<Desc/Clms Page number 1>
PROCEDE ET DISPOSITIF DE FONCTIONNEMENT DE FOURS A REACTION POUR LA REALISATION DE REACTIONS D'OXYDATION AUX TERMES INFERIEURS GAZEUX DE LA SERIE DES PARAFFINES!
Pour l'oxydation des termes inférieurs gazeux de la série des paraffines, par exemple du méthane et de ses homologues, on utilise des fours à réaction,qui en général, consistent en un système de tuyaux, autour duquel circulent les gaz réchauffés et dans lequel circulent les gaz à réaction. Le mélange de réaction doit être chauffé dans les tuyaux de réaction à des températures élevées, par exemple entre 400 et 6000 C. suivant les conditions d'opération et le genre des catalyseurs aménagés dans les tuyaux.
La température des gaz de réaction joue un rôle important dans les conditions d'exploitation, c'est-à-dire la température, pour atteindre des rendements maxima,doit être maintenue constante dans des limites très étroites et être identique dans chaque tuyau du faisceau des tuyaux de contact. L'expérience a démontré que, par exemple, le formaldéhyde est très sensible à la température et se décompose à une température excessive suivant
HCOH = CO + H2.
Il est, ,dès lors, important de créer, pour la réalisation économique de pareilles réactions d'oxydation, des conditions qui, d'une part, permettent un chauffage uniforme de tout le système de tuyaux de contact d'un four et qui, d'autre part, évitent tout sur chauffage du mélange de réaction dans les divers tuyaux de contact.
Pour réaliser un mode d'opération correct d'un four à réaction dans le sens susmentionné il est préconisé, conformément à l'invention, d'aspirer, au moyen de ventilateurs, à une extrémité du groupe des tuyaux, les gaz réchauffés conduits dans le circuit à travers la chambre de chauffage du four à réaction, et de les reconduire, avec addition de chaleur, vers
<Desc/Clms Page number 2>
l'autre extrémité du groupe des tuyaux; pour le maintien d'une pression uniforme dans la chambre de chauffage une partie des gaz réchauffés est libérée du four de contact avant l'amenée du complément de chaleur.
En pratique ce procédé consiste à donner aux gaz chauds un guidage forcé par aménagement de parais de rayonnement, des deux côtés du grou- pe de tuyaux de contact ; gaz chauds sont d'abord conduits extérieurement le long des parois de rayonnement et ensuite entre les parois de rayonnement au-dessus du groupe même des tuyaux de contact. Grâce à ce guidage des gaz chauds, on réalise un effet de compensation entre la chaleur de convection et la chaleur de rayonnement sur toute la longueur effective du four à contact.
Tandis qu'à une extrémité du four la chaleur de rayonnement agit plus fortement que la chaleur de convection, puisqu'à cette extrémité les gaz chauds plus réchauffés agissent de l'extérieur, les gaz chauds circulant à l'intérieur au-dessus du système de tuyaux ayant déjà émis une grande partie de leur chaleur de convection au système de tuyaux, les proportions d'amenée de chaleur, à l'extrémité opposée du four, sont inversées.
Le dessin représente deux exemples d'exécution pour la réalisation du procédé suivant l'invention.
La figure 1 représente en coupe longitudinale un four de contact à deux groupes de tuyaux disposés verticalement et montés parallèlement,
La figure 2 représente une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure 1.
La figure 3 représente une coupe longitudinale suivant la ligne III-III de la figure 2.....
La figure 4 représente une forme d'exécution modifiée du four à contact, à parois de rayonnement perforées, en coupe longitudinale verticale suivant la ligne IV-IV de la figure 6.
'La figure 5 représente ce four de contact en coupe longitudinale verticale suivant la ligne V-V- de la figure 4.
La figure 6 représente une coupe transversale suivant la ligne VI-VI de la figure 4.
Dans les figures 1 à 3,1 indique la maçonnerie du four à contact, à doublure intérieure 2 en matière réfractaire, par exemple argile réfractaire. L'intérieur du four est divisé en deux espaces égaux 4, 5 par une paroi intermédiaire 3. Dans chacun de ces deux espaces est disposé un groupe de tuyaux 6, 2., qui chacun est composé de plusieurs tuyaux à réaction logés horizontalement et servant à faire passer le mélange du gaz de réaction. Chaque groupe de tuyaux et 2. est enfermé par deux parois de rayonnement 8 en matière réfractaire. L'espace intermédiaire 9 et 9' entre deux parois de rayonnement 8, qui est accessible d'en haut et d'en bas, forme un conduit de chauffage pour la réception des gaz chauds, entourant les tuyaux 6, 2. des groupes de tuyaux.
