BE834245A - WALL REACTOR PROTECTED BY A FLUID, FOR CHEMICAL REACTIONS AT HIGH TEMPERATURE - Google Patents

WALL REACTOR PROTECTED BY A FLUID, FOR CHEMICAL REACTIONS AT HIGH TEMPERATURE

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BE834245A BE160737A BE160737A BE834245A BE 834245 A BE834245 A BE 834245A BE 160737 A BE160737 A BE 160737A BE 160737 A BE160737 A BE 160737A BE 834245 A BE834245 A BE 834245A
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    • B01J12/00Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor
    • B01J12/005Chemical processes in general for reacting gaseous media with gaseous media; Apparatus specially adapted therefor carried out at high temperatures, e.g. by pyrolysis
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G9/00Thermal non-catalytic cracking, in the absence of hydrogen, of hydrocarbon oils
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    • Y02P10/134Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen

Description

       

  Réacteur à paroi protégée par un fluide, pour réactions chimiques à

  
température élevée. 

  
La présente invention concerne des réacteurs à paroi. protégée par un fluide destinés à la mise en oeuvre de réactions chimiques à température élevée, ainsi que divers procédés qui peuvent être mis en oeuvre dans ces réacteurs et qui n'ont pas pu être réalisés en pratique jusqu'à présent ou

  
qui étaient considérés comme théoriquement possibles seulement.

  
Le réacteur à paroi protégée par un fluide et les procédés mis

  
 <EMI ID=1.1> 

  
chaleur, les milieux réactionnels envisagés étant isolés dans une enveloppe de fluide protecteur, hors du contact

  
 <EMI ID=2.1> 

  
pratiquement le dispositif de chauffage par radiations et

  
la zone de réaction délimitant une cavité constituant un "corps noir". Dans le présent mémoire, l'expression "corps noir" désigne de façon générale un espace pratiquement fermé par une ou plusieurs surfaces et dont aucune radiation ne peut s'échapper dans un cas idéal. Dans le cas du réacteur

  
de l'invention, le blindage thermique forme la surface ou les surfaces qui délimitent le corps noir, et la matière formant le blindage thermique est un isolant, empêche le transfert de chaleur depuis l'intérieur du corps noir, et doit pouvoir supporter les températures créées par la source de chaleur à couplage radiatif.

  
On utilise actuellement des réacteurs à température élevée pour des réactions de pyrolyse, de thermclyse, de dissociation, de décomposition et de combustion de composés organiques et minéraux. Pratiquement tous les réacteurs de ce

  
 <EMI ID=3.1> 

  
conduction, mais cette caractéristique pose deux problèmes

  
qui limitent la nature et la portée des réactions mises en oeuvre. Ces problèmes sont dus au fait que, dans un réacteur classique qui transfère la chaleur aux réactifs par convection, la température la plus élevée dans le système règne nécessairement à l'interface de la paroi interne du réacteur et du courant des réactifs.

  
Le premier problème est posé par la limitation

  
des températures réactionnelles disponibles imposées par la résistance des matières connues des parois des réacteurs à température élevée. L'aptitude décroissante de ces matières

  
à conserver leur intégrité lorsque la température crott est évidemment bien connue. Cependant, comme ces matières doivent être chauffées afin que l'énergie thermique puisse être transférée au courant des réactifs, les températures réactionnelles disponibles sont limitées par la température de chauffage en toute sécurité de la paroi du réacteur. Ce facteur est particulièrement important lorsque la réaction prévue . doit avoir lieu à pression élevée ou créa* des pressions élevées.

  
Le second problème est dû au fait que la paroi d'un réacteur classique est à la température la plus élevée dans le système et au fait que le transfert de chaleur par convection et conduction nécessite un contact entre la paroi et le courant des réactifs. Comme elle est à température élevée, la paroi du réacteur est un site réactionnel idéal sinon le

  
plus souhaitable et dans de nombreux cas, les produits de

  
la réaction s'accumulent sur eette paroi. En conséquence, l'appareil ne peut plus transférer la chaleur aux réactifs

  
et cette impédance thermique croissante nécessite l'augmentation progressive de la température de la source afin que

  
le transfert initial de chaleur au courant des réactifs soit maintenu. Evidemment, lorsque l'accumulation de matières progresse, la température nécessaire pour la source dépasse celle que peut supporter la matière de la paroi. En outre, comme une quantité supplémentaire d'énergie est nécessaire pour l'entretien de la réaction, le processus devient moins

  
 <EMI ID=4.1> 

  
canique des matériaux ou de rentabilité, l'installation doit être arrêtée et nettoyée.

  
Habituellement, le nettoyage est réalisé mécaniquement par raclage de la paroi ou chimiquement par combustion des dépôts. Dans certains procédés continus, on a tenté de racler la paroi lorsque la réaction est en cours. Cependant, l'outil de raclage lui-même s'échauffe obligatoirement, devient un site réactionnel et doit donc être nettoyé ensuite. Dans tous les cas, ce temps d'arrêt représente une perte économique importante. Dans de nombreux cas, un second appareil est monté afin que le temps perdu pour la production soit minimal. Cependant, cet appareillage supplémentaire représente en général un investissement important. De tels réacteurs chimiques pour températures élevées comprennent un tube porté-à une température à laquelle les parois internes émettent suffisamment de radiations pour que la réaction soit déclenchée et entretenue.

   Cependant, comme dans le cas des réacteurs par conduction et convection,dans les réactions formant des produits solides, le produit s'accumule souvent de façon indésirable sur les parois du tube si bien que le transfert de chaleur est réduit et le tube peut même se boucher.

  
Le réacteur décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 926 073 est destiné à la fabrication de noir de carbone et d'hydrogène par pyrolyse de gaz naturel. Le procédé est donné comme continu mais en pratique, le transfert de chaleur par convection utilisé lors du fonctionnement du réacteur, pose des problèmes importants pour l'entretien et le réglage de la réaction. Comme les tubes chauffés du réacteur constituent des sites idéaux pour la réaction, le

  
 <EMI ID=5.1> 

  
pareil. Cependant, le problème de l'emballement thermique est bien plus importait car il peut provoquer des explosions. Dans ces conditions, on détermine que, lors de la pyrolyse du gaz naturel, la conductibilité thermique de la phase gazeuse augmente brutalement d'un facteur compris entre 5 et
30, suivant la composition du gaz. Comme la température dans un réacteur classique à convecticn ne peut pas être régulée avec une précision et une vitesse suffisant à la compensation du phénomène, l'appareil devient instable dans certains cas et peut même exploser. Ces conditions se présentent dans le cas des réacteurs classiques et on n'a pas encore trouvé de solution à ce problème.

  
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 3 565 766 décrit une récente tentative d'augmentation de la qualité

  
du charbon par pyrolyse. L'appareil décrit comprend une série de réacteurs creux en acier formant des lits fluidisés à plusieurs étages à des températures progressivement croissantes jusqu'à 870[deg.]C environ. La fluidisation aux basses tem-pératures est assurée par un gaz inerte qui peut lui-même transmettre de la chaleur, bien qu'un chauffage externe

  
 <EMI ID=6.1> 

  
réalisée par le gaz de tête de l'étage final et, dans ce dernier étage, la température est maintenue par combustion interne des matières carbonisées dans l'air ou l'oxygène.

  
Comme cet appareil repose essentiellement sur un transfert thermique par convection,il présente de nombreux défauts et inconvénients décrits précédemment.

  
L'appareil de fabrication de noir de carbone décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 062 358 comprend un tube poreux placé dans une chambre de chauffage.

  
Un gaz chaud est dirigé d'un four éloigné à la chambre, puis chassé à travers la paroi du tube poreux afin qu'il se mélange avec les réactifs. Ainsi, seul le transfert de chaleur par confection d'un fluide aux réactifs est utilisé.

  
Etant donné l'absence d'une cavité formant un corps noir.

  
 <EMI ID=7.1> 

  
me de fluide dans la chambre de chauffage pour la compensation des pertes de chaleur.

  
Le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 769 772 décrit un réacteur de traitement thermique de matières fluides telles que des hydrocarbures, comprenant deux tubes concentriques placés dans un four chauffé.par une flamme. Les réactifs circulent axialement dans le tube interne concentrique perméable. Un gaz constituant un véhicule gazeux

  
 <EMI ID=8.1> 

  
triques et il est chauffé par contact avec la paroi externe. Des fluides du tube interne sont chauffés par convection lorsque le véhicule gazeux passe à travers la paroi perméable

  
et se mélange avec eux. Le transfert radiatif est expressement évité. En réalité, le tube interne ne peut pas être chauffé sans chauffage simultané du tube externe à une température au moins aussi élevée.

  
Le four de craquage à combustion superficielle décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 436 282 met en oeuvre le principe d'un véhicule gazeux de transfert de chaleur par convection analogue à celui du brevet précité  <EMI ID=9.1> 

  
entouré par une double enveloppe. Un fluide combustible provenant d'une chambre annulaire est chassé à travers la paroi poreux vers l'intérieur du tube et est enflammé. Il est cependant évident que le fluide combustible de la chambre annulaire explose à moins qu'il soit chassé à travers la paroi poreuse à une vitesse supérieure à la vitesse de propagation de la flamme à travers la paroi. De manière analogue, la température dans la chambre annulaire doit être maintenue au-dessous de la température d'inflammation du mélange gaz-air. Les produits de combustion de la flamme superficielle se mélangent avec les réactifs dans le four avec dilution et éventuellement réaction avec eux. La chaleur est appliquée

  
 <EMI ID=10.1> 

  
bustion et des réactifs.

  
Les brevets des Etats-Unis d'Amérique n[deg.] 2 670 272, 2 670 275, 2 750 260, 2 915 367, 2 957 753 et 3 499 730 décrivent des chambres de combustion destinées à la préparation de bioxyde de titane pour pigments, par combustion de tétrachlorure de titane dans l'oxygène. Dans le brevet n[deg.] 2 670 275 qui est représentatif de ce groupe, le tétrachlorure de titane est brûlé dans un tube réfractaire poreux. Un gaz inerte diffuse constamment à travers le tube poreux et pénètre dans

  
la chambre de combustion ou il forme une enveloppe de protection de la face interne du tube. Cette enveloppe poreuse réduit notablement la tendance des partie oies de bioxyde

  
de titane à adhérer aux parois du réacteur. Comme la combustion du tétrachlorure de titane est exothermique, aucune précaution n'est prise pour le transfert de chaleur au mélange réactionnel lorsqu'il passe dans le tube. En réalité, ce brevet indique qu'il est avantageux de retirer de la chaleur de la chambre soit par exposition de l'ensemble comprenant le tube poreux à l'atmosphère, soit par circulation d'un fluide de refroidissement dans un serpentin placé au voisinage du tube poreux.

  
Au cours d'une réaction chimique à température élevée selon l'invention, une enveloppe annulaire d'un fluide inerte pratiquement transparent aux radiations est formée

  
et elle a une longueur axiale importante. Ensuite, un réactif au moins passe au centre de l'enveloppe suivant un trajet prédéterminé qui coïncide pratiquement avec l'axe de l'enveloppe, les réactifs étant confinés dans celle-ci. Lorsque le courant des réactifs a commencé, des radiations très intenses sont transmises à travers l'enveloppe afin qu'elles viennent coïncider avec une partie au moins du trajet des réactifs. Une quantité suffisante de rédiations est absorbée dans la partie centrale pour que la température des réactifsatteigne la valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique voulue.

  
Lorsque les réactifs sont eux-mêmes transparents aux radiations, une matière absorbante est introduite dans le courant des réactifs. Cette matière absorbe une quantité suffisante de radiations pour que la température dans la partie centrale atteigne la valeur voulue. Cependant, dans certains cas, bien que les réactifs soient transparents aux

  
 <EMI ID=11.1> 

  
être absorbants ; dans ce cas, une fois la réaction déclenchée, la matière absorbante externe peut être retirée et la réaction se poursuit. Un exemple d'une telle réaction est la pyrolyse du méthane en carbone et en hydrogène.

