CH274231A - Appareil destiné à réaliser des réactions catalytiques entre gaz. - Google Patents

Description

  
 



  Appareil destiné à réaliser des réactions catalytiques entre gaz.



   Les réactions chimiques entre gaz faisant l'objet d'applications   indastrielles    doivent être réalisées à température relativement élevée, car elles sont en général exothermiques et leur vitesse croît avec la température. En général, ees réactions sont d'autant plus complètes que la température est plus basse. On est donc conduit à réaliser ces   rections    en plusieurs stades en présence de   catalyseurs    à des températures moyennes décroissantes convenablement choisies pour que la productivité de l'installation et le taux de transformation soient maxima.



   Un procédé pour effectuer de telles réaetions consiste à faire passer le mélange de gaz à faire réagir à travers des couches de catalyseur, le gaz ayant réagi traversant ensuite   gn    échangeur de   température      où    il se refroidit en cédant une partie de sa   cha-    leur au gaz neuf. Mais l'ensemble des appareils nécessaires et des nombreuses tuyauteries de liaison devient rapidement très encombrant et très onéreux en même temps que les pertes de chaleur par rayonnement deviennent excessives.



   La présente invention, réalisée dans les services de la titulaire avec la collaboration de M. Julien   Demagny,    a pour objet un appareil destiné à la réalisation de réactions catalytiques entre gaz et permet d'éviter les   ineonvénients    précités.



   Cet appareil est caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre divisé en étages par des plateaux perforés   recouverts    de   cataly-    seur et supportés, d'une part, par une couronne centrale et, d'autre part, par des saillies annulaires disposées à la périphérie interne du cylindre, l'étage supérieur de ce dernier étant obturé par un couvercle amovible et muni, ainsi que l'étage inférieur,   d'un    orifice relié à un tuyau   extérieur,    des caissons en forme de dôme étant fixés au plateau formant plafond de chaque étage inter  médiaire,    la hauteur de chacun de ces caissons étant inférieure à celle de l'espace laissé libre entre ledit plafond et la couche de cata  liseur,    des échangeurs de chaleur,

   constitués par des tubes en U traversés par les gaz devant entrer en réaction, étant placés au-dessous de chaque plafond des étages intermédiaires, de manière que la partie arrondie des tubes soit   sensiblement    tangente à la paroi du caisson correspondant.



   Les échangeurs situés à un étage sont de préférence en série avec ceux se trouvant dans l'étage immédiatement supérieur   etlou    inférieur et communique avec ceux-ci au moyen d'une chemise entourant le cylindre.



   Il est à remarquer que dans l'appareil   conforme    à l'invention, le catalyseur ne peut se trouver en contact avec les   surfaces      d'échange.    De plus le gaz sortant d'une couche de catalyseur est brassé énergiquement avant son envoi sur la couche suivante par suite de son passage entre les tubes en U constituant les échangeurs. Enfin sa capacité  peut être rendue aussi grande que   l'on    veut et l'appareillage, qui ne nécessite qu'un très petit nombre de tuyauteries extérieures, peut être extrêmement compact.



   Un exemple de réalisation   d'un    appareil de catalyse conforme à l'invention est représenté schématiquement au dessin ci-joint.



  Dans ce dessin:
 Fig. 1 est une vue en coupe verticale de cet appareil de catalyse suivant I-I de fig. 2.



   Fig. 2 en est une vue en coupe suivant   II-II-II'-II' de    fig.   1.   



   Fig. 3 est un   sehéma    représentant la liaison des différentes tuyauteries entre elles.



   L'appareil représenté est formé par un cylindre 1 divisé en quatre étages par trois plateaux perforés 2   recouverts    de catalyseur 3. Ces plateaux reposent,   d'une    part, sur des saillies annulaires 4 ménagées à la périphérie interne du cylindre 1 et, d'autre part,   sur    une colonne centrale formée en mettant bout à bout des colonnes 5 entre lesquelles sont interposés des potiquets 6 d'épaisseur sensiblement égale à celle des plateaux perforés 2.



   L'étage supérieur du cylindre est obturé par un couvercle amovible 7 et est muni   d > un    orifice raccordé au tuyau 8 d'arrivée des gaz devant entrer en réaction.   L'étage    inférieur est de son   eôté    muni d'un orifice raccordé au tuyau 9 pour la sortie des gaz ayant réagi. Sous chaque plateau 2, constituant le plafond   d'un    étage intermédiaire, est fixé un eaisson 10 en forme de dôme et la hauteur de ce caisson est inférieure à celle de l'espace laissé libre entre le plateau 2 auquel il est fixé et la couche de eatalyseur 3.



   Des échangeurs   lia    et 11b formés par des tubes en U, dont les extrémités sont dudgeonnées à la paroi du cylindre, sont placés au-dessous de chaque plateau 2 constituant un plafond pour un étage intermédiaire, de telle manière que la partie arrondie des tubes soit sensiblement tangente à la paroi du caisson se trouvant dans cet étage.



  L'échangeur   lia    est relié en série avec   l'éehangeur      iîb    au moyen d'une chemise 12 entourant la caisse. La partie inférieure de cette chemise est munie   d'un      orifice    relié à un tuyau 13 par où arrive le gaz à réchauffer, et la partie supérieure de cette chemise   coin-    munique de son côté avec un tuyau 14 par où sort ce gaz. Des tubulures 15 et 16 permettent, le cas échéant, de   eourt-eireuiter    res  peetivement    les échangeurs   lia    ou   ilb.   



