On sait qu'il est possible de dissocier l'ammoniaque gazeux en hydrogène et en azote en le faisant passer, à des températures élevées, sur des catalyseurs appropriés, mais la mise au point d'un tel procédé soulève, en particulier, des graves difficultés d'appareillage.
On observe, en effet une altération rapide des parties métalliques qui sont en contact avec l'ammoniac gazeux porté à température élevée.
Cette altération se produit également dans les zones d'entrée du gaz dans les éléments contenant le catalyseur de dissociation; il en résulte une détérioration qui gagne en profondeur et finit par intéresser toute l'épaisseur du métal qui devient alors friable, poreux et cassant. L'appareil ainsi mis hors d'usage doit être reconstruit à neuf. D'autre part, une action analogue s'exerce sur le catalyseur généralement employé. On constate un gonflement des grains pouvant provoquer des pertes de charge dans l'appareil et la détérioration rapide du catalyseur lui-même.
L'observation a montré qu'il s'agissait, dans.les deux cas, d'une nitruration profonde. Aussi, a-t-on proposé d'utiliser des métaux très réfractaires, riches en nickel, chrome et molybdène. On est arrivé ainsi à ralentir la détérioration des appareils, eu égard à la quantité d'ammoniaque dissocié, mais la capacité et la longévité de ces appareils restent néanmoins très limitées.
La présente invention a pour objet de réduire au minimum ces inconvénients et d'augmenter, dans des proportions considérables, la longé-
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rieure à une certaine limite; par exemple 20% NH3 à <1>5000-
La dite invention présente alors les caractéristiques suivantes que l'on peut mettre en pratique séparément ou en combinaison;
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de deux catalyseurs, le premier relativement peu actif mais insensible à la nitruration et qui permet de réduire la quantité d'ammoniaque restant dans le gaz à une faible teneur, inférieure au seuil de formation du nitrure de fer, et le second très actif et à base d'oxyde de fer activé �t ré-
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sur le gaz ne contenant plus qu'une faible teneur en ammoniac. Le premier catalyseur sera, de préférence, constitué par un corps réfractaire, par exemple de la porcelaine poreuse. Celle-ci peut être utilisée telle quelle ou avoir été imprégnée de petites quantités d'oxydes actifs de métaux dif-
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2[deg.]) on procédera à une dilution préalable du gaz ammoniac à traiter, au moyen du mélange N2 + 3H2 dissocié, cette dilution pouvant, selon l'invention, _être réalisée de façon particulièrement économique, en mettant
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injecteur aspirant une fraction du gaz décomposé prélevée après passage sur les catalyseurs et après refroidissement éventuel.
3[deg.]) enfin, on utilisera pour l'appareillage des métaux réfractaires
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balt, avec des additions de chrome et de stabilisateurs tels que Mo, W, etc... Parmi les métaux connus, on peut citer les alliages R.N.C., les
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D'autres objets et caractéristiques de l'invention apparaîtront
au cours de la description ci-après relative au dessin ci-jointqqui représente schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation particulier de la présente invention.
Sur le dessin l'ammoniac arrivant par une canalisation 1 munie d'une vanne 2, sous une pression de 5 à 10 atmosphères, pénètre dans l'échangeur 3, qui peut être construit en acier ordinaire, et où il finit éventuel-
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L'ammoniac gazeux sortant de cet échangeur 3 est ensuite détendu dans l'injecteur réglable 4 et-la mise en vitesse qui se produit à la détente permet d'aspirer un important volume de mélange N2 + 3H2 froid provenant de la dissociation catalytique et prélevé sur la canalisation de sortie 5 par une tubulure 6. L'ammoniac ainsi dilué d'hydrogène et d'azote moléculaires est admis dans le tube intérieur 7, 1'échangeur 8, dont les éléments en contact avec le mélange à dissocier sont construits de préférence en métal riche en Nickel difficilement attaquable à chaud par le mélange ammoniacal, tel que l'inconel.
Le courant gazeux pénètre alors dans le four de catalyse 9 par
le serpentin 10. Pour éviter toute altération de ce serpentin, on le construit également en inconel ou en un métal analogue.
Pour la construction de la chambre de catalyse, 11 on peut utiliser un métal réfractaire de qualité plus courante que celui qui est employé
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Etant donné la température élevée régnant dans le four 9 (généralement comprise entre 750 et 900 [deg.]C) un début de dissociation de l'ammoniac
se produit dans le serpentin.
Lorsque le mélange gazeux pénètre dans la chambre de catalyse 11,
la dissociation est fortement accélérée par l'action de surface du catalyseur. 12 (porcelaine poreuse, par exemple). Ce catalyseur moins actif que
les catalyseurs au fer activé offre l'avantage d'être insensible à la nitruration.
