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"APPAREIL POUR L'EXECUTION DR REACTIONS CATALYTIQUES ENTRE
GAZ SOUS PRESSION ET A HAUTE TEMPERATURE"
Pour l'exécution industrielle des procédés dans lesquels sont accomplies des réaction catalytiques entre des gaz sous pression et à haute température, l'on emploie une série d'appareils disposés dans un circuit fermé ou ouverte
Les appareils qui composent un tel circuit dont les suivants: a) un appareil de catalyse; b) un réfrigérant où les gaz sortants de l'appareil de catalyse sont refroidis à une température convenable;
o) un réservoir où sont recueil- lis les produits formés dans l'appareil de catalyse et con- densés dans le réfrigérant.Eventuellement le dit circuit peut comprendre aussi d'autres appareils, tels que des éohan- geurs de température, dans lesquels le gaz envoyé à l'ap- pareil de catalyse est chauffé à l'aide de la chaleur emportée par le gaz sortant des épurateurs de gaz etc....
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Enfin, lomue les appareils employés sont disposés dans un circuit fenné, l'emploi d'une pompe de circulation ou d'un au tre dispositif équivalent est nécessaire pour faire circuler les gaz réagissants. Or il a été tromvé qu'il est possible de construire un appareil accomplissant par lui semé toutes les fonctions que dans les susdits circuits fermés d'appareils sont confiées à l'appareil de catalyse, au réfrigérant, au ré- servoir, à la pompe de circulation , et à l'échangeur de tem- p érature.
Un tel appareil peut être construit dans plusieurs fa- gons .A titre d'exemple ion- a représenté dans les fig.I et 2 (voir les dessins annexés) les sections verticales de deux des principales formes d'exécution.
Dans la fig.I à laquelle on se réfère dans la descrip- tion qui suit,I représente un tube d'acier résistant à la pres- sion des gaz qui se trouvent dans son intérieur. Ce tube est fermé à sa partie supérieure par le couvercle 2 et à sa par- tie inférieure par le couvercle 3. Concentriquement au tube I est placé le tube ¯4 à la partie inférieure duquel est fixé le cône 5- tronqué par lasurface plane 6 pourvue du trou 7.
Concentriquement au tube I on trouve encore les tubes 8,9,10 et II. Le tube 8 qui sera préférablement pourvu d'un calorifi- geage, est libre à son extrémité supérieure, tandis qu'à son extrémité inférieure il est feréé par le cône tronqué 12 et par le fond circulaire 13 sur lequel est soudée l'extré- mité inférieure du tube II..
Les surfaces 12 et 13, aussi bien que le tube 10 dont on dira plus bas, seront préférablement pourvues d'un cala- rifugeage. Le tube 9 est fermé à son extrémité inférieure par le disque 14 au centre duquel est un trou à travers lequel passe à tenue le tube II . Le tube 10 est libre à son extré- mité inférieure. Le tube II porte dans son extrémité infé-
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rieure les trous 15 qui font communiquer 1 espace qu'il ren- ferme avec l'espace compris entre 12 et 14.
Dans la partie supérieure de l'appareil il y a le bloc 16, l'extrémité an- nulaire 17 duquel ferme l'espace libre existant entre les ex- frémîtes supérieures des tubes 4¯ et 9.le bloc 16 ferme su- périsurement aussi l'espace compris entre les tubes 10 et II et il est pourvu de deux trous 18 et 18' par lesquels passent les deux couples thermoélectriques 19 et 19'. Dans le bloc 16 il y a encore les trous 20 qui font communiquer l'espace compris entre les tubes 1 et 1 avec l'espace oom- pris entre les tubes 9.et 10.
Dans l'espace circulaire renfermé par le tube II est placé le dispositif de ohauffage électrique 21. Dans la partie inférieure de l'appareil est placé, comme indiqué par la figure, le cône de diffusion 22 formé par la pièce spéciale 23. qui est portée par le couvercle 3. Dans l'espace compris entre les tubes IL et 4 est placé un réfrigérant d'une forme quelconque et qui pourra occuper aussi une partie de l'espace situé au dessus de la surface 5.. Dans la figure on a repré- senté dans ce but un serpentin 24 parcouru par un fluide froid quelconque entrant par 25 et sortant par 26.
