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PROCEDE ET APPAREIL DESTINES A LA PRODUCTION DU MAGNESIUM.
La présente invention, a pour objet un procédé et un ap- pareil destinés à la préparation du. magnésium par réduction thermique de composés de magnésium par le charbon.
Afin d'éviter que dans ce cas'les manières.premières se reforment à partir du mélange gazeux de Vapeur de magnésium et d'oxyde de carbone formé suivant l'équation',,
Mg O + C = Mg + CO, on aba.isse à la façon connue, si brusquement'le mélange ga- zeux à sa sortie du four, de la température de sortie de 2000 à environ 200 , que le mélange ne peut pas rester long-
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temps a des températures favorisant la reconstitution des matières premières. On atteint ce.
résultat à la maniera con- @ue, en refroidissant brusquement le mélange gazeux sortant
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du 'four en le mélangeant avec une substance inerte ou. réduc- tri'ce etien le soumettant ainsi à un refroidissement direct.
Comme agent de refroidissement brusque on peut se servir par exemple d'hydrocarbures liquides ou d'hydrogène.
L'appareil qu'on utilise pour mettre en oeuvre le pro- cède qu'on vient de décrire est également connu et est cons- ti tué par un réfrigérant à double paroi, entre les parois duquel sontmontés des tubes s'étendant dans le sens longi-
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tl1dinal,'et servant à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque. Ces tubes sont alimentes, à la partie de l'appareil la plus éloignée du four, par une tuyauterie distributrice
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C7¯l'Cll:l.va.r et 'ils débouchent danc des chcmbrec a t1J.;.:-è:
reE'. disposées suivant un cercle autour de l'orifice d'échappe- Dent des gaz de réaction sortant du four. Un agent de refroi- dissement des tubes d'amenée coule; tout en passant autour- ces tubes, entreles doubles parois du réfrigérant, l'in-
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tervalle étant divisé par des cloisons en compartiments s'é- te:::.o.arlt O(rlS 2.e:"".3 18:1:situdili::l .Ll }":frié:'r;.:-... b,t'l\.l:::; CO:i",tendant dans le sens longitudinal du réfrigérant..
Chaque com- partimentestmuni d'une tubulure d'amenée et d'un tuyau de sortie de ''.'agent de refroidissement ; en outre, on a mon- té dans chaque chambre une chicane qui conduit l'agent de refroidissement suivant une ligne sinueuse. Ce réfrigérant, assemblé' par exemple par soudage de sorte qu'il forme une
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structure unique, est relié, d'une façon éfanche aux g .* .4 , 1# 7.'Ur:L'.'.;C(: du four at revêtu extérieurement d'une cnvelo-pe en matière peu fusible.
On a cherché, évidemment) au moyen de cette disposition,
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ü.. SOUStr&iC-,. l'agent (le refroidissement brusque; avant ,.:u' il quitte les chambres à pulvérisateurs, non seulement à l'é-
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chauffement par les gaz du four, mais également à un échauf- fement par la paroi du four, la température de cette paroi étant très élevée.
Mais on oubliait ici que, par suite de l'échange intense de chaleur qui se produit entre solides et liquides, l'agent de refroidissement liquider est chauffé par le four chaud dans une mesure telle qu'il chauffe l'agent de refroidissement brusque dans une manière'aussi indésirable que s'il s'agissait d'un'échangeur de température à contre- courant, ce qui nuit considérablement, comme on l'a consta- té, à l'effet désiré, à savoir de laissersortir l'agent de refroidissement brusque dés chambres pourvues de pulvérisa- teurs à une température aussi basse que 'possible'et de ren- dre ainsi le refroidissement brusque des'gaz du four aussi efficace que possible.
En raison des inconvénients précités que présente le procédé connu suivant la présente invention, .on..introduit l'agent de refroidissement brusque, tout en le séparant dans l'espace de l'agent de refroidissement, ce dernier ne ser- vant plus désormais qu'à refroidir directement la maçonnerie du four.
Le faisceau tubulaire servant à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque est séparé, suivant la présente in- vention, du courant chaud d'agent de refroidissement par une couche de gaz, tandis que dans les appareils'connus il est situé dans le courant chaud d'agent de refroidissement sor- tant du cône de refroidissement. Le cas échéant, on peut perfectionner l'isolation ainsi réalisée.en remplissant l'in- tervalle entre le courant de l'agent de refroidissement et le faisceau tubulaire d'une matière calorifuge solide, telle que l'amiante ou la laine de verre.