En principe, les gaz chauds sont forcés de circuler dans le circuit. A cet effet sont prévus dans la partie inférieure de chaque conduit de chauffage 9 et 9' deux ventilateurs 10, 10; disposés aux extrémités opposées du conduit de chauffage. Les deux ventilateurs à chaque côté sont actionnés par un moteur commun 12 par'l'intermédiaire de poulies à courroies trapézoïdales 13. Deux ventilateurs 10, 10' opposés aspirent en commun les gaz chauds hors du conduit de chauffage 9. et 9'. Le ventilateur 10 déplace les gaz chauds aspirés dans le conduit latéral 14 et le ventilateur 10' déplace les gaz chauds dans le conduit latéral 14'.
Les gaz chauds mis sous haute pression dans les conduits latéraux 14, 14' se réunissent à l'extrémité ouverte supérieure du conduit de chauffage 9. et 9' et rentrent ici de nouveau dans les conduits de chauffage. Lors du mouvement circulant des gaz chauds, qui est indiqué par les flèches dessinées à l'intérieur,ces gaz communiquent leur chaleur partiellement aux parois de rayonnement 6.. et par tiellement au groupe de tuyaux 6 et 2. Par les brûleurs 15, 15', dont chacun est branché sur un conduit la-
<Desc/Clms Page number 3>
téral, on amène constamment de la nouvelle chaleur sur la paroi de pression de chaque ventilateur, en sorte que la chaleur émise par les gaz chauds cir- culants est remplacée.
Pour maintenir une pression uniforme dans le systéme du circuit des gaz chauds on lâche, par le conduit d'évacuation 16 et 16', une quantité déterminée de gaz, réglable par un organe de réglage 17, 17' incorporé dans le conduit de chauffage. Le mélange de gaz de réaction' entre par 18 dans l'espace collecteur 19 du four; par les tuyaux ( 2 il arrive, dans l'espace collecteur 20 qui possède une tubulure de sortie 21.
Le chauffage uniforme, nécessaire à la réaction, de tous les tuyaux séparés 6, 2. du fourà réaction est réalisé par la circulation des' gaz chauds et avec les parois de rayonnement il., comme décrit ci-dessus. Pen-;. dant que la section inférieure des parois de rayonnement 1 est chauffée' plus fortement par les gaz chauds circulants et réchauffés par la nouvelle cha- leur des brûleurs 15, 15', l'effet de rayonnement diminue progressivement vers le haut. D'autre part la chaleur de convection contenue dans'les gaz chauds agit au plus fort à l'extrémité supérieure du groupe des tuyaux, pour affaiblir vers l'extrémité inférieure du groupe des tuyaux.
De cette façon la chaleur de rayonnement et la chaleur de convection se compensent de telle manière qu'une chute de température dans le four tout entier est pratiquement évitée.
Les figures 4 à 6 représentent une exécution modifiée du four à contact. Elle se distingue de l'exécution précédemment décrite par un guida- ge, de gaz chauds, d'un autre genre. Ici les gaz chauds poussés dans le circuit, après addition de chaleur, par les brûleurs 15, 15', sont conduits dans les conduits latéraux 14, d'où ils sont répartis, par des ouvertures 22 dans les parois de rayonnement 23, en divers courants partiels qui par- courent le groupe des tuyaux 6,7 en sens transversal. Par la paroi de rayon- nement 23' perforée ils atteignent le conduit latéral 14', branché du côté d'aspiration des ventilateurs 10, 10', Grâce à la répartition du courant du gaz chaud en courants partiels, tout le groupe des tuyaux est chauffé, sur toute sa longueur, par des courants partiels de volume de chaleur égal.