   Comme on le voit sur la fig. 2, les plateaux perforés 2 sont constitués par des barreaux en fonte radiaux 17 sur lesquels sont placés des barreaux 18, ces barreaux 17 et 18 étant   recouverts    de plaques de tôle perforées 19 dont une partie seulement a été représentée.



   Le mélange des gaz devant entrer en réaction arrive dans l'appareil par le tube   3,    s'échauffe en passant dans les échangeurs   lia    et 11b ou dans   l'un    de   eeux-ei    seulement et sort en 14. De là, il passe dans un ou plusieurs appareils semblables ou différents. Il rentre ensuite dans l'appareil par le tube 8, traverse la première couche de catalyseur 3, se refroidit au contact de l'échangeur   ila,    passe sur la deuxième couche de catalyseur, se refroidit au contact   de 1 'échangeur      i lb,    traverse la troisième couche de catalyseur et sort en 9. Il est à remarquer que dans cet appareil les gaz rencontrent normalement les tubes des échangeurs   lia    et   11b.   



   Pour changer le catalyseur, on enlève le couvercle 7, ce qui permet d'enlever la couche supérieure de catalyseur; on enlève ensuite les barreaux et les plaques de tôle constituant le plateau supérieur puis le potiquet 6, le caisson 10 et la colonne 5 du deuxième étage intermédiaire. On peut alors enlever la deuxième couche de eatalyseur et on opère de même pour enlever la troisième couche. Le remontage de l'appareil s'effectue en sens contraire.



   Comme on l'a dit plus haut, on peut mettre en série plusieurs appareils de catalyse conformes à l'invention. Il suffit de relier les tuyaux 9 et 13 d'un second appareil respectivement aux tuyaux 8 et 14 du premier.



   L'on peut, dans l'appareil d'extrémité,  relier entre eux les tuyaux 8 et 14, de   ma-    nière que le gaz entrant par le tuyau 13 dans cet appareil en sorte par le tuyau 9. Ou peut également utiliser comme appareil d'extrémité l'appareil de catalyse représenté   selié-    matiquement en 20 à la fig. 3.

   Cet appareil est formé par un cylindre à l'intérieur duquel sont placés, en deux nappes parallèles, des tubes maintenus à leurs extrémités par deux plaques tubulaires fixées de fanon étanche sur tout le pourtour du cylindre, la partie supérieure de ce dernier communiquant par un orifice avec l'extérieur, alors que la partie inférieure est raccordée à un conduit débouchant sous un plateau perforé   recouvert    de catalyseur et placé à la base d'un eaisson, dont le fond est obturé et la partie supérieure a sa paroi raccordée à celle du cylindre, l'espace de ce dernier, qui est compris entre les plaques tubulaires et est rempli de tubes, étant muni à sa partie supérieure d'un orifice relié à un tuyau extérieur,

   alors que sa partie inférieure communique avec la partie supérieure du caisson   
 Le e mélange gazeux arrive dans cet appa-    reil 20 par le tuyau 21 relié à l'orifice placé à la partie supérieure de l'espace compris entre les tubes, se réchauffe au contact de ces derniers, traverse le caisson, passe à travers le catalyseur puis à travers les tubes et sort de l'appareil par le tuyau 22. Une conduite auxiliaire 23 munie d'une valve 24 permet de court-circuiter une partie de   l'éehan-    geur formé par les tubes.



   Pour combiner les deux appareils, il suffit    de relier les tuyaux : 14 et 8 respectivement    aux tuyaux 21 et 22. Le mélange gazeux entrant en 13 parcourt alors les deux appareils et sort en 9 après que la réaction catalytique désirée se soit produite.
  

Claims (1)

1. REVENDICATION: Appareil destiné à réaliser des réactions catalytiques entre corps à l'état gazeux, caractérisé en ce qu'il comprend un cylindre divisé en étages par des plateaux perforés recouverts de catalyseur et supportés, d'une part, par une couronne centrale et, d'autre part, par des saillies annulaires disposées à la périphérie interne du cylindre, l'étage supérieur de ce dernier étant obturé par un couvercle amovible et muni, ainsi que l'étage inférieur, d'un orifice relié à un tuyau extérieur, des caissons en forme de dôme étant fixés au plateau formant plafond de chaque étage intermédiaire, la hauteur de chacun de ces caissons étant inférieure à celle de l'espace laissé libre entre ledit plafond et la couche de catalyseur, des échangeurs de chaleur,

   constitués par des tubes en U traversés par les gaz devant entrer en réaction, étant placés au-dessous de chaque plafond des étages intermédiaires de manière que la partie arrondie des tubes soit sensiblement tangente à la paroi du caisson correspon dant. : EgNDIcATIoN s : 1. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce que les échangeurs se trouvant à un étage sont en série avec ceux situés à l'étage immédiatement supérieur ou inférieur.

   2. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce que les échangeurs sont reliés entre eux au moyen d'une chemise entourant le cylindre.

   3. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce qu'il comprend des tubes permettant de court-circuiter un ou plusieurs échangeurs.

   4. Appareil suivant la revendication, caractérisé en ce que l'étage supérieur et la sortie des échangeurs dudit cylindre divisé en étages sont reliés à un cylindre rempli de tubes et à la base duquel est placé un plateau perforé recouvert de catalyseur, le tout étant agencé pour que les gaz venant des échangeurs du premier eylindre passent dans le deuxième cylindre au contaet des tubes, traversant le catalyseur puis les tubes contenus dans ce deuxième cylindre et pénètrent par l'étage supérieur dans le premier cylindre.