La description qui va suivre et qui se rapporte au des- sin annexé représentant deux modes d'exécution 'de l'appareil,
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donnés titre d'exemples, fera bien comprendre la manière dont l'invention peut être réalisée.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un réfrigé- rant muni d'un seul organe d'alimentation pour l'agent de re- froidissement brusque.
La figure 2 représente également une coupe longitudina- le d'un réfrigérant pourvu toutefois d'un organe d'alimenta- tion comportant deux éléments pour l'agent de refroidisse- ment brusque.
La figure 3 est une coupe partielle de la partie anté- rieurs du- réfrigérant, à plus grande échelle.
Le four proprement dit ( représenté seulement en partie sur le dessin annexé ) comporte une maçonnerie 1 en matière réfractaire, par exemple en carbone ou en graphite. L'isola- tion thermique contre la paroi de support étanche en tôle de fer 3 a lieu au moyen de noir de fumée ou de charbon de bois tassé 2. ,En un endroitou en plusieurs endroits du pourtour du four sont prévus des orifices 4 par lesquels lesgaz (Mg + CO) quittent le four.
Le réfrigérant qui touche direc- tement les orifices est constitué par un cône 5 à doubles parois, par exemple en :Ce:- ; la partie de ce cône tournée vers le four forme un étranglement plus fortement rétréci que le reste. Par le tube d'admission 6 etles tubes ou pla- ques de guidage 7 montés par soudage dans le cône 1,. double paroi, on refoule l'agent de refroidissement liquide, par- exemple l'huile, afin de refroidir le plus efficacement pas- sible l'extrémité adjacente à la maçonnerie chaude du four.
L'agent de refroidissement reflue ensuite en sens inverse dans le réfrigérant et il quitte l'appareil en 8.
Le dispositif d'amenée de l'agent de refroidissement brusque est monté dans l'espace qu'entoure le réfrigérant, tout en étant séparé de celui-ci dans l'espace.
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Ce dispositif est constitué par le corps de refroidisse- ment brusque, formant un ensemble en forme de panier, qui comprend un anneau de support 9; une ou plusieurs tubulures d'admission 10 (à l'extérieur), un anneau distributeur 11, des tubes d'amenée 12 et un anneau 13 à pulvérisateur.
De préférence on boulonne l'anneau de support 9 sur la bride, à l'extrémité du réfrigérant. C'est là l'endroit uni- que. où le corps de refroidissement brusque est.mis en con- tact avec le réfrigérant. En raison de la construction en panier du corps de refroidissement brusque à pulvérisateurs, son anneau est maintenu sans autre support quelles tubes d'alimentation 12, qu'on'.monte de préférence symétriquement, de sorte qu'en tout endroit on évite un contact direct avec le réfrigérant. Le cas échéant,,on peut remplir.. l'espace en- tre les deux corps d'une matière isolante, telles que l'amian- te, la laine de verre, etc.
Lorsqu'on utilise deux ou plusieurs anneaux à pulvérisa- teurs pour l'amenée d'agents de refroidissement;.brusque, com- me on le voit sur la figure 2 qui montre un système compor- tant deux anneaux à pulvérisateurs, on ne prévoit de préfé- rence qu'un seul tube d'amenée 12 @@ pour l'anneau à pulvé- risateurs 13, le plus rapproché du four, afin que le deuxiè- me anneau à pulvérisateurs 13a,le plus éloigné du four (tu- bes d'amenée 12a, tubulure d'entrée 10a et anneau de support 9a), puisse occuper la plus grande partie possible de la circonférence. Les anneaux peuvent alors se supporter mutuel- lement, de sorte qu'on peut aussi réaliser une stabilité complète par une telle disposition.
Lorsque le dispositif, objet de la présent': invention,
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est en marche, l'agent de refroidissement parcourt, le c8ne de refroidissement à. double paroi et il empêche alors que la chaleur accumulée dans la paroi chaude 1. du four (ou dans la garniture 2) <" soit transmise au corps de refroidissement brus- que; que parcourt l'agent de refroidissement brusque, etque cet agent puisse êtrecbauffé à un degré inadmissible.
L'a- gent de refroidissement brusque, qui sur son trajet vers l'anneau à pulvérisateurs n'entre en contact (indirect) qu' avec les gaz dilués par l'agent de refroidissement brusque et déjà amenés brusquement à une température basse, sort des pulvérisateurs sensiblement à la même température que celle à laquelle il a. été amené au corps de refroidissement brus- que.
