<Desc/Clms Page number 1>
Appareil pour faire réagir des matières dans des zones déterminées de haute température.
La présente invention se rapporte à un appareil pour faire réagir des matières dans des zones déterminées de haute température.
Les métaux actifs, à point de fusion élevé, des groupes IV. V et VI du Tableau Périodique des Eléments sont généralement obtenus en réduisant un halogénure du métal réfractaire par un métal alcalin ou alcalino-terreux. L'opération s'effectue dans un récipient de réaction, où la température doit être réglée de façon appropriée pour exercer un contrôle certain sur la réaction de réduction. Quel que soit le procédé de réduction choisi, la
<Desc/Clms Page number 2>
réaction est ge @@ement amorcée en chauffant un des ingrédients avant de mettre les deux ingrédients en contact, ou en chauffant un mélange des ingrédients. Comme la réaction est exothermique, le chauffage ultérieur peut être faible ou inexistant et il peut même être nécessaire de refroidir l'appareil.
Si la réaction de réduction s'effectue par lots successifs, un chauffage extérieur est nécessaire lorsque la réaction est presqu'achevée, parce que la quantité de chaleur dégagée par la réaction diminue alors.
Pour supprimer les réactions en phase vapeur qui peuvent produire un produit métallique indésirablement fin, le récipient de réaction tout entier ne peut être chauffé. Dans les premiers stades de l'opération, en fait, il peut être nécessaire.de chauf- fer une partie du récipient de réaction, tandis qu'on refroidit artificiellement une autre partie de ce récipient. Pour atteindre ce résultat, le four de chauffage contenant le récipient de réaction doit être prévu de manière que la source de chaleur entou- rant une partie du récipient soit isolée de l'autre partie du récipient.
En outre, le four de chauffage doit être capable de chauffer toutes les parties du récipient de réaction, de sorte que dans les derniers stades de la réaction de réduction la partie du récipient de réadion qui était initialement refroidie artifi- ciellement puisse être chauffée.
Les métaux alcalins ou alcalino-terreux ont une grande affinité pour l'oxygène et brûlent vigoureusement à température élevée. Si le récipient de réaction n'est pas étanche ou cesse d'être étanche,il est donc très désirable que les métaux qui s'échappent du récipient de réaction et passent dans l'atmosphère oxydante de la zone de chauffage puissent être rapidement entrainés à l'extérieur.
Le but principal de la présente invention est donc de procurer un four de chauffage simple et efficace satisfaisant à toutes les conditions énumérées ci-dessus.
<Desc/Clms Page number 3>
La présente invention comprend particulièrement un appa- reil pour faire réagir des matières dans des zones déterminées de température élevée, appareil qui comprend un récipient, de réaction et un .corps de four entourant au moins la partie principale de ce récipient;, le corps de four comprenant plusieurs brûleurs dans le but de diriger de la chaleur vers l'intérieur et vers le récipient, des conduites d'évacuation pour éliminer les produits gazeux de la combustion et des regards pour observer,la répartition de la chaleur dans le récipient de réaction.
Suivant l'invention, l'es- pace entre le récipient de réaction et les'parois du four est ; divisé, par des 'cloisons en deux ou plusieurs chambres, comprenant chacune des conduites d'évacuation séparées et un groupe de brû- leur$ qui'peuvent être commandes indépendamment'du groupe de brû- leurs de la chambre adjacente. Si l'on désire obtenir des diffé- rences de température encore plus marquées dans le récipient de , < réaction, les brûleurs d'une' chambre quelconque peuvent être agencés de façon à être alimentés de gaz'combustible ou d'un gaz de refroidissement non combustible.
Dans les dessins annexés :
Fig. 1 est une vue en coupe et'' en élévation d'un four de chauffage suivant l'invention.
Fig. 2'est une coupe suivant la ligne 2-2 de la Fig, 1.
Fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la Fig. 1, et Fig. 4 est une coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la Fig. 1, montrant des détails de la construction des brûleurs.
Suivant la.présente invention, un four de chauffage F comporte un corps ayant un fond 10, des parois latérales 12 et un couvercle 14, percé d'une ouverture 15 pouvant recevoir au moins la plus grande partie d'un récipient de réaction 16 dans sa partie principale 18. Plusieurs brûleurs 20, représentés sur la Fig. 4 des dessins, sont placés autour de la partie 18 du four F et passent à travers les parois latérales 12 à l'intérieur du four,
<Desc/Clms Page number 4>
chaque brûleur pouvant chauffer directement une partie choisie de la surface du récipient de réaction 16. Des regards en verre 22 sont placés de même autour de la partie 18 du four F, dans les parois latérales 12 pour observer la répartition de la chaleur dirigée sur les parties de la surface du récipient de réaction 16.