  
Certaines réactions s'inversent partiellement ou complètement lorsque les produits réactionnels ne sont pas immédiatement et rapidement refroidis. Dans ce cas, l'invention concerne aussi le refroidissement des produits de la réaction et des matières absorbantes restantes afin que les réactions chimiques indésirables ne puissent pas avoir lieu juste après la fin de la réaction voulue.

  
Les réacteurs à température élevée et à paroi protégée par un fluide selon l'invention transfèrent pratiquement la totalité de la chaleur nécessaire aux réactifs par couplage radiatif. Dans certains modes de réalisation, le réacteur comprend un tube ayant une extrémité d'entrée et

  
une extrémité de sortie et l'intérieur délimite une chambre. Un dispositif destiné à introduire un fluide inerte dans la chambre forme une enveloppe de protection de la surface radiale interne du tube. Un dispositif destiné à l'introduction d'un réactif au moins dans la chambre par l'extrémité d'entrée dirige les réactifs suivant un trajet prédéterminé axialement au tube. L'enveloppe de fluide inerte confine les réactifs pratiquement au centre de la chambre hors du contact du tube formant le réacteur. Des radiations très intenses sont créées et dirigées dans la chambre afin qu'elles coïncident avec une partie au moins du trajet des réactifs, une quantité suffisante de radiations étant absorbée pour que la température

  
 <EMI ID=12.1> 

  
de la réaction chimique voulue. Dans un autre mode de réalisation, le réacteur comprend un tube ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, une partie au moins

  
de l'intérieur du tube formant une zone réactionnelle. Le tube est en étoffe de matière réfractaire fibreuse capable d'émettre une quantité suffisante de radiations pour que la température des réactifs dans la zone réactionnelle atteigne la valeur permettant le déclenchement et l'entretien de la réaction chimique voulue. L'étoffe comprend de nombreux pores dont le diamètre permet un écoulement uniforme d'un fluide suffisamment inerte et pratiquement transparent aux radiations passant à travers la paroi du tube pour qu'il constitue une enveloppe protectrice de la surface interne du tube.

  
 <EMI ID=13.1> 

  
une chambre de fluide inerte sous pression entre le tube et le récipient, les extrémités d'entrée et de sortie du tube coopérant de façon étanche avec la chambre sous pression. Le récipient sous pression a au moins une entrée de fluide inerte qui pénètre dans la chambre sous pression et traverse la paroi poreuse du tube vers la chambre de réaction. Le réacteur comprend de plus un dispositif destiné à introduire au moins un réactif dans la zone réactionnelle à l'extrémité d'entrée du tube. Ensuite, les réactifs sont dirigés suivant un trajet

  
 <EMI ID=14.1> 

  
veloppe de protection si bien qu'ils restent pratiquement au centre dans la zone réactionnelle hors du contact de la paroi interne du tube. Un élément de chauffage électrique au &#65533;oins est placé dans la chambre sous pression, à une certaine distance radiale du tube vers l'extérieur afin qu'il chauffe le tube à une température à laquelle il émet suffisamment de radiations pour que la réaction chimique voulue soit déclenchée et entretenue. Les radiations sont dirigées dans la zone réactionnelle pratiquement en coïncidence avec une partie au moins du trajet des réactifs. Une protection thermique ou un blindage est placé dans le récipient sous pression et entoure pratiquement les éléments de chauffage et la zone réactionnelle afin qu'il délimite une cavité formant un corps noir.

  
Le blindage réfléchit les radiations vers l'intérieur, vers la zone réactionnelle.

  
Contrairement aux réacteurs classiques à convection, l'invention met en oeuvre le couplage radiatif pour le transfert de chaleur au courant des réactifs. La quantité de chaleur transférée est indépendante du contact physique entre la

  
 <EMI ID=15.1> 

  
turbulent dans le courant. La considération essentielle pour le transfert de chaleur dans 1.'.appareil de l'invention est

  
 <EMI ID=16.1> 

  
Le fluide inerte de protection de la paroi du réacteur est avantageusement pratiquement transparent aux radiations si bien qu'il a un coefficient outres faible. De cette manière, les radiations peuvent être transférées à travers le fluide inerte au courant des réactifs avec des pertes d'énergie faibles ou nulles. Dans un cas idéal, les réactifs eux-mêmes ou une matière absorbante associée présentent un coefficient

  
 <EMI ID=17.1> 

  
les réactifs peuvent être finement divisés (par exemple dans un brouillard) afin que les radiations soient absorbées par piégeage entre les particules. Comme les matières qui absorbent bien les radiations sont en général de bons émetteurs

  
des radiations, lorsque les réactifs ou les matières absorbantes associées sont portés à une température suffisamment élevée, ils forment des radiateurs secondaires qui réémettent l'énergie dans tout le volume réactionnel et accroissent donc les caractéristiques de transfert de chaleur de l'installation. Ce phénomène se présente presqu'instantanément et peut être réglé de façon précise et rapide.En outre, le phénomène de réémission assurant un chauffage rapide et uniforme des réactifs est totalement indépendant du mélange turbulent dans le courant des réactifs.

  
L'appareil et le procédé chimique à température élevée permettent la résolution de problèmes extrêmement gênants et ainsi la mise en oeuvre de réactions qui jusqu'à présent étaient impossibles ou possibles uniquement en théorie. Comme la chaleur est transmise par couplage radiatif et non pas par convection et/ou conduction, la température du courant des réactifs peut être indépendante à la fois de la température de la paroi et de la condition du courant des réactifs, et le problème important posé par la résistance mécanique des matériaux est résolu.

   Deux modes de réalisation de réacteur selon l'invention sont tels que la paroi du réacteur est en réalité refroidie ; deux autres modes de réalisation sont tels que, bien qu'une paroi soit chauffée et forme une source de radiations, cette paroi ne subit pas les pressions élevées qui sont normalement présentes lors de la mise en oeuvre de nombreux types de réactions. Pour cette raison, des matières réfractaires telles que le carbone ou l'oxyde de thorium qui ne conviennent pas pour former des parois dans les réacteurs classiques, peuvent être utilisées de façon satisfaisante. Par rapport aux alliages qui résistent le mieux aux températures élevées et qui fondent à
1595[deg.]C environ, l'oxyde de thorium par exemple peut être utilisé à des températures supérieures à 2980[deg.]C.

   Cette caractéristique permet l'utilisation de températures réactionnelles qui dépassent de beaucoup celles qu'on utilise actuellement et des réactions considérées comme possibles

  
en théorie seulement peuvent être effectivement mises en oeuvre.

  
Une étoffe de carbone, la matière réfractaire la plus avantageuse dans un premier mode de réalisation de tube de réacteur selon l'invention, est relativement peu coûteuse, facilement disponible et peut former des tubes de réacteurs de dimension nettement supérieure à celles des tubes en carbone poreux coulé disponibles actuellement. Comme l'étoffe de carbone est normalement souple, tout essai d'introduction à force d'un gaz inerte en direction radiale vers l'intérieur à travers un tube en une telle matière provoque habituellement l'affaissement du tube. Ainsi, l'invention concerne le dépôt d'une couche de graphite pyrolytique sur l'étoffe afin que celle-ci ait une rigidité suffisante pour qu'elle supporte la différence de pressions existant entre

  
la chambre de fluide inerte sous pression et la zone réactionnelle. Le dépôt d'une couche de graphite pyrolytique

  
sur l' étoffe permet aussi le réglage de la porosité de l'étoffe.

  
L'utilisation d'un fluide inerte protecteur rendue possible essentiellement par le couplage radiatif isole la paroi du réacteur du courant des réactifs et rend impossibles dans les conditions normales de fonctionnement l'accumulation de précipités ou de dépôts et le bouchage de l'appareil. Lorsqu'un fluide corrosif de protection tel que la vapeur d'eau doit être utilisé, la surface du tube, les éléments de chauffage et le blindage thermique qui sont maintenus à température élevée et au contact du gaz lorsque le réacteur est en fonctionnement peuvent être revêtus d'une mince couche d'un oxyde réfractaire, par exemple de thorium^ de magnésium ou de zirconium.

   L'oxyde réfractaire peut être déposé sur ces surfaces par chauffage du réacteur à une température supérieure à la température de dissociation d'un composé volatil contenant un métal, introduction de ce composé dans la chambre du réacteur et dissociation du composé si bien qu'il se forme une couche

  
de métal sur les surfaces chauffées. Ensuite, un gaz ou une autre matière tel. que de l'oxygène moléculaire, peut être introduit dans la chambre afin que la couche métallique soit oxydée et forme l'oxyde réfractaire voulu. Dans une variante, le revêtement réfractaire peut être réalisé en une seule étape lorsqu'un composé volatil contenant un métal qui se pyrolyse directement sous forme d'un oxyde est utilisé comme agent réfractaire de dépôt.

  
L'utilisation du couplage radiatif permet de plus

  
le réglage précis et presqu'instantané du débit de transfert

  
de chaleur, ce réglage étant pratiquement impossible dans le cas des réacteurs classiques à convention. En outre, le réacteur de l'invention peut donner une densité de puissance,

  
 <EMI ID=18.1>  alisation convenant à des applications industrielles à grande échelle donne une densité de puissance d'environ 180 W/cm<2>.

  
Même ce chiffre inférieur représente une grande amélioration par rapport à la valeur de 2 à 3 W/cm<2> habituellement obtenue avec les réacteurs classiques. L'utilisation d'un blindage thermique délimitant la ou les surfaces du corps noir dans lequel ont lieu toutes les réactions permet des rendements thermiques inhabituellement favorables.

  
Les réactions qui peuvent être mises en oeuvre suivant le procédé de l'invention, dans le réacteur de l'invention, sont nombreuses et variées. Par exemple, des composés organiques tels que les hydrocarbures notaient, peuvent être pyrolyses sous forme de carbone et d'hydrogène sans les problèmes d'accumulation et d'emballement thermique posés de façon classique. Les hydrocarbures saturés peuvent être pyrolysés partiellement sous forme d'hydrocarbures insaturés ;

  
ainsi, le propane et l'éthane peuvent être déshydrogénés

  
en propylène et en éthylène respectivement. Les hydrocarbures insaturés peuvent être pyrolyses partiellement en l'absence d'hydrogène et forment des hydrocarbures saturés et plus précisément, des produits du pétrole peuvent être craqués thermiquement. Ainsi, du gasoil peu-t être facilement transformé en carburant diesel, en kérosène, en essence et mène en méthane. Des intermédiaires halogènes peuvent être ajoutés aux hydrocarbures partiellement pyrolyses afin que les composés formés aient un poids moléculaire accru. Des hydrocarbures peuvent être pyrolyses partiellement ou totalement en présence de vapeur d'eau et forment de l'oxyde  de carbone et de l'hydrogène ; une quantité supplémentaire d'hydrogène peut être ajoutée et la réaction peut être mise

  
 <EMI ID=19.1> 

  
combustibles à pouvoir calorifique élevé.

  
On peut pyrolyser de manière analogue des composés minéraux. Par exemple, des sels ou des oxydes de fer, de mercure, d'argent, de tungstène et de tantale notamment peuvent être dissociés et donnent des métaux purs. Des oxydes de fer, de nickel, de cobalt, de cuivre et d'argent,pour n'en citer qu'un petit nombre, peuvent être directement réduits en présence d'hydrogène avec le même résultat. Cette liste n'est nullement exhaustive.

  
On peut aussi préparer de nouveaux produi's composites par mise en oeuvre du procédé de l'invention. Par exemple, on peut réaliser des particules de carbone ou de talc revêtues de carbure de silicium. Ce produit est un excellent abrasif, car, lors de l'utilisation, il se brise constamment et forme de nouvelles surfaces aiguës. Les parti-

  
 <EMI ID=20.1> 

  
enrobées dans une enveloppa étanche en une autre matière telle que le carbone ; ce produit particulier est utile comme élément combustible de réacteur nucléaire.

  
L'invention concerne aussi l'étape terminale de l'incinération aérobie classique des ordures, notamment des ordures ménagères et des eaux usées. Les températures relativement faibles utilisées au cours des procédés courants d'incinération permettent la formation de peroxydes organiques et d'oxydes d'azote qui contribuent beaucoup au brouillard photochimique et à d'autres formes de pollution atmosphérique. Comme ces composés ne sont pas stables aux températures élevées de traitement permises selon l'invention, l'effluent d'incinération obtenu peut être très peu pollué.