L'effet de refroidissement brusque est donc plus inten- se que dans le cas où l'on utilise l'appareil connu et il permet d'employer des quantités relativement plus faibles d'agent de refroidissement brusque pour atteindre le même degréde refroidissement, ou il permet de réaliser un refroi- dissement brusque des gaz du four à des températures plus basses en employant les mêmes quantités d'agent de refroidis- sement brusque.
L'utilisation de l'appareil, objetde la présente inven- tion, entraine encore d'autres avantages importants. Le dis- positif connu constitue un corps métallique très compliqué qui entoureun certain nombre de tubes dans un corps en tôle et comprend beaucoup d'éléments de construction, très diffé- rents de forme, qu'on doit souder ensemble. Dans l'appareil connu, la souduredes chambres pourvues de pulvérisateurs et servant à mélanger l'agent de refroidissement brusque etles gaz du four, sur le corps de refroidissement en tôle, est très compliqué.
C'est précisément la pièce intérieure, extrê- mement difficile à construirepar soudure, qui est soumise aux tensions thermiques les plus fortes. Lorsque, en raison
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de ces tensions, il se forme des fissures, l'agent de refroi- dissement (l'huile) entre dans l'intérieur du four ou dans l'agent de refroidissement brusque, ce qui, dans. les deux cas, cause des interruptions de service de longue durée.
Par contre les différentes pièces de construction de l'appareil, objet de la présente invention, non! seulement ont une forme beaucoup plus simple, mais permettent en outre de réaliser une très grande réduction des tensions dues aux influences thermiques. Il en résulte que le présent appareil est d'une construction plus simple et qu'il est;' beaucoup plus résistant dans le service que l'appareil connu.
De plus, des obstructions de pulvérisateurs ou de ca- naux dans l'anneau à pulvérisateurs entraînent,' dans l'appa- reil connu, des interruptions de service de longue durée parce qu'on ne peut démonter etnettoyer'le dispositif' en- tier qu'au moment où le four est refroidi. Dans l'appareil connu, les conditions thermiques sont dérangées par toute interruption dans l'amenée de l'agent de refroidissement brusque, parce que les tubes destinés à l'amenée de l'agent de refroidissement brusque se trouvent à l'intérieur même du cône, et sont même reliés rigidement à ce cône, ce qui peut donner lieu à des fissures dues à des tensions.
Par contre, dans le dispositif objet de la présente invention, on peut établir ou couper l'admission de l'agent de refroidissement brusque ou même changer la nature et la constitution de l'agent de refroidissement brusque, même pendant la marche du dispositif. Bien que les conditions thermiques du corps de refroidissement brusque soient modifiées de:ce fait, ces modifications n'exercent aucune action sur le réfrigérant parce que le corps de refroidissement brusque peut se dila- ter indépendemment du réfrigérant.
On peut effectuer sans difficulté en peu de temps, même quand le four est encore
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chaud, un nettoyage ou un remplacement du corps de refroidis- sement brusque,rendu nécessaire éventuellement par une obs- truction des pulvérisateurs ou des canaux de l'anneau 13 à pulvérisateurs.
On a trouvé particulièrement avantageuse la construction suivant laquelle le corps de refroidissement est rétréci du coté dirigé vers le four. Dans cette torse de construction, l'anneau à pulvérisateurs13 destiné à amener l'agentde re- froidissement brusque est placé à l'ombre de la radiation du four, de sorte que l'agent de refroidissement brusque ne s'é- chauffe pasnotablement sur son trajet entre l'endroit d'en- trée 10 et l'endroit désigné par 13, où a lieu le mélange avecle gaz du four.
Il y a. avantage recourber quelque peu dans la direc- tion de la tangente, à. proximité de leur extrémité,les tu- bes ou les plaques de guidage servant à amener l'agent de refroidissement (l'huile) à la partie du réfrigérant dirigée vers le four, comme le montre la figure 3. Par suite de ce
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mode de ;CO-:!Str¯1<.tlOYly le jet d'huile ne frappe pas perpenii- culairement la paroi à cette partie du réfrigérant; mais l' huile décrit un mouvement de rotation, ce qui produit un re- froidissement très uniforme et intense..
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R S S U T E
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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PROCESS AND APPARATUS FOR THE PRODUCTION OF MAGNESIUM.
The present invention relates to a process and an apparatus intended for the preparation of. magnesium by thermal reduction of magnesium compounds by charcoal.