Des conduites d'évacuation 24 sont prévues dans les parois laté- rales 12 afin de livrer passage aux produits gazeux du four vers des évents (non représentés) par des dispositifs d'évacuation forcée.
Un faux-fond 26 est fixé aux parois latérales 12 près du fond 10 pour former un compartiment 28 à l'extrémité inférieure du four F. Le faux-fond 26 peut être construit en une matière de construction insensible à la chaleur, de préférence en une matière réfractaire. Si l'on utilise une matière réfractaire, des disposi- tifs de renforcement 30 peuvent être,,utilisés près du centre de la suspension, afin de supporter le poids du faux-fond.
Le but du compartiment 28 est de délimiter une chambre pour la réception et le refroidissement rapide des matières combus- tibles., qui pourraient passer dans la partie 18 du four si le réci- pient de réaction cessait d'être étanche. Par conséquent, la sur- face supérieure 32 du faux-fond 26 est en pente vers un passage axial 34 aboutissant au compartiment sous-jacent 28. Toute fuite de matière combustible s'écoule le long de la surface 32, passe par le passage 34 et aboutit dans le compartiment 28.
Un dispositif d'admission 36 est.prévu dans les parois latérales 12 autour du compartiment à,faux-fond 28 pour introduire un gaz inerte, par exemple de l'argon,. de l'hélium, de l'azote, etc. dans le compartiment 28. Ce gaz inerte peut être introduit pour maintenir une atmosphère non oxydante dans le compartiment 28 et refroidir rapidement les matières combustibles qui pourraient s'échapper et passer dans le compartiment en venant de la partie principale du four par le passage 34. Plusieurs passages verticaux
<Desc/Clms Page number 5>
38 sont également prévus pour permettre le passage du gaz inerte du compartiment 28 dans la partie principale 18 du four F et de là par la conduite d'évacuation 24.
Une cloison 40 est utilisée pour diviser la partie principale 18 du four F en deux chambres séparées mais communi- cantes qui sont maintenues à des températures différentes. Un passage annulaire 42 entre le récipient de réaction 16'.et la cloison 40, ménage-un espace par lequel les produits gazeux du four peuvent passer dans la conduite d'évacuation supérieure 24 et par lequel la conduite de sortie 44 du fond du récipient de réaction 16 peut sortir du foux. Des brûleurs 20 et une con- duite d'échappement 24 sont associés à chacune des chambres for- mées par la cloison 40.
En utilisant des cloisons comme décrit ci-dessus, il est possible de chauffer différentes parties du récipient de réaction à différentes températures; en fait, il est possible de chauffer une chambre contenant une partie du récipient de réaction tout en refroidissant l'autre en faisant passer du gaz non combustible relativement froid par le brûleur associé à cette chambre.
Comme on peut le voir sur la Fig.1 des dessins, un dispositif d'étanchéité pour le gaz est prévu autour de la ré- gion du couvercle 14 du four où le récipient de réaction 16 est introduit dans le four. Ce dispositif d'étanchéité comprend une rigole annulaire 46 remplie de sable, de sel ou d'une autre matière en grains 48, et dans laquelle repose une bride en forme de cuvette 50, fixée au récipient de réaction 16. On obtient ainsi un joint qui empêche l'échappement dans l'atmosphère des vapeurs de métaux alcalins ou alcalino-terreux, ou de leurs produits de combustion, qui traversent des laveurs intercalés dans le système d'évacuation des gaz après les conduites d'évacuation 24.
Les conduites représentées à la partie supérieure du récipient de ré- action 16 sont des conduites d'entrée pour les ingrédients 52 et
<Desc/Clms Page number 6>
54-et une conduite de sortie desgaz 56.
Un four semblable à celui représenté sur les Figs. 1 à 4 des dessins a été utilisé avec succès pour chauffer des récipients -de réaction thermique dans la réduction du tétrachlorure de titane par le sodium.
REVENDICATIONS
1. Appareil pour faire réagir des matières dans des zones déterminées de température élevée, comprenant un récipient de réaction et un corps de four entourant au moins la partie princi- pale de ce récipient, le corps de four étant muni d'une série de brûleurs pour diriger de la chaleur vers l'intérieur et vers le récipient, des conduites d'évacuation pour éliminer les produits gazeux 'de la combustion et des' regards pour observer la réparti- tion de la chaleur dans le récipient de réaction, caractérisé en , ce que l'espace entre';
le récipient de réaction et les parois du corps du four etdivisé par des cloisons en deux ou plusieurs ' chambres, munies chacune-de conduites d'évacuation séparées et d'un groupe de brûleurs qui peuvent être.commandés indépendamment du groupe de brûleurs 'd'une chambre adjacente.