  
En outre, l'invention concerne la distillation destructrice anaérobie à température élevée et/ou la désassociation des déchets avec formation de produits utiles tels que du ncir de carbone, du charbon actif, de l'hydrogène et du calcin, entre autres. L'addition de vapeur d'eau à ces déchets provoque la création d'hydrogène et d'oxyde de carbone  qui peuvent être traités sous forme classique et donnent des gaz combustibles. Enfin, l'addition d'hydrogène à ces déchets permet la préparation d'huiles lourdes équivalentes à celles du pétrole et d'autres produits du pétrole. Ainsi, des réductions importantes de la pollution atmosphérique et des gains économiques importants peuvent être réalisés par mise en oeuvre de l'invention.

  
L'invention constitue une percée essentielle dans

  
le domaine technique considéré. Comme elle rend disponible pour la première fois une source d'énergie thermique qui n'a jamais été maîtrisée de cette manière, ses applications possi-blés sont nombreuses et variées. En outre, la résolution du problème posé par la résistance des matériaux, problème très important pendant de nombreuses années, rend possible l'utilisation pratique de nombreuses réactions chimiques utiles

  
 <EMI ID=21.1> 

  
en oeuvre étant donné les limites de température imposées

  
aux réacteurs fonctionnant par transfert par convection et/ou conduction.

  
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :

  
- la figure 1 est une élévation en coupe partielle d'un mode de réalisation de réacteur selon l'invention ;
- la figure 2A est une coupe de l'extrémité d'entrée d'un second mode de réalisation de réacteur selon l'invention ;
- la figure 2B est une coupe des extrémités de sortie du second mode de réalisation de réacteur selon l'invention, les figures 2A et 2B représentant les moitiés d'une même structure, séparées suivant la ligne afin que le dessin puisse représenter clairement certains détails ;
- la figure 2C est une perspective en coupe partielle du second mode de réalisation de réacteur de 1* invention dont certains éléments ont été retirés ou représentés schématiquement afin que le fonctionnement apparaisse clairement ;
- la figure 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la figure 2A ;

   
- la figure 4 est une coupe suivant la ligne 4-4 de la figure 2B ;
- la figure 5 est une coupe suivant la ligne 5-5 <EMI ID=22.1> 
- la figure 6 est une perspective d'une partie du dispositif de chauffage du tube du réacteur du second mode de réalisation de l'invention ;
- les figures 7A, 7B, 7C et 7D représentent ensemble une élévation en coupe partielle d'un réacteur selon l'invention, la représentation étant divisée par les traits A-A, B-B et C-C afin que le dessin puisse être suffisamment grand pour qu'il représente certains détails ; <EMI ID=23.1>  de la figure 7A ; <EMI ID=24.1>  de la figure 7B ;
- la figure 10 est une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 7B ;
- la figure 11 est une coupe suivant la ligne 11-11 de la figure 7C ;

  
- la figure 12 est une coupe suivant la ligne 12-12 <EMI ID=25.1> 
- la figure 13 est une coupe d'un ensemble de traitement post-réactionnel d'un autre mode de réalisation de réacteur de l'invention ;
- les figures 14A et 14B sont une élévation composite en coupe partielle de l'ensemble d'entrée d'un autre <EMI ID=26.1> 

  
au niveau de la ligne D-D afin que le dessin soit suffisamment grand pour montrer clairement certains détails ;
- la figure 15 est une élévation latérale en partie sous forme synoptique d'un réacteur selon l'invention combiné à un appareil de traitement préalable destiné à introduire des réactifs solides dans l'ensemble d'entrée du réacteur selon l'invention ;
- la figure 16 est un diagramme synoptique et schématique représentant les installations- d'attaque et de revêtement réfractaire du réacteur selon l'invention ;
- la figure 17 est un schéma en partie sous forme synoptique du circuit de régulation de température du réacteur de l'invention ;

  
- la figure 18 est un graphique représentant la variation de la résistance électrique d'un élément de chauffage du réacteur de l'invention en fonction de la température et du nombre de couches d'étoffe réfractaire formant l'élément ; et
- la figure 19 est un schéma en partie sous forme synoptique 'illustrant la mise en oeuvre des divers circuits de commande du réacteur de l'invention. La figure 1 représente un premier mode de réalisa- <EMI ID=27.1> 

  
tention. qui comprend un tube 11 ayant une extrémité 12 d'en- <EMI ID=28.1> 

  
17 du réacteur. Le tube 11 est en matière .pratiquement transparente aux radiations. Des matières qui conviennent, ayant un très faible coefficient d'absorption ci sont le verre,

  
 <EMI ID=29.1> 

  
fritte à chaud, le "Pyrex" (verre borosilicaté), le "Vycor"
(verre silicate) et le saphir, les polymères organiques tels

  
 <EMI ID=30.1> 

  
polyéthylène, le polypropylène et le polystyrène, et les

  
sels minéraux tels que les halogénures de sodium, de potassium de césium, de lithium ou de plomb.

  
Dans le présent mémoire, le terme "radiations"

  
et l'expression "énergie radiante" désignent tous les types

  
de radiations y compris les particules nucléaires d'énergie élevée. Cependant, comme on ne peut pas les utiliser en pratique actuellement, on ne considère que les radiations électro-

  
 <EMI ID=31.1> 

  
d'onde comprises entre environ 100 microns et 0,01 micron sont la source primaire d'énergie qu'on utilise essentiellement.

  
Lors du fonctionnement du réacteur 10, un fluide pratiquement transparent aux radiations pénètre par l'entrée
18, circule dans le canal annulaire et refroidit le tube 11,  puis sort par la sortie 19. Ce fluide peut être gazeux ou liquide, et par exemple des fluides ayant de faibles coefficients d'absorptions sont l'eau liquide ou gazeuse, l'eau lourde,  l'azote, l'oxygène et l'air.

  
Un dispositif d'introduction d'un fluide inerte dans la chambre 17 par une entrée 20 comprend deux diffuseurs laminaires 21 et 22 placés près de l'extrémité 12 d'entrée.

  
Les diffuseurs 21 22 peuvent avoir une configuration en nid d'abeilles ou autre telle que&#65533; le fluide envoyé sous pression s'écoule de façon pratiquement laminaire. Le fluide inerte pénètre ainsi pratiquement axialement dans la chambre 17 et forme une protection de la face interne du tube 11, et il

  
est recueilli afin qu'il circule à nouveau après la sortie 23. 

  
Le fluide inerte est pratiquement transparent aux radiations

  
 <EMI ID=32.1> 

  
nent à cet effet sont des gaz simples tels que l'hélium,

  
le néon, l'argon, le krypton et le xénon, des gaz complexes qui ne se décomposent pas en formant un produit solide tels que l'hydrogène, l'azote, l'oxygène et l'ammoniac, et l'eauliquide ou gazeuse. Le terme "inerte" utilisé dans le présent mémoire s'applique à deux propriétés, l'aptitude du fluide à réagir chimiquement avec la matière du tube 11 et l'aptitude du fluide à réagir chimiquement avec les matières traitées. Ainsi, la sélection d'un fluide "inerte" dépend dans tous les cas de l'atmosphère particulière. Sauf indication contraire, il est avantageux que le fluide soit inerte visà-vis du tube et il est habituellement souhaitable qu'il soit inerte dans le cas de la réaction mise en oeuvre. Cependant, dans certains cas, le fluide "inerte" de protection participe aussi à la réaction, par exemple lorsque les particules

  
de fer ou de carbone réagissent en présence d'une protection de vapeur d'eau avec formation d'oxyde de fer et d'hydrogène ou d'oxyde de carbone et d'hydrogène respectivement.

  
Les réactifs pénètrent dans la chambre 17 par l'entrée 24 à l'extrémité 12 du tube 11. Ils suivent un trajet

  
 <EMI ID=33.1> 

  
le fluide inerte de protection pratiquement au centre de la chambre 17 hors du contact du tube 11.

  
Une source de radiations très intenses (non représentée) est disposée dans un réflecteur poli 31 monté sur un châssis 32 à l'extérieur du tube 11. La source de radia-

  
tiens peut être un arc à plasma, un filament chauffé, une flamme ensemencée,une lampe à éclairs fonctionnant par impulsions ou un autre dispositif convenable ; un laser peut aussi constituer la source mais, actuellement, la technologie n'est pas suffisamment développée pour que l'utilisation soit rentable dans le cadre de l'invention. Les radiations créées par la source sont recueillies par le réflecteur 31 et transmises à travers le tube 11 dans la chambre 17 afin qu'elles coïncident avec une partie au moins du trajet 25. Une quantité suffisante de radiations est ainsi absorbée pour que la température des réactifs atteigne la valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue. Comme indiqué précédemment, le tube 11, le fluide de refroidissement et le fluide inerte de protection sont pratiquement transparents aux radiations.

   Ainsi, ils n'interfèrent pas de façon importante avec la transmission de l'énergie au courant des réactifs et restent pratiquement froids. Ainsi, le tube 11 ne subit pas de contraintes thermiques apprécia-. bles et ne reçoit pas de précipités ou d'autres dépôts qui pourraient s'accumuler normalement. 

  
La description qui précède suppose que les réactifs

  
 <EMI ID=34.1> 

  
tion des radiations. Cependant, dans le cas contraire, une matière absorbant les radiations, dite matière auxiliaire, 

  
 <EMI ID=35.1> 

  
cide en un point au moins avec le trajet 25. Dans le mode de réalisation de la figure 1, la matière auxiliaire d'absorption

  
 <EMI ID=36.1> 

  
bone ou une autre matière convenable pénétrant dans la chambre 17 avec les réactifs par l'entrée 24 et absorbant suffisamment de radiations pour que La température des réactifs atteigne la valeur voulue.

  
Dans une variante, la matière auxiliaire peut être un liquide, par exemple un brai, de l'asphalte,, de l'huile de lin ou du carburant diesel, et elle peut contenir des solutions, des dispersions, des gels et des suspensions de diverses matières qui peuvent être facilement choisies parmi

  
les matières disponibles en fonction de critères particuliers. La matière auxiliaire peut être un gaz présentant avantageusement une absorption dans le spectre électromagnétique entre environ 100 et 0,01 microns ; de tels gaz sont notamment l'éthylène, le propylène, les oxydes d'azote, le brome, le chlore, l'iode et le bromure d'éthyle. La matière auxiliaire peut aussi être solide, par exemple en carbone, placée dans la chambre 17 le long d'une partie au moins du trajet 25 des réactifs.

  
Un autre dispositif élevant la température de la réaction à la valeur voulue peut comprendre un élément chauffé électriquement, un arc électrique ou une flamme placé dans la chambre 17 et coïncidant avec une partie au moins du trajet 25. Dans ce cas, la source de chaleur de déclenchement est autonome et n'est pas formée par le dispositif créant les radiations. Un tel dispositif est particulièrement utile lorsque les réactifs eux-mêmes sont transparents aux radiations, mais lorsque l'un au moins des produits de la réaction absorbe. Ainsi, lorsque la réaction prévue est déclenchée, le dispositif destiné à élever la température peut être arrêté car les produits de la réaction absorbent suffisamment de radiations pour que la réaction s'entretienne.

   De manière analogue, lors de l'utilisation d'une matière auxiliaire, celle-ci peut ne plus être introduite ou peut être retirée lorsque la réaction a commencé, par exemple à l'aide d'un dispositif 35 de commande. Un exemple de réaction dans laquelle une matière auxiliaire ou un dispositif de déclenchement nécessaire seulement au début est la pyrolyse du méthane sous forme de carbone et d'hydrogène.

  
Comme indiqué précédemment, certaines réactions s'inversent partiellement ou totalement lorsque les produits de la réaction ne sont pas refroidis immédiatement et rapidement. A cet effet, un dispositif 40 de refroidissement des produits de la réaction peut être placé dans la chambre 17 près de l'extrémité 14 de sortie du tube 11. Un mode de réalisation de dispositif 40 est placé pratiquement au centre dans la chambre 17 et comprend un organe tubulaire 41 ayant un canal interne 42 dans lequel circule un fluide de refroidissement tel que l'eau. La surface interne du tube 42 est destinée à absorber les radiations.