Il est convenable que le réfrigérant soit construit de telle façon que les gaz qui se trouvent dans l'espace compris entre les tubes I et 4 ne viennent pas en contact direct avec la suxk- face intérieure du tube I.
Le tube !.aussi bien que le couvercle 2.pourront être pourvus de dispositifs de refroidissement indépendants ou non de celui qui se trouve dans l'espace compris entre les tubes
I et 4.
Le tube 27 qui passe par le couvercle inférieur 3. sert à introduire dans l'appareil les gaz qui doivent être cata- lysés. Ce tube porte à son extrémité une tuyère 28 uqui, avec la pièce spéciale 23 ,forme un vrai et propre éjecteur pour-
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vu du cône de diffusion 22 et du conduit d'aspiration 29.
Les gaz qui doivent être catalysés sont amenés à la tuyère comprimés à une pression supérieure à celle qui règne dans l'appareil, et pourtant à leur entrée dans l'appareil ils s'expandent et une partie de leur énergie.potentielle est transformée en énergie cynétique qui est utilisée par l'é- jecteur pour produire la circulation des gaz qui) se trou- veut dans l'appareil même.
Moyennant un dispositif qui n'est pas indiqué dans la figure on peut déplacer la tuyère 28 le long de son axe, de manière à varier sa po- sition relativement au cône de diffusion: dans l'intérieur de la tuyère même il y a un pointeau de réglage qui peut être déplacé le long de son axe moyennant un dispositif adapté qui n'est pas indiqué dans la figure.Moyennant ces deux dispositifs il est possible de faire varier entre les plus vastes limites soit la vitesse des gaz qui circulent, soit le rapport entre le volume des gaz qui est fait cir- ouler et le volume des gaz frais introduits.
Comme indiqué dans la figure, les gaz provenants du compresseur, melangés avec la quantité convenable de gaz qui se trouvent déjà dans l'appareil parcourent d'abord l'espace compris entre les surfaces et 12 ,et ensuite les espaces compris entre les tubes! et 8,8 et¯2. et entre les surfaces 12 et 14. Par les trous 15 ils passent ensuite dans l'espace :intérieur au tube II, dans lequel est placé le dispositif d'échauffement électrique. De cet espace les gaz sortent par les trous 30 situés dans la partie supé- rieure du tube II et ensuite ils parcourent l'espace com- pris entre les tubes 10 et II dans lequel est placé le cata- lyseur.
Les gaz passent ensuite par l'espace compris entre les tubes 9 et 10 et, en traversant l'espace libre 20 attei-
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gnent l'espace compris entre les tubas !.et 4, où ils sont refroidis à une température convenable à l'aide des dispo- sitifs de refroidissement dont il a été dit plus haut.
Pendant ce refroidissement sont séparés et condensés à l'état liquide les composés formés et qui se reoueillent dans l'espace libfe 31, d'où ils sont tirés par le tube 32.
Les gaz sont maintenant aspirés travers le tuyau 22 par les gaz entrants ui les font circuler nouvellement à tra- vers l'appareil de la façon exposée. On remarque ici qu'en- tre les gaz qui passent à travers l'espace compris en- tre les tubes 8 et 9. et legaz qui passent à travers l'espace ccmpris entre les tubes .3. et 10 a lieu un échan- ge de chaleur par effet duquel ces derniers cèdent leur ohaleur aux premiers.
Le tube 9 sera pourtant préférable- ment pourvu de petites ailes, cannelures etc... qui en augmentent la surface ainsi comme pourra en être pourvu, complètement ou seulement en partie, le tubre 4 à travers duquel les gaz qui parcourent l'espace compris entre ce tube et le tube I cèdent une partie de la chaleur qu'ils possè- dent aux gaz qui se trouvent dans l'espace compris entre le même tube 4 et le tube 8.