Ensuite, à côté de la chaleur de convection des gaz chauds par- courant transversalement le four à contact, la chaleur de rayonnement, éma- nant des deux parois de rayonnement 23, 23' agit tellement que, sur le court chemin de circulation des courants partiels, une compensation a lieu entre la chaleur de rayonnement et la chaleur de convection. La compensation de la chaleur en sens transversal du four peut être réglée dans une large me- sure par la vitesse des gaz chauds, en sorte que pour cette exécution on peut réaliser une très large compensation de température sur tout le groupe des tuyaux. Pour assurer une course uniforme dans le groupe des tuyaux 6, 7, les ouvertures de passage 22, 22' dans les parois de rayonnement 23, 23 ont été exécutées en grandeur différente (voir figure 4).
De cette manière on obtient un dosage uniforme des courants partiels de gaz chauds lors de leur passage par les parois de rayonnement perforées.
REVENDICATIONS.
1) Procédé et dispositif de fonctionnement d'un four à réaction, consistant en un groupe de tuyaux de contact par lesquels circulent des gaz chauds pour réaliser les réactions d'oxydation aux éléments gazeux inférieurs de la série des paraffines, par exemple pour la fabrication du formaldéhyde de méthane et ses homologues en utilisant du 02 ou de l'air, caractérisé par le -fait que les gaz chauds sont conduits, à travers la chambre de chauffage du four à réaction, dans le circuit de telle façon que, sur tout le parcours du four, une compensation a lieu entre la chaleur de rayonnement et la cha- leur de convection, en sorte que se produit un réchauffement pratiquement uniforme de tous les tuyaux de contact.
<Desc / Clms Page number 1>
PROCESS AND DEVICE FOR OPERATING REACTION OVENS FOR CARRYING OUT OXIDIZATION REACTIONS AT LOWER GAS TERMS OF THE PARAFFIN SERIES!
For the oxidation of the gaseous lower terms of the paraffin series, for example, methane and its counterparts, reaction furnaces are used, which, as a rule, consist of a system of pipes, around which the heated gases circulate and in which the reaction gases circulate. The reaction mixture should be heated in the reaction pipes to high temperatures, for example between 400 and 6000 ° C. depending on the operating conditions and the kind of catalysts provided in the pipes.
The temperature of the reaction gases plays an important role in the operating conditions, i.e. the temperature, in order to achieve maximum yields, must be kept constant within very narrow limits and be identical in each pipe of the bundle. contact pipes. Experience has shown that, for example, formaldehyde is very sensitive to temperature and decomposes at excessive temperature following
HCOH = CO + H2.
It is, therefore, important to create, for the economic realization of such oxidation reactions, conditions which, on the one hand, allow uniform heating of the entire contact pipe system of a furnace and which, on the other hand, avoid all over heating of the reaction mixture in the various contact pipes.
To achieve a correct operating mode of a reaction furnace in the aforementioned direction it is recommended, in accordance with the invention, to suck, by means of fans, at one end of the group of pipes, the heated gases conducted in the circuit through the heating chamber of the reaction furnace, and lead them back, with the addition of heat, to
<Desc / Clms Page number 2>
the other end of the group of pipes; in order to maintain a uniform pressure in the heating chamber, part of the heated gases is released from the contact furnace before the additional heat is introduced.
In practice, this process consists in giving the hot gases a forced guidance by the arrangement of radiation shields on both sides of the group of contact pipes; Hot gases are first conducted externally along the radiating walls and then between the radiating walls above the same group of contact pipes. By virtue of this guiding of the hot gases, a compensation effect between the convection heat and the radiant heat is achieved over the entire effective length of the contact furnace.
While at one end of the furnace the radiant heat acts more strongly than the convection heat, since at this end the warmer hot gases act from the outside, the hot gases circulating inside above the system Since pipes have already emitted a large part of their convection heat to the pipe system, the proportions of the heat supply, at the opposite end of the oven, are reversed.
The drawing shows two examples of execution for carrying out the method according to the invention.
Figure 1 shows in longitudinal section a contact furnace with two groups of pipes arranged vertically and mounted in parallel,
Figure 2 shows a cross section along the line II-II of Figure 1.
Figure 3 shows a longitudinal section along the line III-III of Figure 2 .....
Figure 4 shows a modified embodiment of the contact furnace, with perforated radiation walls, in vertical longitudinal section along the line IV-IV of Figure 6.
'Figure 5 shows this contact furnace in vertical longitudinal section along the line V-V- of Figure 4.
Figure 6 shows a cross section along the line VI-VI of Figure 4.