   Lorsque les produits de la réaction, les réactifs restants et les matières auxiliaires le cas échéant passent dans le tube 41 , la chaleur est rapidement transférée par couplage radiatif et la matière est rapidement refroidie si bien que les réactions chimiques indésirables sont évitées.

  
On considère maintenant les figues 2A à 6 et notamment les figures 2A à 2C qui représentent un second mode de réalisation de réacteur 60 selon l'invention qui comprend un tube 61 ayant une extrémité 62 d'entrée et une ex-trémité 63 de sortie, l'intérieur du tube 61 donnant une chambre 65 du réacteur. Le tube 61 est en matière poreuse qui peut émettre des radiations, le diamètre des pores étant avantageusement compris entre environ 0,025 et 0,5 mm afin

  
 <EMI ID=37.1> 

  
suffisante à travers la paroi du tube et forme une protection convenable. D'autres parois, par exemple sous forme de toiles, d'écrans ou de divers, types de perforations peuvent être utilisées pour le même résultat. Le tube 61 peut être en matière telle que le graphite, le carbone, l'acier inoxydable fritté, le tungstène fritté ou le molybdène fritte, ou en matière minérale telle que les oxydes de thorium, de magnésium, de zinc, d'aluminium ou de zirconium notamment. Le tungstène,

  
le nickel et le molybdène peuvent aussi être utilisés sous forme d'une toile ou d'un crible.

  
Un récipient tubulaire étanche 70 sous pression avantageusement en acier inoxydable entoure le tube 61. L'in-

  
 <EMI ID=38.1> 

  
des d'étanchéité 71, 72, 73, 74 et 75, 76 qui relient les diverses parties du réacteur 60. Les brides 72, 73 et 76

  
 <EMI ID=39.1> 

  
79 en acier inoxydable respectivement, formant des joints résistant à la pression. Le tube 61 du réacteur peut coulisser à une extrémité dans un manchon. 81 de graphite qui permet l'allongement du tube 61 qui peut avoir lieu lors

  
 <EMI ID=40.1> 

  
Le récipient 70 comprend de plus une entrée 83

  
d'admission d'un fluide inerte qui, dans le mode de réalisation de la figure 1, est pratiquement transparent aux radiations. La fluide inerte est d'abord dirigé sous pression dans une chambre 85 formée entre le tube 61 et la paroi du récipient 70. Ensuite, le fluide passe à travers la paroi du tube 61 dans la chambre 65 et forme une protection de la face interne du tube 61.

  
Un dispositif de refroidissement du récipient 70 comprend des serpentins 87 placés autour de la surface externe du récipient 70. Les serpentins 87 sont recouverts de préférence d'un revêtement d'aluminium pulvérisé à la flamme qui améliore le contact thermique entre le récipient 70 et les serpentins 87 et accroît le rendement au refroidissement.

  
Les serpentins 87 sont aussi placés autour d'un canal 88 d'observation formé dans la paroi du récipient.

  
Comme représenté clairement sur les figures 2A et 3, les réactifs pénètrent dans la chambre 65 par l'extrémité 62 d'entrée du tube 61. Un dispositif d'introduction des réactifs comprend une partie 90 d'entrée montée de façon tanche sur les brides 71, 72 près de l'extrémité 62 d'entrée du tube 61. Les réactifs sont entraînés dans un courant gazeux par l'entrée 91, devant une cloison tangentielle 92 et dans une chambre 93 sous pression délimitée entre une paroi externe 94 et un diffuseur 95. Une matière qui convient pour

  
 <EMI ID=41.1>  toile métallique. Comme dans le cas de la figure 1, les réactifs suivent un trajet prédéterminé axial par rapport

  
au tube 61 et sont délimités par l'enveloppe de protection gazeuse pratiquement au centre de la chambre 65 hors du contact de la paroi interne du tube.

  
Dans le second mode de réalisation, le tube 61 luimême crée les radiations très intenses dirigées vers le centre, en coïncidence pratiquement avec une partie au moins du trajet des réactifs. Le chauffage est assuré par plusieurs

  
 <EMI ID=42.1> 

  
rieur du tube 61 et autour de celui-ci, à intervalles réguliers ; la chaleur des électrodes 100 est transmise au tube 61 par radiation. Dans le second mode de réalisation comme représenté sur les figures 2A, 5 et 6, les électrodes 100a et 100b par exemple sont enfouies à une extrémité dans un

  
 <EMI ID=43.1> 

  
circuits. Comme représenté plus précisément sur les figures 2B et 4, chaque électrode 100a-100f est montée à l'autre extrémité dans une électrode 104 de cuivre forment une barre omnibus. Bien que l'appareil comprenne six électrodes 104, on n'en a représenté qu'une sur la figure 4 par raison de com- <EMI ID=44.1> 

  
phénolique et un isolateur céramique 106. L'électrode 104 ,est refroidie par de l'eau qui circule dans un canal interne
107, par une entrée 108 et une sortie 109. Une connexion électrique 110 transmet une forte intensité. Un joint 111 en polytétrafluoréthylène facilite la suppression des fuites du récipient 70. Le système électrique représenté convient particulièrement bien à une alimentation triphasée. Cepen- . dant, d'autres installations peuvent être utilisées suivant les circonstances. L'invention concerne aussi le cas où le tube poreux 61 est lui-même chauffé directement par résistance électrique, les électrodes 100 étant alors éliminées.

  
Le rendement thermique du dispositif de chauffage , du tube est encore amélioré par un blindage thermique 120

  
en molybdène qui forme la surface qui délimite le corps noir réfléchissant les radiations électromagnétiques des électrodes 100 vers le tube 61. Ainsi, le blindage 120 réfléchit

  
la chaleur plutôt qu'il ne la transfère, et constitue un isolateur si bien qu'il peut être en toute matière présentant cette caractéristique et capable de supporter les températures créées par les électrodes 100. Le blindage 120 est placé dans le récipient 70 radialement à l'extérieur par rapport aux électrodes 100 et il comprend de préférence une bande plate de section rectangulaire enroulée sous forme d'une série de tours hélicoïdaux. Cette construction permet la pénétration du gaz inerte de protection par l'entrée 83 et sa

  
 <EMI ID=45.1> 

  
Comme dans le mode de réalisation de la figure 1, une matière auxiliaire d'absorption ou un autre dispositif

  
de déclenchement peut être utilisé le cas échéant. Des matières auxiliaires d'absorption pénètrent dans la chambre 65 par

  
une entrée 121. En outre, un dispositif 125 de refroidissement des produits de la réaction du type déjà décrit ou différent peut être utilisé et empêche toute réaction chimique

  
indésirable qui peut avoir lieu lorsque les produits de la réaction ne sont pas refroidis juste après leur formation.

  
L'avantage essentiel du second mode de réalisation par rapport au premier est que, dans le second mode de réalisation, le fluide inerte est introduit dans la chambre 65 en direction radiale vers l'intérieur alors que, dans le premier mode, il est introduit axialement- dans la chambre 17. Il faut noter qu'un courant laminaire peut être maintenu sur une distance relativement courte seulement avant que la turbulence ne provoque le mélange et ne détruise l'intégrité de la protection gazeuse. Comme l'introduction radiale du gaz ne nécessite pas un écoulement laminaire du

  
 <EMI ID=46.1> 

  
bre de réaction bien supérieures. Il suffit que, dans le second mode de réalisation, la pression absolue du fluide inerte soit supérieure à celle du courant des réactifs afin que les réactifs et/ou les produits de la réaction ne viennent pas frapper le tube 61. Cette caractéristique facilite la réalisation d'un tel appareil à grande échelle industriellement.

  
Une autre différence entre les deux modes de réalisation est que le tube 11 de la figure 1 est refroidi alors que le tube 61 de la figure 2 doit être chauffé et peut fonctionner à des températures dépassant 2980[deg.]C, par exemple lorsque l'oxyde de thorium poreux en est la matière. Bien que la paroi froide soit plus apte à supporter une pression car elle ne subit pas de contrainte thermique, la paroi chaude 61 ne subit pas un gradient de pression, sauf éventuellement la très faible différence de pressions régnant entre le fluide inerte et le courant des réactifs. La pression

  
est supportée par la paroi du récipient 70 en acier inoxydable qui est évidemment refroidie par les serpentins 87

  
et ne subit pas de contrainte thermique. Ainsi, une matière réfractaire telle que le carbone ou l'oxyde de thorium,

  
capable de supporter des températures bien supérieures à celles que peuvent tolérer les matières classiques des parois des réacteurs et ne convenant pas dans les réacteurs classiques à convection,peut être utilisée pour la première fois dans un appareil utilisable en pratique et fonctionnant à température extrêmement élevée . '

  
L'invention concerne aussi un troisième mode de réalisation qui combine des caractéristiques des deux premiers. Ainsi, le tube du réacteur peut être en matière poreuse pratiquement transparente aux radiations. De telles matières sont le quartz poreux, le verre fritte poreux et 1&#65533; saphir poreux.

  
Un fluide inerte pratiquement transparent aux radiations peut aussi être introduit dans la chambre en direction radiale vers l'intérieur à travers la paroi poreuse et non pas axialement sous forme laminaire comme décrit dans le premier mode de réalisation. Les radiations sont créées, recueillies

  
 <EMI ID=47.1> 

  
le premier mode de réalisation.

  
Le troisième mode de réalisation donne la densité élevée de puissance du premier mode de réalisation et la circulation de fluide injecté radialement du second mode. Cependant, actuellement, le second mode de réalisation convient mieux aux applications industrielles à grande échelle car les radiations sont obtenues par chauffage électrique ordinaire dans une résistance. Le second mode de réalisation peut donc être facilement réalisé et entretenu. En outre, ce second mode de réalisation peut mettre en oeuvre tous les procédés et toutes les réactions considérés par simple réglage du temps de séjour des réactifs dans la chambre, afin que la réduction de la densité de puissance soit compensée.

  
On considère maintenant les figures 7A à 15 inclus qui représentent un quatrième mode de réalisation de réacteur

  
 <EMI ID=48.1> 

  
un perfectionnement du second mode de réalisation ; ce réacteur comprend un ensemble 200 d'entrée et un ensemble 300

  
 <EMI ID=49.1> 

  
réacteur sont décrits maintenant.

  
(A) Un tube 401 de réacteur ayant une extrémité 402 d'entrée et une extrémité 403 de sortie délimite une zone réactionnelle 404 dans une partie au moins de l'intérieur. Le tube 401 est en étoffe d'une matière réfractaire fibreuse capable d'émettre suffisamment de radiations pour que la température des réactifs dans la zone 404 atteigne la valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue.

   L'étoffe a de nombreux pores dont le diamètre permet un écoulement uniforme et suffisant d'un [pound]lui-de inerte pratiquement transparent aux radiations, à travers la paroi du tube, afin que ce fluide forme une pro-. tection de la surface interne du tube 401.
(B) Un récipient tubulaire étanche sous pression
(qui comprend une section 201 d'ensemble d'entrée, une section 301 d'ensemble d'électrodes, une section 405 d'ensemble principal et une section 501 d'ensemble de traitement <EMI ID=50.1> 

  
bre 406 pour le fluide inerte sous pression entre le tube
401 et le récipient. Les extrémités d'entrée et de sortie
402 et 403 du tube 401 coopèrent de façon étanche avec la

  
chambre 406 sous pression. Le récipient a une première entrée 408 et une seconde entrée 409 destinées à l'admission d'un fluide inerte dirigé sous pression dans la chambre

  
406 et à travers la paroi 401 dans la zone 404.