In order to avoid that in this case 'the first manners are reformed from the gaseous mixture of magnesium vapor and carbon monoxide formed according to the equation' ,,
Mg O + C = Mg + CO, we reduce in the known manner, so suddenly 'the gaseous mixture at its exit from the furnace, from the exit temperature of 2000 to about 200, that the mixture cannot remain long-
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time at temperatures favoring the reconstitution of raw materials. We achieve this.
result in the usual way, abruptly cooling the gas mixture leaving
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from the oven by mixing it with an inert substance or. reduction and thus subjecting it to direct cooling.
As a sudden coolant, liquid hydrocarbons or hydrogen, for example, can be used.
The apparatus which is used to carry out the process which has just been described is also known and consists of a double-walled condenser, between the walls of which are mounted tubes extending in the direction. longi-
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tl1dinal, 'and serving for the supply of the sudden cooling agent. These tubes are supplied, to the part of the appliance furthest from the oven, by a distribution pipe.
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C7¯l'Cll: l.va.r and 'they emerge in chcmbrec a t1J.;.: - è:
reE '. arranged in a circle around the exhaust orifice of the reaction gases leaving the furnace. A coolant is leaking from the inlet tubes; while passing around these tubes, between the double walls of the refrigerant, the
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tervalle being divided by partitions into compartments is ete :::. o.arlt O (rlS 2.e: "". 3 18: 1: situdili :: l .Ll} ": frié: 'r ;. : -... b, t'l \ .l :::; CO: i ", tending in the longitudinal direction of the refrigerant ..
Each compartment is fitted with an inlet pipe and an outlet pipe for the coolant; in addition, a baffle has been fitted in each chamber which leads the cooling medium in a sinuous line. This coolant, assembled for example by welding so that it forms a
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unique structure, is connected, in a tight way to g. * .4, 1 # 7.'Ur: L '.' .; C (: of the oven has been coated on the outside with a cnvelo-pe in not very fusible material.
We sought, obviously) by means of this provision,
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ü .. SUBtr & iC- ,. the agent (the sudden cooling; before,.: u 'it leaves the spray chambers, not only at the e-
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heating by the gases of the furnace, but also to heating by the wall of the furnace, the temperature of this wall being very high.
But it was forgotten here that, as a result of the intense heat exchange which takes place between solids and liquids, the liquid coolant is heated by the hot furnace to such an extent that it heats the sudden coolant in as undesirable as if it were a countercurrent heat exchanger, which considerably interferes, as has been observed, with the desired effect of letting out the heat. Sudden cooling agent of the chambers provided with atomizers at as low a temperature as possible and thus making the sudden cooling of the furnace gas as efficient as possible.
Due to the aforementioned drawbacks of the known process according to the present invention, the cooling agent is introduced abruptly, while separating it in the space from the cooling agent, the latter no longer being used. than directly cooling the masonry of the oven.
The tube bundle serving to feed the sudden coolant is separated, according to the present invention, from the hot stream of coolant by a layer of gas, while in known devices it is located in the hot stream of coolant exiting the cooling cone. If necessary, the insulation thus produced can be improved by filling the gap between the flow of the cooling medium and the tube bundle with a solid heat-insulating material, such as asbestos or glass wool. .
The description which follows and which relates to the appended drawing representing two embodiments of the apparatus,
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given as examples, will make it easier to understand how the invention can be implemented.
Figure 1 is a longitudinal section of a cooler provided with a single supply member for the hard coolant.
FIG. 2 also shows a longitudinal section through a coolant provided, however, with a feed member comprising two elements for the sudden coolant.
Figure 3 is a partial section of the front portion of the coolant, on a larger scale.
The actual furnace (shown only in part in the attached drawing) comprises a masonry 1 made of refractory material, for example carbon or graphite. The thermal insulation against the waterproof support wall made of sheet iron 3 takes place by means of carbon black or packed charcoal 2., In one place or in several places around the oven are provided holes 4 by which gases (Mg + CO) leave the furnace.
The refrigerant which directly touches the orifices consists of a cone 5 with double walls, for example of: Ce: -; the part of this cone facing the furnace forms a constriction which is more strongly narrowed than the rest. By the inlet tube 6 and the guide tubes or plates 7 mounted by welding in the cone 1 ,. double walled, the liquid cooling medium, for example oil, is discharged in order to cool as efficiently as possible the end adjacent to the hot masonry of the furnace.
The coolant then flows back into the coolant and leaves the device at 8.
The device for supplying the sudden coolant is mounted in the space surrounded by the coolant, while being separated from it in the space.
