux pales.  



  Le système des pales 3 est complété d'un  système de socs 31 (qui sont des portions  d'hélice) et qui ont pour but de     -déplacer    le  carbone 32 qui sert de support à l'agent ca  talyseur dans le sens de la flèche 43,     c'est-à-          dire    en sens contraire du courant gazeux 34.    En effet, chaque fois que les socs 31 pé  nètrent dans la masse 32, elles lui impri  ment, par suite .de leur forme, un léger dé  placement suivant la flèche 43.  



  On s'oppose ainsi à l'action du courant 34  qui tend au contraire à entraîner le carbone  32 vers la sortie et à enlever d'une façon pré  maturée la matière     catalysante,    c'est-à-dire  celle qui est déposée en 32 dans le cylindre.  Pour un appareil de dimensions données, on  arrive à l'équilibre qui donne une fabrication  régulière, par réglage approprié du débit ga  zeux et de la vitesse de rotation de l'arbre 2.  



  La chambre l' est entourée de gaines 33  dans lesquelles on fait passer de la vapeur  surchauffée pour amener l'appareil à la tem  pérature propice à la réaction (aux environs  de 425  ) et ensuite utiliser ces gaines pour  faire passer de la vapeur surchauffée ou  non, ou     même    de l'eau, pour assurer une       température    constante aux environs de 425 .  La réaction 2 CO =     C02        -I-    C est exothermi  que et si l'appareil est bien calorifugé, par  une enveloppe 35, on pourra même récupérer  des calories.

Claims (1)

1. REVENDICATION I: Procédé pour la fabrication du carbone par décomposition catalytique -de l'oxyde de carbone, caractérisé parce qu'un courant ga zeux contenant de l'oxyde de carbone est employé pour véhiculer, dans une chambre de réaction, l'agent catalyseur amené conti nuellement sous forme de poudre, de façon que ce courant en nuage poussiéreux s'en richisse de plus en plus en carbone maintenu lui aussi en suspension par une agitation mécanique à l'intérieur de la chambre de réaction, le courant gazeux entraînant vers la sortie les produits de la réaction.

   SOUS-REVENDICATIONS 1 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que la quantité d'agent cataly seur en poudre introduite est réglée de ma nière à obtenir à la sortie -de l'appareil un carbone avec un pourcentage déterminé de résidu catalyseur.

   2 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que l'on assure la sortie des produits fabriqués, d'une part, par un cou rant principal constitué par les gaz s'é chappant, après réaction, d'un espace de la chambre de réaction où l'on n'effectue pas d'agitation mécanique -et, d'autre part, par un courant secondaire, réglable à volonté, constitué par les gaz s'échappant, après réaction, d'un espace -de la chambre de réaction soumis directement à cette agita tion mécanique, la combinaison de ces deux courants permettant d'assurer le réglage de la sortie des produits fabriqués.

   3 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que l'agitation mécanique est combinée de manière, d'une part, à assu rer la mise en suspension .des produits de la réaction et de l'agent catalyseur dans un nuage poussiéreux et, d'autre part, à retarder la sortie de ces produits -de façon à maintenir la quantité de produits néces saire à la continuité de la réaction.

   4 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce qu'on emploie des moyens ré gulateurs de température qui permettent d'assurer aussi bien le chauffage nécessaire: à l'amorçage de la réaction, que le refroi dissement nécessaire pour enlever les calo ries dues à la réaction: 2 CO =<B>CO'</B> + C, qui. est exothermique. 5 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que le courant gazeux riche en oxyde -de carbone est mis en contact avec un oxyde de fer naturel actif et bon mar ché.

   6 Procédé suivant la revendication I, carac térisé en ce que Vagent catalyseur est un carbone riche en fer provenant d'une fabri cation par catalyse de l'oxyde de carbone, cet agent catalyseur s'enrichissant en car bone dans la nouvelle catalyse et donnant ainsi naissance à un produit beaucoup moins riche en fer. REVENDICATION H: Appareil pour la mise en oeuvre du pro cédé suivant la revendication I, caractérisé par la combinaison d'une chambre de réac tion comportant un mélangeur mécanique et d'un distributeur de catalyseur à débit ré glable.

   SOUS-REVENDICATIONS: 7 Appareil suivant la revendication II, ca ractérisé par ce que le distributeur de ca talyseur est commandé par un appareil actionné par le courant gazeux, ce qui a.5- sure un rapport voulu entre l'alimentation \ en gaz et celle en agent catalyseur. 8 Appareil suivant la revendication II, ca ractérisé par une double sortie correspon dant à deux compartiments de la chambre de réaction.

   9 Appareil suivant la revendication II, ca ractérisé par une série de socs déplaçant en sens inverse du courant gazeux la ma tière dans la chambre de réaction: 10 Appareil suivant la revendication II, ca ractérisé par des gaines enveloppant la chambre de réaction, et dans lesquelles circule un fluide régulateur de tempéra ture.