  
(C) Un dispositif est destiné à l'introduction des réactifs gazeux, liquides ou solides dans la zone 404 par l'extrémité 402 d'entrée du tube 401. Les réactifs sont dirigés suivant un trajet prédéterminé axialement par rapport au tube 401 et ils sont délimités par la protection si bien qu'ils sont pratiquement au centre de la zone 404 hors du contact de la paroi interne du tube 401.
(D) Un dispositif électrique comprend des éléments
302a, 302b et 302c de chauffage placés dans la chambre 406 à une certaine distance radiale du tube 401, vers l'extérieur, et il chauffe le tube du réacteur à une température à la-

  
 <EMI ID=51.1> 

  
chimique voulue soit déclenchée et entretenue. Les radiations sont dirigées dans la zone 404 afin qu'elles coïncident pratiquement avec une partie au moins du trajet des réactifs.

  
(E) Un blindage thermique 401 est disposé dans le récipient sous pression et entoure pratiquement les éléments de chauffage 302a à 302c et la zone 404 afin qu'il délimite une cavité formant un corps noir. Le blindage 410 réfléchit les radiations vers l'intérieur, vers la zone réactionnelle 401. A. On considère d'abord l'ensemble d'entrée.

  
Les figures 7A et 8 représentent plus précisément

  
la section 201 d'ensemble d'entrée du récipient sous forme d'un organe tubulaire ayant deux brides 202 et 203 à ses ex- <EMI ID=52.1> 

  
annulaire 205 d'étanchéité elle-même fixée de façon étanche

  
à la bride 202. Un tube principal 206 d'entrée de gaz d'atomisation passe dans le bloc 204 et est fixé à demeure à celuici par une bride 207 de support. Un joint torique 209 placé dans la bride 207 assure l'étanchéité entre le tube 208 et la bride 207. Un raccord 210 d'entrée est fixé à une extrémité du tube 206 comme représenté sur la figure 7A. Le gaz d'atomisation pénètre dans une chambre 211 sous pression par un entrée 212.

  
Un tube principal 214 d'entrée de réactif liquide est disposé dans le tube 206, pratiquement sur la même longueur que celui-ci. Un réactif liquide principal pénètre dans

  
 <EMI ID=53.1> 

  
Comme représenté clairement sur la figure 7B, une buse 216 destinée à former un brouillard ou de brumisage

  
 <EMI ID=54.1> 

  
du capot 217 est pratiquement parallèle à celui du tube 401 du réacteur. Lors du fonctionnement, le réactif liquide et le gaz d'atomisation pénètrent sous pression dans les tubes
214 et 206 respectivement et se mélangent sous pression dans la buse 216. Le réactif liquida est alors dispersé à la sortie de la buse sous forme d'un brouillard qui absorbe les radiations. Le capot 217 facilite le maintien du brouillard au centre dans une zone 411 de réaction, préliminaire du tube 401.

  
Comme représenté clairement sur les figures 7A et 8, l'ensemble d'entrée du réacteur considéré peut comprendre

  
 <EMI ID=55.1> 

  
daire facilitant l'introduction d'autres réactifs liquides. Le dispositif d'introduction du réactif liquide secondaire est analogue à celui du réactif liquide principal, au: points de vue de la construction et du fonctionnement, e&#65533; il comprend par exemple des tubes secondaires 21 Sa à 219c d'entrée de gaz d'atomisation et des buses de brumisage telles que
220a (les autres buses ne sont pas représentées). Les références 221 et 22 désignent respectivement une entrée de ré-actif liquide secondaire et une entrée de gaz secondaire d'atomisation.

  
La description qui précède suppose que les réactifs eux-mêmes ou bien ont un coefficient relativement élevée d'absorption des radiations, cu bien peuvent former un brouillard qui absorbe les radiations. Cependant, dans le cas contraire, une matière auxiliaire absorbant les radiations comme décrit précédemment doit être introduite dans la zone 404 du réacteur, en coïncidence avec un point au moins du trajet suivi par les réactifs.

  
Cmmme représenta sur la figure 7A, un gaz de balayage facilite.la direction du brouillard vers la zone 404. Le gaz de balayage pénètre dans le bloc 204 par un raccord 225

  
 <EMI ID=56.1> 

  
par rapport au tube 401 vers la zone 411. Comme représenté sur les figures 7A et 8, un canal 226 d'observation de la < réaction permet l'observation axiale de la zone 404.

  
B. On considère maintenant l'ensemble d'électrodes.

  
Les figures 7B, 9, 10 et 11 représentent la section tubulaire 301 du récipient sous pression correspondant à l'ensemble d'électrodes et ayant deux brides 303 (figure 5A) et 304. La section 301 est fixée par la bride inférieure 303 à la seconde bride 203 de la section 201 de manière étanche. Un canal 305 de fluide de refroidissement est formé entre la section 301 et une enveloppe 306 de refroidissement de l'ensemble d'électrodes. Un fluide de refroidissement pénutre dans le canal 305 par une entrée 307 et en sort par une sortie 308.

  
Comme représenté clairement sur le? figures 7B et 9, des électrodes 309a à 309f de cuivre sous forme de barres omnibus sont montées sur la seconde bride de la section 301 dont elles dépassent. Bien que l'appareil comprenne six élec-

  
 <EMI ID=57.1> 

  
gure 7B par raison de simplicité. Chaque électrode 309 comprend une bride 310 en résine phénolique et un isolateur céramique 311. Chaque électrode 309 est refroidie par un fluide, avantageusement de l'éthylèneglycol, circulant dans un canal interne 312, ayant une entrée 313 et une sortie 314.

  
La référence 315 représente une connexion électrique. Un joint 316 de polytétrafluoréthylène facilite la suppression des fuites à partir de la chambre 406 sous pression qui contient du fluide inerte. Bien que le circuit électrique utilisé dans le réacteur considéré ait des connexions triphasées

  
en étoile comme représenté sur la figure 17, d'autres circuits conviennent selon les circonstances.

  
On se réfère maintenant plus précisément aux figures 7B et 7C qui représentent chaque électrode 309 fixée par emboîtement à une première extrémité d'un prolongement rigide 317 d'électrode en carbone. Les prolongements 317 dépassent à travers une première section d'extrémité 412

  
du blindage thermique 410 sans être au contact de celle-ci et sont fixés à une seconde extrémité à un support courbe
318 d'élément de chauffage. La figure 10 indique que les éléments 302a à 302c de chauffage sont fixés à une première extrémité à l'un des supports 318 et sont espacés circonféren-

  
 <EMI ID=58.1> 

  
ments de chauffage sont fixés à une seconde extrémité à un anneau central 319 de connexion triphasée représenté sur

  
les figures 7C et 11. Chaque élément 302 est avantageusement en étoffe d'une matière réfractaire fibreuse telle

  
que le graphite ou le carbone. Les supports 318 et l'anneau
319 peuvent être en une matière réfractaire conductrice de l'électricité telle que le carbone.

  
C. On considère maintenant l'ensemble principal.

  
Les figures 7B, 7C et 10 représentent la section tubulaire 405 du récipient sous pression correspondant à l'en-

  
 <EMI ID=59.1> 

  
405 est fixée par sa première bride 414 à la seconde bride
304 de la section 301 de manière étanche. Un canal 416 de fluide de refroidissement de l'ensemble principal est formé entre la section 405 et une enveloppe 417 de refroidissement. Le canal 416 est de plus délimité par une cloison 418 en spirale. Le fluide de refroidissement pénètre dans le canal
416 par l'entrée 419 et en sort par la sortie 420.

  
Le tube 401 du réacteur comprend trois zones, la  zone 411 de réaction préalable, la zone 404 de réaction et une zone 422 de réaction postérieure. Comme indiqué précédemment, le tube 401 est en étoffe de matière réfractaire fi-breuse par exemple de carbone ou de graphite. L'étoffe peut être tricotée, tissée ou non-tissée. Le tube 401 est fixé à l'extrémité 403 de sortie à un anneau 424 de support qui est lui-même fixé par un bloc 425 d'ancrage. Le tube 401 est fixé à son extrémité 402 d'entrée à un anneau 426 de rapport d'entrée qui est lui-même raccordé de façon étanche à un soufflet tubulaire 427 placé dans la section 201 de l'ensemble d'entrée. Une extrémité d'entrée du soufflet 427 est fixée de manière étanche entre les brides 202 et 205 afin que l'extrémité d'entrée du tube 401 reste séparée de façon étanche de la chambre 406.

   Le soufflet 427 est déformable et permet la dilatation et la contraction axiales du tube 401. 

  
Un dispositif destiné à appliquer une force axiale de traction au tube 401 comprend trois ensembles identiques régulièrement répartis à la circonférence de la section 201.

  
Par raison de commodité, on décrit l'ensemble 428 représenté sur la figure 7A. Chaque ensemble 428 comprend une tige 429 mobile en translation et destinée à être poussée, fixée à une première extrémité à l'anneau 426 et à l'autre extrémité à

  
 <EMI ID=60.1> 

  
supportée dans un coussinet 431 avec lequel elle coopère de manière étanche par l'intermédiaire d'un joint torique 432. Un boulon 433 à oeillet est fixé à la plaque 430 et fixe

  
un câble 434 sensiblement parallèle à l'axe longitudinal du réacteur et passant sur un ensemble 435 à poulie. Un contrepoids 436 fixé à l'autre extrémité du câble 434 exerce une force qui maintient le tube 401 sous traction en direction axiale.

  
 <EMI ID=61.1> 

  
438 placée dans la section 404, radialement vers l'extérieur des éléments de chauffage 302a à 302c et entre la première section 412 et une seconde section 439 d'extrémité du blin-

  
 <EMI ID=62.1> 

  
tie circonférentielle du blindage 410 peut être disposée vers l'ensemble 300 d'électrodes afin qu'elle comprenne une se-conde partie circonférentielle 440 comme représenté sur la figure 7B. Bien qu'on choisisse initialement le molybdène qui est une matière satisfaisante pour la réalisation d'un blindage thermique du type nécessaire dans le réacteur chimique à température élevée de l'invention, il est avanta- <EMI ID=63.1> 

  
exemple en graphite pyrolytique ou en matière "Grafoil" de Union Carbide Corporation.

  
Des canaux d'observation 441 et 442 pour des radiomètres sont formés dans la section 400. Le canal 442 permet Inobservation et la mesure delà température de la zone réactionnelle 404 et le canal 441 permet l'observation et la

  
 <EMI ID=64.1> 

  
D. On considère maintenant l'ensemble de traitement par réaction postérieure.

  
Comme représenté sur la figure 7C, une première bride 302 de la section 501 du récipient sous pression correspondant au traitement postérieur est fixée de manière étanche à une bride 503 d'interface refroidie par un fluide et qui est elle-même fixée de manière étanche à la seconde bride 415 de la section d'ensemble principal. Un canal 504 de fluide de refroidissement est formé entre l'enveloppe 505 de refroidissement de l'ensemble de traitement postérieur et la section 501. Le fluide de refroidissement s'écoule dans le canal 504 entre l'entrée 506 et la sortie 507. Un canal
509 d'observation pour radiomètre permet l'observation et la mesure de la température dans la zone 422 de réaction postérieure du tube 401.

  
Les produits réactionnels quittant l'extrémité 403 de sortie du tube 401, dans le mode de réalisation des figures 7A à 7D, passent dans une première section 510 d'un radiateur ou refroidisseur 511. Comme représenté sur les figures 7C et 7D, la première section 510 du refroidisseur 511 comprend

  
une paroi tubulaire interne 512 et une paroi tubulaire externe 513 qui délimitent entre elles un canal 514 de fluide de refroidissement. Une cloison 515 en spirale dirige ce fluide de refroidissement qui pénètre par l'entrée 516 et s'échappe par la sortie 517. Une première sonde 518 à thermocouple  <EMI ID=65.1> 

  
la température des produits réactionnels près de la sortie.

  
Comme représenté sur la figure 7D, la première section 510 du refroidisseur 511 est raccordée à une seconde section 520 par des brides 521, 522. La seconde section 520 a une paroi interne 524 et une paroi externe 525 délimitant entre elles un canal 526 pour un fluide de refroidissement. Ce dernier pénètre dans le canal 526 par une entrée 527 et le quitte par une sortie 528. Des sondes 530 et 531 à thermocouple permettent la mesure de la température des produits réactionnels pénétrant dans la seconde section
520 et s'échappant de celle-ci respectivement.