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This device is constituted by the sudden cooling body, forming a basket-shaped assembly, which comprises a support ring 9; one or more intake manifolds 10 (outside), a distributor ring 11, supply tubes 12 and a spray ring 13.
Preferably, the support ring 9 is bolted to the flange, at the end of the condenser. This is the unique place. where the sudden cooling body comes into contact with the refrigerant. Due to the basket construction of the sudden atomiser cooling body, its ring is held without any other support which feed tubes 12, which are preferably mounted symmetrically, so that in any place contact is avoided. direct with the refrigerant. If necessary, the space between the two bodies can be filled with an insulating material, such as asbestos, glass wool, etc.
When two or more spray rings are used for the supply of coolants;. Abruptly, as seen in Figure 2 which shows a system with two spray rings, no provision is made for preferably only one feed tube 12 @@ for the spray ring 13, closest to the furnace, so that the second spray ring 13a, furthest from the furnace (tu- bes of feed 12a, inlet pipe 10a and support ring 9a), can occupy as much of the circumference as possible. The rings can then support each other, so that complete stability can also be achieved by such an arrangement.
When the device, object of the present ': invention,
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is on, the cooling medium runs, the cooling cone to. double-walled and thus prevents the heat accumulated in the hot wall 1. of the furnace (or in the lining 2) <"from being transmitted to the sudden cooling body; through which the sudden cooling medium passes, and that this agent can be ruffled to an unacceptable degree.
The abrupt cooling agent, which on its way to the atomizer ring only comes into (indirect) contact with the gases diluted by the sudden cooling medium and already suddenly brought to a low temperature, exits sprayers at substantially the same temperature as it was at. been brought to the sudden cooling body.
The sudden cooling effect is therefore more intense than in the case where the known apparatus is used and it allows relatively smaller quantities of the sudden cooling agent to be used to achieve the same degree of cooling, or it enables abrupt cooling of the furnace gases to lower temperatures using the same amounts of sudden cooling agent.
The use of the apparatus, object of the present invention, results in still other important advantages. The known device constitutes a very complicated metal body which surrounds a number of tubes in a sheet metal body and comprises many construction elements, very different in shape, which have to be welded together. In the known apparatus, the welding of chambers provided with atomizers and serving to mix the sudden cooling agent and the gases of the furnace, on the sheet cooling body, is very complicated.
It is precisely the interior part, which is extremely difficult to construct by welding, which is subjected to the highest thermal stresses. When, due
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from these stresses cracks form, the cooling agent (oil) enters the interior of the furnace or suddenly the cooling agent, which in. both cases cause long-term service interruptions.
On the other hand, the various construction parts of the apparatus, object of the present invention, no! only have a much simpler shape, but also make it possible to achieve a very great reduction in stresses due to thermal influences. As a result, the present apparatus is of a simpler construction and that it is; much more resistant in service than the known device.
In addition, blockages of sprayers or channels in the spray ring lead, in the known apparatus, to long service interruptions because the device cannot be disassembled and cleaned. third until the oven has cooled. In the known apparatus, the thermal conditions are disturbed by any interruption in the supply of the sudden cooling medium, because the tubes intended for the supply of the sudden cooling medium are located inside the same. cone, and are even rigidly connected to this cone, which can give rise to cracks due to tensions.
On the other hand, in the device which is the subject of the present invention, it is possible to establish or cut off the intake of the sudden cooling agent or even change the nature and the constitution of the sudden cooling agent, even while the device is in operation. Although the thermal conditions of the sudden cooling body are changed due to this fact, these changes have no effect on the refrigerant because the sudden cooling body can expand independently of the refrigerant.
You can do it without difficulty in a short time, even when the oven is still
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hot, abrupt cleaning or replacement of the cooling body, possibly necessitated by obstruction of the atomizers or the channels of the atomizer ring 13.
The construction in which the cooling body is narrowed on the side facing the furnace has been found particularly advantageous. In this construction torso, the spray ring 13 for supplying the hard coolant is placed in the shadow of the radiation from the furnace, so that the sudden coolant does not heat up significantly on the surface. its path between the entry point 10 and the place designated by 13, where the mixture with the gas from the furnace takes place.
There is. advantage curl somewhat in the direction of the tangent, to. near their end, the tubes or the guide plates serving to supply the cooling medium (oil) to the part of the condenser directed towards the furnace, as shown in figure 3. As a result of this
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mode of; CO -:! Str¯1 <.tlOYly the oil jet does not strike the wall perpendicularly to this part of the refrigerant; but the oil describes a rotational movement, which produces a very uniform and intense cooling.
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