La figura! 2. représente, comme on a déjà dit, une autre forme de construction du même appareil qui diffère principalement de la précédente par les deux bloos métalli- ques 33 et 34 ,le premier placé en haut, le deuximète en bas.
Chacun de ces deux bloos est pourvu de deux séries de trous comme ceux représentés dans la figure,qui servent à mettre en communication les espaoes successivement parcourus par les gaz. La positian et le but de chaque série de trous résultent évidentes par la figure, dans laquelle chaucune des deux parties dans les quelles la figure même est divisée par son axe,représente une section faite de telle façon à rendre
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visible un des trous de chaaune des deux séries susdites.
Les figures 3 et 4 montrent deux formes différentes d'e- xécution d'un type de réfrigévant qui dans la pratique s'est montré Iras convenable pour refroidir dans le même temps soit le tube soit les gaz qui passent dans l'espace compris entre les tubes.! et 4. Dans la forme constructive illustrée par la fig.3 ,concentriquement au tube 1 est disposé le tube
35 qui, bien qu'il ne soit pas par soi-même suffisant à ré- sister à la près si en à laquelle il est soumis, peut, en réa- gissant élastiquement à la dite pression, ia transmettre au tube 1 qui doit résister à elle et suivre ce dernier dans ses déformations, de telle manière qu'entre les surfaces à contact des tubes 1 et 35 soit toujours exercée une tenue parfaite.
Sur la surface extérieure du tube 35. est pratiquée une série de canaux par lesquels on fait passer le fluide froid qui sert à obtenir le refroidissement des gaz et du tube i à une température convenable. Dans la fig. 4 au tube sont substitués les deux tubes 36 et 37. Dans ces deux dernières formes constructives il est utile que les surfa- ces en contact avec les gaz soient pourvues de petites ailes ou cannelures. Avec ces types de réfrigérants le contact di- rect entre les gaz et la surface intérieure du tube 1 est absolument évit é.
Dans les exemples ici illustrés les gaz parcourent six fois la partie supérieure du tube dans laquelle ont lieu 'aussi bien la. réaction que les échanges de chaleur.
Toutefois on peut construire des appareils dans les- quels cet espace est parcouru un plus grand nombre de fois.
De même les gaz au lieu de suivre les parcours indiqués dans les figures 1 et 2 ,et quisont représentés schématique- ment dans les figures 5 et 8, pourront suivre des autres par- cours, comme représentés schématiquement dans les figures
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6 et 1.Les formes oonstruotives correspondantes aux figu" res 6 et 7 n'ont pas été indiquées ici, puisqu'il est fa- oile de les dessiner en se basant sur les figures I et 2.
Dans les formes constructives qui ont été précédemment déoritas on a montré de qaelle façon, l'on peut appliquer cet- te inventicn dans le cas d'un tube de synthèse formé par une série d'espacesconcentriques le plus central desquels contient un dispositif électrique de chauffage et est entou- ré par un espace annulaire contenant le catalyseur, ce der- nier étant à la. fois entouré par d'autres espaces annulaires.
Toutefois la présente invention peut être appliquée aussi bien à des tubes de synthèse ayant des formes de cons- truction diverses de celle qui a été employée ici dans le but' de décrire l'objet de l'invention même.
Par l'usage de l'appareil selcn la présente invention on obtient plusieurs avantages, à savoir : réduction des frais d'installation, et cela soit comme conséquence du fait que le coût d'un appareil de ce genre est toujours inférieur à la somme des coûts des appareils qu'il substitue, soit parce que l'espace occupé par cet appareil est pra- tiquement le même que celui qui, dans une installation de la même capacité, serait occupé par le seul tube de catalyse.
Plus grande simplicité de l'installation, puisqu'il n'y a plus besoin des tuyauteries qui dans les circuits de synthèse communs servent à réunir les différente ' appareils, majeure facilité de rassembler tous les dispositifs de contrôle et de commande d'une unité de synthèse avec conséquente éco- namie de main d'oeuvre.Enfin diminution remarquable de la résis- tance à vaincre pour faire circuler les gaz., avec con- séquente économie sur les frais d'énergie nécessaire pour obtenir cette dirculation.