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est fortement réduite (généralement inférieure à 10 ou même 5%, de sorte qu'en arrivant sur le catalyseur 13 constitué de fer réduit activé par les adjuvants habituels, la réaction de dissociation s'achève très rapidement sans qu'il y ait risque de nitruration du catalyseur.
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trêmement faible et voisine de l'équilibre, sort par la tubulure 14 pour
se rendre à l'échangeur 8. Cet élément, dans lequel circule un gaz très
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d'emploi. De l'échangeur 8, le gaz est ramené à l'échangeur 3 pour être évacué en 5.
Les éléments chauffants 15 sont disposés en plusieurs étages au tour de la chambre de catalyse. Ces éléments peuvent être chauffés soit électriquement, soit par combustion.
It is known that it is possible to dissociate gaseous ammonia into hydrogen and nitrogen by passing it, at high temperatures, over suitable catalysts, but the development of such a process raises, in particular, serious fitting difficulties.
In fact, a rapid deterioration of the metal parts which are in contact with the gaseous ammonia brought to high temperature is observed.
This alteration also occurs in the gas inlet zones in the elements containing the dissociation catalyst; this results in a deterioration which increases in depth and ends up involving the entire thickness of the metal which then becomes friable, porous and brittle. The device thus put out of service must be rebuilt as new. On the other hand, a similar action is exerted on the catalyst generally employed. There is a swelling of the grains which can cause pressure drops in the device and the rapid deterioration of the catalyst itself.
Observation showed that in both cases it was a deep nitriding. Also, it has been proposed to use very refractory metals rich in nickel, chromium and molybdenum. The deterioration of the devices has thus been slowed down, having regard to the quantity of dissociated ammonia, but the capacity and the longevity of these devices nevertheless remain very limited.
The object of the present invention is to minimize these drawbacks and to increase, in considerable proportions, the longevity.
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greater than a certain limit; for example 20% NH3 at <1> 5000-
Said invention then has the following characteristics which can be put into practice separately or in combination;
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of two catalysts, the first relatively inactive but insensitive to nitriding and which makes it possible to reduce the quantity of ammonia remaining in the gas to a low content, below the threshold for the formation of iron nitride, and the second very active and at activated iron oxide base (t re)
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on gas containing only a low ammonia content. The first catalyst will preferably consist of a refractory body, for example porous porcelain. This can be used as it is or have been impregnated with small quantities of active oxides of different metals.
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2 [deg.]) A preliminary dilution of the ammonia gas to be treated will be carried out by means of the dissociated N2 + 3H2 mixture, this dilution being able, according to the invention, to be carried out in a particularly economical manner, by putting
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injector sucking in a fraction of the decomposed gas withdrawn after passing through the catalysts and after possible cooling.
3 [deg.]) Finally, refractory metals will be used for the apparatus
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balt, with additions of chromium and stabilizers such as Mo, W, etc ... Among the known metals, mention may be made of R.N.C. alloys,
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Other objects and characteristics of the invention will appear.
during the following description relating to the attached drawing which schematically represents, by way of nonlimiting example, a particular embodiment of the present invention.
In the drawing, the ammonia arriving through a pipe 1 fitted with a valve 2, under a pressure of 5 to 10 atmospheres, enters the exchanger 3, which can be made of ordinary steel, and where it eventually ends up.
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The gaseous ammonia leaving this exchanger 3 is then expanded in the adjustable injector 4 and the speed-up which occurs on expansion makes it possible to suck up a large volume of cold N2 + 3H2 mixture coming from the catalytic dissociation and taken on the outlet pipe 5 via a pipe 6. The ammonia thus diluted with molecular hydrogen and nitrogen is admitted into the inner pipe 7, the exchanger 8, the elements of which in contact with the mixture to be dissociated are constructed from preferably a nickel-rich metal which is difficult to attack hot by the ammoniacal mixture, such as inconel.
The gas stream then enters the catalysis furnace 9 through
coil 10. To avoid any deterioration of this coil, it is also constructed of inconel or a similar metal.
For the construction of the catalysis chamber, a refractory metal of a more common quality than that which is employed can be used.
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Given the high temperature prevailing in furnace 9 (generally between 750 and 900 [deg.] C) a start of dissociation of the ammonia
occurs in the coil.
When the gas mixture enters the catalysis chamber 11,
dissociation is greatly accelerated by the surface action of the catalyst. 12 (porous porcelain, for example). This catalyst less active than
activated iron catalysts offer the advantage of being insensitive to nitriding.
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is greatly reduced (generally less than 10 or even 5%, so that on reaching the catalyst 13 consisting of reduced iron activated by the usual adjuvants, the dissociation reaction is completed very quickly without there being any risk of nitriding of the catalyst.
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very weak and close to equilibrium, exits through tubing 14 for
go to exchanger 8. This element, in which circulates a very
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employment. From the exchanger 8, the gas is returned to the exchanger 3 to be discharged at 5.
The heating elements 15 are arranged in several stages around the catalysis chamber. These elements can be heated either electrically or by combustion.