  
 <EMI ID=66.1> 

  
ensemble 500a de traitement post-réactionnel comprend une section 501a de récipient sous pression correspondant à l'ensemble de traitement post-réactionnel et ayant une bride 503a fixée de manière étanche à une bride d'interface telle que
503 de la figure 7C, refroidie par un fluide. Un canal 504a de fluide de refroidissement est formé entre l'enveloppe 505a de refroidissement de l'ensemble de traitement post-réactionnel et la section 501a. Le fluide de refroidissement s'écoule dans le canal 504a de l'entrée 506a à la sortie 507a. Un canal

  
 <EMI ID=67.1> 

  
tion et ,la mesure de la température dans la zone 422.

  
Les produits réactionnels quittant la sortie 403

  
du tube 401 dans le mode de réalisation de la figure 13 passent

  
 <EMI ID=68.1> 

  
tre-courant et à profil variable placé en butée contre la sortie 403 du réacteur à son extrémité d'entrée 533. L'échangeur 532 comprend une paroi tubulaire interne en matière réfractaire 534, une paroi tubulaire externe en matière réfractaire 535 concentrique à la paroi 534 et à l'extérieur de celle-ci, et une cloison en spirale en matière réfractai-

  
 <EMI ID=69.1> 

  
canal annulaire 537 de fluide de refroidissement en spirale. Les parois 534 et 535 et la cloison 536 forment ensemble

  
un échangeur de chaleur 544 en spirale à température élevée prenant appui sur un coussin élastique 545 en feutre de carbone placé sur une plaque 546 d'extrémité de la section 547 du récipient sous pression correspondant à l'échangeur de

  
 <EMI ID=70.1> 

  
et communiquent avec le canal 537.

  
Dans le mode de réalisation particulier de la figure 13, après circulation dans le canal 537 de fluide de . refroidissement de manière variable, réglable et prédétermi-

  
 <EMI ID=71.1> 

  
541 près de 1* extrémité 533 d'entrée de l'échangeur 532.

  
Ensuite, le fluide de refroidissement passe par un canal
542 d'entrée d'un bloc 425a d'ancrage du tube de réaction dans la chambre 406 sous pression,. Dans ce cas, il est clair que le fluide de refroidissement utilisé doit être le même que celui de la chambre 406 ou doit être au moins compatible avec celui-ci. Cependant, comme le fonctionnement de l'échangeur 532 ne nécessite pas la circulation du fluide de refroidissement dans la chambre 406, d'autres circuits et dispositifs de circulation sont possibles. Dans ce cas, la sélection du fluide de refroidissement n'est pas limitée par les critères indiqués précédemment. La chemise

  
 <EMI ID=72.1> 

  
changeur de chaleur est placée radialement à l'extérieur de la section 547 de récipient sous pression correspondant à

  
 <EMI ID=73.1> 

  
canal 549 entra une entrée 550 et une sortie 551.

  
E. On considère maintenant l'ensemble d'entrée des réactifs .solides.

  
L'ensemble d'entrée 200a du mode de réalisation des <EMI ID=74.1>  d'entrée des figures 7A et 7B, mais un dispositif d'introduction d'un réactif solide principal de l'ensemble d'entrée 200a remplace le dispositif d'introduction d'un réactif liquide principal de l'ensemble 200. Par raison de commodité, on ne décrit en référence au mode de réalisation des figures 14A et
14E que les caractéristiques qui diffèrent du mode de réali-sation des figures 7A et 7B.

  
Un tube 232 d'entrée de réactif solide passe à travers le bloc 204 et est fixé à celui-ci par uns bride 235 de support. Un réactif solide principal avantageusement finement divisé, pénètre dans le tube 232 par l'entrée 233 au niveau de la bride 235 et quitte le tube 401 près de la

  
 <EMI ID=75.1> 

  
 <EMI ID=76.1> 

  
parallèle à celui du tube 401. Le capot 217 facilite le maintien des réactifs solides finement divisés au centre de la zone 411 de réaction préliminaire.

  
Sur la figure 15, un dispositif 238 d'alimentation en réactifs solides coopère avec un réacteur à température élevée ayant un ensemble 200a d'entrée du tube représenté

  
sur les figures 14A et 14B. Une trémie 240 d'alimentation

  
 <EMI ID=77.1> 

  
241 qui alimente lui-même un tamis 242. Le produit grossier
245 du tamis 242 est recyclé dans le broyeur 241 et le produit fin 243 parvient à une trémie ou un accumulateur 244 fixé à un bottier tubulaire allongé 246. Une vis hélicoïdale
247 d'alimentation peut tourner dans le boîtier 246 et un moteur 248 l'entraîne. Un fluide d'étanchéité sous pression peut être introduit dans le bottier 246 par une buse 249 d'entrée qui se trouve en aval de la trémie 244 ; l'intérieur du tube 401 est ainsi séparé de l'atmosphère. Le réactif liquide et le fluide d'étanchéité sont évacués du bottier
246 dans le réacteur par une sortie 250.

  
F. On considère maintenant les dispositifs d'attaque chimique

  
et de revêtement d'une matière réfractaire.

  
Pour des raisons indiquées dans la suite, on considère qu'un revêtement réfractaire peut être déposé sur

  
les surfaces du tube 401, des éléments 302 et du blindage thermique 410 qui sont exposas au gaz de protection et aux températures élevées lors du fonctionnement du réacteur. Le revêtement réfractaire peut être par exemple en carbone pyrolytique ou en oxyde réfractaire tel que l'oxyde de thorium, de magnésium, de zinc, d'aluminium ou de zirconium.

  
On considère aussi que des parties de la surface du tube 401 peuvent subir une érosion ou une attaque chimique sélective. 

  
 <EMI ID=78.1> 

  
fractaire et d'attaque chimique est schématiquement représenté sur la figure 16 et il comprend un premier dispositif 601

  
de dosage d'agent réfractaire de dépôt. ayant une réserve

  
602 de gaz carboné reliée à une canalisation 603 de dosage

  
de gaz carboné. Cette canalisation comprend une soupape d'arrêt 603 reliée à une soupape 605 à pointeau et à un débitmètre 606. Une première canalisation 608 d'alimentation relie la canalisation 603 à une canalisation 607 d'alimentation en gaz de mélange.

  
Un second dispositif 610 de dosage d'agent réfractaire de dépôt comprend une réserve 611 de véhicule gazeux reliée à une canalisation 612 de dosage de véhicule gazeux

  
 <EMI ID=79.1> 

  
pointeau et un débitmètre 6i5. La canalisation 612 est reliée à un tube 616 de barbotage placé dans un réservoir 617 contenant une solution d'un composé volatil contenant un mé-

  
 <EMI ID=80.1> 

  
commande 618 qui détecte la température du réservoir à laide d'un thermocouple 619 et échauffe le réservoir le cas échéant à l'aide d'une gaine 620 de chauffage électrique.

  
Une extrémité 621 de sortie du tube 616 est immergée dans la solution du réservoir 617. Une sortie 622 du réservoir 617 est reliée à une seconde canalisation 623 d'alimentation

  
qui part du réservoir 617 en un point qui se trouve au-dessus de :la surface de la solution. La seconde canalisation 623

  
est aussi reliée à la canalisation 607.

  
Dans un dispositif 625 de dosage d'agent d'attaque

  
chimique, une réserve 626 d'un tel agent est reliée à une canalisation 627 de dosage d'un tel agent qui comprend er.

  
 <EMI ID=81.1> 

  
et un débitmètre 630. Une troisième canalisation 631 d'alimentation reliée à la canalisation 607 est aussi reliée à

  
la canalisation 627.

  
Les trois canalisations 608, 623 et 631 alimentent toutes la canalisation 607 qui parvient à un raccord en T
632. Une première canalisation 637 comprend une première soupape 634 et elle est reliée à une première entrée d'un dis-

  
 <EMI ID=82.1>  canalisation dérivée 636 comprend une seconde soupape 637 et elle est reliée à une première entrée d'un distributeur
638 de mélange avec un gaz de balayage.

  
Une réserve 640 de fluide inerte est reliée à une canalisation 641 de dosage de fluide inerte qui comprend une soupape d'arrêt 642, une soupape à pointeau 643 et un débitmètre 644 relié à une seconde entrée du distributeur 635.

  
Une sortie de celui-ci est reliée à une canalisation 645 qui est elle-même reliée aux entrées 408 et 409 du récipient sous pression afin que du fluide inerte pénètre dans la chambre 406. Un manomètre 646 est relié à la canalisation
645 et communique avec la chambre 406 afin qu'il donne la pression du fluide inerte dans cette chambre. Une soupape
647 de sortie de la chambre sous pression est aussi reliée

  
à la canalisation 645 et permet l'évacuation du fluide de la chambre 406.

  
Une réserve 648 de gaz de balayage est reliée à une canalisation 649 de dosage qui comprend une soupape d'arrêt 650, une soupape à pointeau 651 et un débitmètre 652 qui est relié à une seconde entrée du distributeur 638. Une sortie du distributeur 638 est reliée à une canalisation 653 d'alimentation en gaz de balayage qui est elle-même -reliée

  
 <EMI ID=83.1> 

  
tionnelle du réacteur.

  
Comme représenté sur la figure 7D, une soupape
655 de fermeture de la sortie du tube de réaction est fixée à la seconde section 520 du refroidisseur 511 par des brides 555 et 656.

  
Lorsque le réacteur fonctionne, une différence de pressions doit être maintenue entre le fluide inerte de la chambre 406 et le gaz du tube 401 afin que le fluide inerte s'écoule uniformément en direction radiale vers l'intérieur à travers la paroi poreux-? du tube 401. Il est ainsi avantageux que l'étoffe du tube 401 soit suffisamment rigide pour que la différence de pressions puisse être maintenue sans affaissement vers l'intérieur du tube 401. Ainsi, on

  
 <EMI ID=84.1> 

  
bone pyrolytique peut être déposé sur des parties de la matière réfractaire fibreuse du tube 401, à l'intérieur du corps noir, afin que la rigidité ou la stabilité dimensionnelle de l'étoffe soit améliorée.

  
lors du dépôt d'un tel revêtement, la soupape 655 de fermeture de la sortie du réacteur est fermée et le tube'
401 est porté à environ 1900[deg.]C. Ensuite, la soupape 650

  
de la canalisation 649 est ouverte, la soupape 642 de la canalisation 641 est fermée et la soupape 647 est ouverte si bien que le gaz de balayage circule à l'intérieur du

  
 <EMI ID=85.1> 

  
parci poreuse du tube 401 dans la chambre 406 et enfin par les entrées 408 et 409 et la soupape 647. Le tube 401 a

  
donc tendance à se dilater à son diamètre maximal. Ensuite, la soupape 604 de la canalisation 603 est ouverte. Les soupapes 605 et 651 à pointeau sont réglées afin qu'elles déterminent les débits de gaz carboné et de gaz de balayage respectivement aux valeurs convenables indiquées par les débitmètres 606 et 652. La soupape 634 est fermée et la soupape 637 ouverte afin que le gaz carbone circule dans la canalisation 608, la canalisation 607, le raccord 636, la canalisation 636 et le distributeur 638, le gaz se mélangeant alors au gaz de balayage et parvenant à l'intérieur du tube

  
 <EMI ID=86.1> 

  
Le gaz carboné se dissocie lorsqu'il vient au contact de surfaces chauffées et dépose un revêtement de graphite pyrolytique. Ainsi, du graphite pyrolytique se dépose de façon générale sur les parties du tube 401, des éléments 302

  
et du blindage 410 qui se trouvent à l'intérieur de la cavité formant le corps noir.

  
Comme la partie du tube 401 qui se trouve dans la zone 411 est à l'extérieur du corps noir et ne peut donc pas être chauffée commodément à des températures supérieures à

  
la température de décomposition du gaz carboné, une toile 450 en acier inoxydable représentée sur les figures 7A et 7B empêche l'affaissement vers l'intérieur du tube souple 401 lorsque le fluide inerte exerce une pression différentielle, mais on constate qu'une augmentation de la tension appliquée à l'étoffe poreuse donne le même résultat.