In Figures 1 to 3,1 indicates the masonry of the contact furnace, with an inner lining 2 of refractory material, for example refractory clay. The interior of the furnace is divided into two equal spaces 4, 5 by an intermediate wall 3. In each of these two spaces is arranged a group of pipes 6, 2, which each is composed of several reaction pipes housed horizontally and serving passing the mixture of reaction gas. Each group of pipes and 2. is enclosed by two radiation walls 8 made of refractory material. The intermediate space 9 and 9 'between two radiation walls 8, which is accessible from above and below, forms a heating duct for the reception of hot gases, surrounding the pipes 6, 2. pipes.
In principle, hot gases are forced to circulate in the circuit. For this purpose, two fans 10, 10 are provided in the lower part of each heating duct 9 and 9 '; arranged at opposite ends of the heating duct. The two fans on each side are actuated by a common motor 12 via V-belt pulleys 13. Two opposing fans 10, 10 'jointly suck the hot gases out of the heating duct 9 and 9'. The fan 10 moves the hot gases sucked in the side duct 14 and the fan 10 'moves the hot gases in the side duct 14'.
The hot gases put under high pressure in the side ducts 14, 14 'meet at the upper open end of the heating duct 9 and 9' and enter here again into the heating ducts. During the circulating movement of hot gases, which is indicated by the arrows drawn inside, these gases impart their heat partially to the radiating walls 6 .. and partially to the group of pipes 6 and 2. Through the burners 15, 15 ', each of which is connected to a la-
<Desc / Clms Page number 3>
On the other hand, new heat is constantly supplied to the pressure wall of each fan, so that the heat emitted by the circulating hot gases is replaced.
In order to maintain a uniform pressure in the system of the hot gas circuit, a determined quantity of gas is released via the exhaust duct 16 and 16 ', which can be adjusted by an adjustment member 17, 17' incorporated in the heating duct. The reaction gas mixture enters through 18 into the collecting space 19 of the furnace; by the pipes (2 it arrives, in the collector space 20 which has an outlet pipe 21.
The uniform heating, necessary for the reaction, of all the separate pipes 6, 2 of the reaction furnace is achieved by the circulation of the hot gases and with the radiating walls 11, as described above. Pen- ;. As the lower section of the radiating walls 1 is heated more strongly by the circulating hot gases and reheated by the new heat from the burners 15, 15 ', the radiant effect gradually decreases upwards. On the other hand the convection heat contained in the hot gases acts strongest at the upper end of the group of pipes, to weaken towards the lower end of the group of pipes.
In this way the radiant heat and the convection heat compensate each other in such a way that a drop in temperature in the entire oven is practically avoided.
Figures 4 to 6 show a modified embodiment of the contact furnace. It differs from the execution previously described by a hot gas guide of another kind. Here the hot gases pushed into the circuit, after addition of heat, by the burners 15, 15 ', are conducted in the side ducts 14, from where they are distributed, through openings 22 in the radiation walls 23, in various partial currents which flow through the group of pipes 6,7 in transverse direction. Through the perforated radiating wall 23 'they reach the lateral duct 14', connected to the suction side of the fans 10, 10 '. Thanks to the distribution of the hot gas stream in partial streams, the whole group of pipes is heated, over its entire length, by partial currents of equal volume of heat.
Next, besides the convection heat of the hot gases flowing transversely through the contact furnace, the radiant heat, emanating from the two radiating walls 23, 23 'acts so much that, on the short path of circulation of the currents partial, a compensation takes place between radiant heat and convection heat. The heat compensation in the transverse direction of the furnace can be regulated to a large extent by the speed of the hot gases, so that for this execution a very large temperature compensation can be achieved over the entire group of pipes. To ensure a uniform stroke in the group of pipes 6, 7, the passage openings 22, 22 'in the radiation walls 23, 23 have been made in different sizes (see figure 4).
In this way, a uniform dosage of the partial streams of hot gases is obtained as they pass through the perforated radiation walls.
CLAIMS.
1) Method and device for operating a reaction furnace, consisting of a group of contact pipes through which hot gases flow to carry out the oxidation reactions to the lower gaseous elements of the paraffin series, for example for the manufacture methane formaldehyde and its homologues using 02 or air, characterized in that the hot gases are conducted, through the heating chamber of the reaction furnace, into the circuit in such a way that, on all During the course of the furnace, a compensation takes place between the radiant heat and the convection heat, so that practically uniform heating takes place of all the contact pipes.