  
Le diamètre des pores de la paroi du tube peut être réduit ou agrandi lorsque le réacteur fonctionne, par mélange d'un agent réfractaire de dépôt ou d'un agent d'attaque chimique avec le fluide inerte, afin que le débit de ce fluide à travers les parois du tube 401 soit réglé. La diffé- '  rence de pressions entre la chambre 406 et la zone réactionnelle peut être contrôlée à l'aide des manomètres 646 et

  
654 et le débit de fluide inerte à travers la paroi peut

  
 <EMI ID=87.1> 

  
Lorsque la différence de pressions devient trop faible pour le débit voulu de gaz inerte de protection, le diamètre des pores de la paroi peut être réduit par ouverture de la soupape 604 et réglage de la soupape 605 afin que le gaz carboné de la réserve 602 circule dans la canalisation 603. La soupape 637 est fermée et la soupape 634 est ouverte afin que le gaz carboné parvienne dans le distributeur 635 puis dans la chambre 406 par la canalisation
645 et les entrées 408 et 409. La soupape 647 reste fermée et la soupape 655 reste ouverte lors du fonctionnement normal du réacteur. Le gaz carboné se dissocié au contact des surfaces chaudes dans le réacteur. Ainsi, le gaz carboné circule dans les pores de l'étoffé formant la paroi du tube 401 et se dissocie en déposant un revêtement de graphite pyrolytique qui réduit le diamètre des pores.

   Comme la différence de pressions de part et d'autre de la paroi du tube

  
 <EMI ID=88.1> 

  
ductior. de porosité du tube peut être contrôlée avec les manomètres 654 et 646 et le débitmètre 644 lors du dépôt du graphite. Lorsque la pression différentielle dépasse une valeur prédéterminée, la croissance du revêtement de graphite peut être interrompue par fermeture de la soupape 604 de

  
la canalisation 603. L'ensemble de l'opération de réduction de diamètre des pores dans la paroi peut être réalisé sans interruption du fonctionnement du réacteur.

  
Inversement, l'augmentation du diamètre dss pores du tube 401 peut être nécessaire. Dans ce cas, un agent d'attaque chimique tel que de la vapeur d'eau ou de l'oxygène moléculaire provenant de la réserve 626 est mélangé au fluide inerte par commande de la soupape 628, réglage de la soupape
629 de la canalisation 627, fermeture de la soupape 637 et ouverture de la soupape 634. L'agent d'attaque chimique se mélange au fluide inerte dans le distributeur 635 et s'écoule dans la chambre 406 par les entrées 408 et 409. L'agent  attaque les surfaces chaudes au contact desquelles il se

  
trouve et accroît le diamètre des pores de la partie chauffée du tube 401&#65533; Le courant d'agent d'attaque chimique peut être maintenu jusqu'à ce que les manomètres 654 et 646 indiquent une différence de pressions suffisamment faible au niveau du tube 401 pour le débit de gaz inerte contrôlé par le débitmètre 644. L'opération peut être réalisée lors du fonctionnement du réacteur, de la même manière que la réduction du diamètre des pores par le gaz carboné.

  
Dans certaines applications, l'utilisation comme fluide inerte de vapeur d'eau ou d'une autre matière qui réagit chimiquement avec les matières traitées peut être avantageuse. La corrosion des matières du réacteur peut être évitée ou au moins retardée par dépôt d'un revêtement d'un oxyde réfractaire, tel que l'oxyde de thorium, de magnésium, de zinc, d'aluminium ou de zirconium, sur les parties du tube 401, des éléments 302 de chauffage et du blindage thermique 410 qui sont au contact du fluide inerte et qui sont

  
 <EMI ID=89.1> 

  
réfractaire, un agent réfractaire de dépôt qui est un composé volatil contenant un métal tel que le chlorure de méthylmagnésium, l' éthylure de magnésium ou le n-amyloxyde de zirconium peut être utilisé. Le chlorure de méthylmagnésium par exemple se décompose sur une surface chauffée à 593[deg.]C environ et laisse un revêtement de magnésium métallique. Celuici, lorsqu'i1 est chaud, s'oxyde ensuite lors de l'introduction de vapeur d'eau ou d'oxygène moléculaire dans la

  
 <EMI ID=90.1> 

  
magnésium se décomposent tous deux en général sur les surfaces chauffées avec formation d'oxyde de zirconium ou d'oxy-de de magnésium respectivement.

  
On se réfère maintenant à la figure 16 qui indique que le composé volatil contenant un métal peut être introduit dans la chambre 406 par circulation d'un véhicule gazeux de la réserve 611 dans la canalisation 612, après ouverture de la soupape 613. La soupape 614 règle le débit de véhicule gazeux à la valeur convenable indiquée par le débitmètre 615.

  
Le réservoir 617 contient par exemple une solution du com-.

  
 <EMI ID=91.1> 

  
tétrahydrofuranne. Le véhicule gazeux passe par le tube 616 de barbotage et dans la solution du réservoir 617. La soupape 637 reste fermée et la soupape 634 reste ouverte afin que le véhicule gazeux, les vapeurs de solvant et les vapeurs du composé contenant le métal soient dirigés succes-

  
 <EMI ID=92.1> 

  
623, 607 et 633 et le distributeur 635, toutes ces matières se mélangeant au fluide inerte et parvenant dans la cham-

  
 <EMI ID=93.1> 

  
Le composé volatil se décompose au contact des surfaces chaudes dans le réacteur. Lorsqu'il se décompose en formant un métal pur, l'oxygène ou de la vapeur d'eau pénètre ensuite dans la chambre 406 et provoque la formation de l'oxyde.

  
G, On considère maintenant les dispositifs de réglage des divers paramètres.

  
La figure 17 représente un dispositif 700 de réglage de la température du réacteur. Les éléments 302a, 302b et 302c de chauffage sont schématiquement représentés dans un circuit en étoile, une extrémité de chaque élément étant reliée au point central 701 et l'autre à une branche 702a, 702b ou
702c d'une alimentation triphasée 702. Le point 701 de connexion correspond à l'anneau de connexion triphasée 319 de la figure 7C. L'alimentation 702 est reliée à la sortie 703 de courant d'une commande 704 qui est elle-même reliée à une alimentation triphasée principale 705 et à un circuit 706 de déclenchement. L'alimentation principale 705 fournit un courant de chauffage du réacteur avantageusement à 440 V.

   Un radiomètre 708 placé dans le canal 441 de la figure 7B est focalisé sur l'élément 302c et crée un signal, en général exprimé en millivolts, correspondant à la température de l'élément de chauffage. Un convertisseur tension-intensité
709 amplifie le signal du radiomètre et le transforme en un courant électrique. Une commande 707 de point de consi-

  
 <EMI ID=94.1> 

  
reliée à un calculateur non représenté et un enregistreur
710 donnant un enregistrement permanent de la température . mesurée par le radiomètre 708 sont tous reliés au convertisseur 709. Une ligne 713 de signaux d'entrée relie une

  
entrée 711 de signaux de la commande 707 à un calculateur non représenté. Des ampèremètres 750a, 750b et 750c sont montés dans les trois branches 702a, 702b et 702c et mesurent le courant transmis aux éléments 302a à 302c, et les volt-

  
 <EMI ID=95.1> 

  
donnent les tensions aux bornes des éléments de chauffage.

  
L'énergie dissipée dans ceux-ci et la résistance électrique de ceux-ci peuvent être calculées d'après les mesures de tension et d'intensité. La connaissance de la résistance électrique de chaque élément de chauffage donne des informations sur son intégrité physique car? lors de l'érosion de l'élément de chauffage, sa résistance électrique augmente.. 

  
La figure 18 est un graphique représentant les variations de la résistance électrique laminaire d'un échantillon d'étoffe de graphite (étoffe de graphite WCA de

  
Union Carbide Corporation) en fonction de la température

  
de l'étoffe, indiquée en abscisses. L'étoffe a été rendue rigide par du graphite pyrolytique, par chauffage et exposition à une atmosphère de gaz carboné, en général suivant

  
le procédé décrit précédemment. Les ordonnées représentent

  
la résistance laminaire en ohms par carré car on sait que

  
la résistance mesurée entre les bords opposés de carrés d'une matière résistive d'épaisseur donnée ne dépend pas

  
des dimensions du carré. Ainsi, la résistance à une température particulière d'un élément de chauffage formé d'une seule bande rectangulaire de l'étoffe WCA peut être déterminée par considération de la séparation de la bande en carrés d'étoffe montés en série. Par exemple, la résistance d'une bande de 152,4 x 1295,4 mm à 1371&#65533;C, mesurée entre les côtés de 152,4 mm, est obtenue par multiplication par 1295,4/152,4 de 0,123 il qui est la résistance laminaire à 1371[deg.]C indiquée d'après la figure 18. La résistance d'un élément de chauffage ayant plusieurs couches d'étoffé de même dimension et donc de même résistance est obtenue par division de la résistance d'une seule couche par le nombre de couches.

   Par raison de commodité, les résistances laminaires calculées en ohms par carré pour les échantillons d'étoffe de graphite WCA comprenant 2, 3 et 4 couches sont aussi portées sur la figure 18.

  
Lors du fonctionnement, lorsque la commande 707 a été fixée à une température de consigne, manuellement ou

  
par un calculateur, elle compare celle-ci à la température mesurée de l'électrode 302c et transmet un lignai d'erreur

  
qui dépend de la différence algébrique entre les températures mesurée et de consigne. La commande 707 règle le circuit 706 de déclenchement qui, en fonction du signal d'erreur, provoque l'augmentation ou la réduction de la quantité transmise aux éléments de chauffage par la commande
704 afin que l'amplitude du signal d'erreur soit réduite le cas échéant et que la température de l'élément 302c se rapproche de la température de consigne. Comme l'élément
302c se trouve dans la cavité entourée par le blindage thermique 410, sa température est en général représentative de celle des surfaces de la cavité. Cependant, des radiomètres focalisés sur d'autres surfaces du corps noir peuvent être utilisés pour le réglage de la température.

  
La figure 19 indique que, en plus de la température, d'autres paramètres peuvent être régulés par des circuits de réglage à réaction, comprenant par exemple un circuit 714 de régulation du débit du réactif liquide principal comprenant une réserve 715 communiquant avec un circuit
716 de dosage par une canalisation 717 d'alimentation. Le circuit 716 règle le débit du réactif principal et peut comprendre par exemple une pompe à vitesse variable et une commande de pompe ou une soupape à orifice variable et une commande de soupape. Une sortie 718 du circuit 716 est reliée à un transducteur 719 de débit qui crée un signal élec-trique 720 correspondant au débit du réactif principal. Une sortie 721 du transducteur 719 est reliée à la tuyauterie
215 d'entrée de réactif liquide principal.

   Un signal 722 du manomètre 654 et le signal 720 du transducteur 719 parviennent à deux entrées de signaux du circuit 716. Un signal du calculateur 723 est transmis à une troisième entrée du circuit 716.

  
Dans un mode de fonctionnement du circuit 714 de régulation du débit du réactif liquide principal, le calculateur 723 transmet à la fois une valeur. prédéterminée du débit du réactif principal et une limite supérieure de la pression dans la zone réactionnelle au circuit 716 qui compare, le débit prédéterminé au débit mesuré par le transducteur 719 et règle le débit afin ou 'il se rapproche de la valeur choisie pourvu cependant que la pression de la zone réactionnelle soit inférieure à la limite supérieure prescrite. Lorsque cette pression dépasse la limite supérieure, le circuit 716 de dosage réduit la pression par réduction du débit du réactif principal.

  
Un circuit 724 de régulation du débit d'un réactif liquide secondaire forme un autre circuit de commande à réaction qui comprend une réserve 725 communiquant avec un circuit 726 de dosage par une canalisation 727 d'alimentation. Le circuit 726 peut être du type décrit pour le circuit 716. Une sortie 728 du circuit 726 est reliée à un transducteur 729 de débit qui crée un signal correspondant au débit du réactif secondaire. Une sortie 731 du transducteur 729 est reliée à l'entrée 221 de réactif secondaire. Un signal 722 du manomètre 654 et un signal 730 du trans-

  
 <EMI ID=96.1> 

  
726, et un signal du calculateur 723 parvient à une troisième entrée de ce circuit. Le dispositif 724 peut fonc-

  
tionner comme décrit pour le dispositif 714.

  
Dans un circuit 734 de régulation de débit de fluide inerte, une sortie de la réserve 640 de fluide inerte est reliée à la soupape 643 qui est elle-même reliée à la soupape d'arrêt 642. Cette dernière est reliée à un trans-

  
 <EMI ID=97.1>  transducteur 735 parvient à une première entrée d'une commande 737 de soupape à pointeau. Une seconde entrée de la commande 737 est reliée au calculateur 723 et une troisième entrée au manomètre 646. L'ouverture de la soupape 643 peut être réglée par la commande 637. Le fluide inerte provenant du transducteur 735 parvient aux entrées 408 et 409

  
du réacteur. Par raison de commodité, la vanne 647, le débitmètre 644 et le distributeur 635 de la figure 16 ne sont

  
pas représentés sur la figure 19, et le transducteur 735 de la figure 19 n'est pas représenté sur la figure 16.

  
Lors du fonctionnement, la soupape 642 est ouverte et permet le passage du fluide inerte dans le transducteur
735 et les entrées 408 et 409. La commande 737 compare le signal de débit du transducteur 735 à un débit spécifié

  
par le calculateur 723 et règle la soupape 643 en conséquence pourvu cependant que la pression détectée par la manomètre
646 ne dépasse pas une valeur supérieure spécifiée par le cal culateur 723. Lorsque la pression est excessive, la commande 737 réduit le débit et réduit ainsi la pression.

  
Un dispositif 700 de réglage de la température du

  
 <EMI ID=98.1> 

  
quement sur la figure 19 comprend une commande 738 de température qui comprend une commande 704 d'énergie, un circuit
706 de déclenchement, une commande 707 de point de consigne, un convertisseur 709, un enregistreur 700 et des ampèremètres et voltmètres 750 et 751, ces éléments étant représentés sur la figure 17. Le radiomètre 708 (non représenté sur la figure 19) est logé dans le canal 441 et relié à la commande 738. L'alimentation 702 transmet l'énergie 703 provenant de la commande 738 aux éléments 302 (non représentés sur la figure 19) par les électrodes 309. Ainsi, la quantité d'énergie électrique transmise à la sortie 703 détermine

  
la température du tube 401. L'entrée 711 de signaux de commande et une sortie de la commande 738 sont reliées au calculateur 723 par des lignes 713 et 712 respectivement.

  
Un dispositif 740 d'échantillonnage des produits du réacteur, relié à une sortie 741 placée près de la soupape 655t transfère à des intervalles prédéterminés des échantillons des produits de la réaction à une entrée 742 d'un chromatographe 743 en phase gazeuse. Un signal électrique d'une sortie 744 du chromatographe 743 varie lorsque la composition chimique des échantillons varie. Ainsi, le chromatographe 743 et le dispositif 740 peuvent créer un signal correspondant à la concentration en éthylène lors de la pyrolyse partielle d'un hydrocarbure.

  
Les signaux du chromatographe 743 parviennent à un

  
 <EMI ID=99.1> 

  
ci est reliée à des transducteurs de paramètre par une ligne commune 746 de données qui comprend des lignes de signaux reliées aux transducteurs 719, 729 et 735, aux manomètres 646 et 654, à la commande 738 et au chromatographe 743. D'autres transducteurs peuvent être reliés à la ligne commune
746 le cas échéant. Une sortie 747 du calculateur 723 est reliée à une ligne commune 748 de commande qui comprend des lignes de signaux reliées aux circuits 716 et 726 et aux commandes 738 et 737.

   Le calculateur 723 peut être un calculateur numérique et peut comprendre un convertisseur analogique-numérique transformant les signaux analogiques des transducteurs en valeurs numériques destinées au calculateur, un convertisseur numérique-analogique destiné à transformer les signaux numériques du calculateur en signaux analogiques de commande, et un multiplexeur de commande des lignes de signaux des lignes communes 746 et 748.

  
Selon l'invention, au cours d'une opération, le calculateur 723 peut spécifier et contrôler des paramètres

  
à l'aide de signaux transmis par les lignes communes 748 et

  
746. Ainsi, le calculateur 723 peut superviser le fonctionnement du réacteur afin que les paramètres restent dans des plages déterminées. En outre, le calculateur peut être programmé afin qu'il recherche les conditions optimales de fonctionnement pour une opération particulière par variation systématique des paramètres et contrôle de la sortie du réacteur avec le chromatographe 743. Ainsi, le calculateur peut être programmé afin qu'il détermine les températures du réacteur et les débits de charge qui rendent maximale la concentration de l'éthylène pour une charge particulière d'hy-drocarbures, à la sortie du réacteur. Le calcalateur 723 peut aussi comprendre des circuits de commande à réaction, par exemple un circuit de commande des produits Fractionnels

  
 <EMI ID=100.1> 

  
dtéchantillonnage, le chromatographe 743, la commande 738 et l'alimentation 702 reliée aux éléments 302. Dans une telle commande, le calculateur compare la composition chimique des échantillons des produits réactionnels retirés à une composi-

  
 <EMI ID=101.1> 

  
747, ce signal correspondant aux déviations ou écarts de la composition chimique des échantillons. La sortie 747 est reliée à l'entrée 711 de la commande de la température du réacteur afin que cette température puisse varier en fonction des variations du signal du calculateur, avec réduction des écarts de la composition chimique des produits réactionnels.

  
D'autres paramètres tels que des débits de réactifs particuliers et la pression dans la zone réactionnelle, peuvent être réglés par réaction.

  
Les réactions chimiques à température élevée réalisées selon l'invention nécessitent l'utilisation d'une gaine ou protection annulaire de fluide inerte sensiblement transparente aux radiations. La gaine ou enveloppe a une longueur axiale importante. Cette gaine annulaire peut être créée sensiblement parallèlement à l'axe, ou sensiblement perpendiculairement à son axe, vers l'intérieur de la surface circonférentielle externe.

  
Dans le premier cas, comme décrit dans le premier mode de réalisation de réacteur, le fluide de la gaine doit

  
être maintenu sous forme d'un courant laminaire empêchant le mélange avec le courant de réactif. Ce critère impose certaines limites à la longueur axiale de la gaine étant donné l'écoulement laminaire, et l'intégrité de la protection ne peut pas être maintenue sur des longueurs indéfinies en aval, notamment lorsqu'une réaction particulièrement violente est prévue. Ainsi, un tel procédé de création de la gaine convient surtout aux applications de laboratoire et à petite échelle.

  
Dans le dernier cas décrit précédemment, concer-

  
 <EMI ID=102.1>  tion, l'intégrité de la gaine ou protection fluide est indépendante de considérations d'écoulement et peut être maintenue sur une distance axiale bien supérieure à celle qu'on obtient dans le cas d'une protection laminaire injectée parallèlement à l'axe. Le critère essentiel est le maintien d'un courant de fluide inerte à une pression supérieure à celle du courant de réactif afin que les réactifs ne puissent pas traverser la protection fluide ou ne plus être confiné? par la gaine.

  
Lorsque la gaine ou protection a été créée, un réactif au freins passe au centre suivant un trajet prédéterminé qui coïncide pratiquement avec l'axe de la gaine.

  
Celle-ci confine les réactifs à l'intérieur et hors du contact des surfaces de la chambre du réacteur.

  
Enfin, des radiations très intenses sont transmises au centre de la gaine et coïncident avec une partie au moins du trajet prédéterminé des réactifs. Ces radiations peuvent être dirigées en un point au moins du trajet des réactifs comme dans le premier ou le troisième mode de réalisation,

  
ou sur une longueur finie de ce trajet comme dans le second et le quatrième mode de réalisation. Dans tous les cas, une quantité suffisante de radiations est absorbée dans la partie centrale pour que la température des réactifs atteigne la valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique voulue.

  
Lorsque les réactifs n'absorbent pas eux-mêmes les radiations, une matière auxiliaire absorbante peut être introduite le long du trajet des réactifs, avantageusement avant direction des radiations dans la partie centrale. La matière auxiliaire absorbe alors suffisamment de radiations pour que la température dans la partie centrale atteigne la valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique

  
voulue. Comme indiqué précédemment, lorsque la réaction prévue est telle que les réactifs transparents créent au moins un produit abattant les radiations, la matière auxiliaire peut être désactivée après déclenchement de la réaction.

  
Le procédé considéré peut comprendre de plus le refroidissement des produits réactionnels et des réactifs et/ou  <EMI ID=103.1> 

  
tion voulue. Le but de cette opération est l'interruption de la réaction voulue et la suppression de toute réaction indésirable. Les produits, matières auxiliaires et réactifs restants peuvent être refroidis avantageusement et efficacement par transfert radiatif à une surface froide absorbant les radiations.

  
On considère maintenant la mise en oeuvre des ré-. acteurs à paroi protégée par un fluide. Les réacteurs selon l'invention peuvent être utilisés pour pratiquement toutes réactionschimiquesà température élevée, qui souvent ont été considérées comme impossibles en pratique ou seulement théo-

  
 <EMI ID=104.1> 

  
sation de tels réacteurs dans une réaction chimique particulière à température élevée est que la réaction doit être thermodynamiquement possible dans les conditions considérées.

  
Lors de l'utilisation de ces réacteurs, les réactions chimiques considérées peuvent être réalisées à des températures pouvant atteindre environ 3315[deg.]C, par (1) création à l'intérieur du tube poreux du réacteur d'une gaine tubulaire en fluide inerte transparent pratiquement aux radiations et formant une protection de la surface interne du tube du réacteur, la gaine annulaire ayant une longueur axiale importante et

  
sa partie interne délimitant une chambre réactionnelle, (2) circulation dtau moins un réactif (à l'état solide, liquide ou gazeux) dans la chambre de réaction suivant un trajet prédéterminé coïncidant pratiquement avec l'axe longitudinal de la gaine, les réactifs étant confinés dans la chambre de

  
réaction, (3) direction de radiations très intenses dans la chambre réactionnelle afin quelles coïncident avec une partie au moins du trajet prédéterminé des réactifs, une quantité suffisante de radiations étant absorbée dans la chambre pour que la température des réactifs atteigne la valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue.

  
Parmi les réactions qui peuvent être mises en oeuvre dans les réacteurs selon l'inventiez, on peut citer la dis sociation des hydrocarbures et des matières hydrocarbonées  <EMI ID=105.1> 

  
gène et noir de carbone, le reformage à la vapeur du charbon, des fractions de pétrole, du schiste bitumineux, des sables asphaltiques, du lignite et d'autres charges carbonées ou hydrocarbonées sous forme de mélanges de gaz de synthèse, les procédés pouvant aussi comprendre l'utilisation éventuelle d'un ou plusieurs carbonates minéraux (tels que le calcaire ou la dolomie) ou oxydes minéraux qui réagissent chimiquement avec les impuretés contenant du soufre qui peuvent ainsi être retirées des mélanges formés de gaz de synthèse, la dissociation partielle des matières hydrocarbonées et des hydrocarbures en composés à poids moléculaire plus faible, la pyrolyse partielle des hydrocarbures saturés en hydrocarbures insaturés tels que l'éthylène, le propylène et l'acétylène,

   la conversion des déchets organiques tels que les boues des eaux usées ou les sous-produits contenant la lignine en gaz combustibles, la désulfuration totale ou partielle des charges hydrocarbonées contenant du soufre, la réduction des minerais ou des composés organiques à une valence plus faible à l'aide d'hydrogène, de carbone, de gaz de synthèse ou d'un autre agent réducteur, et la réaction totale ou partielle d'un élément ou composé minéral avec une matière carbonée afin

  
que le carbure minéral correspondant soit formé.

  
Le cas échéant, un ou plusieurs catalyseurs peuvent être ajoutés dans ces réactions chimiques à température élevée afin qu'ils accélèrent la réaction ou en changent le cours

  
vers une séquence voulue. Lorsque le procédé met en oeuvre des réactifs carbonés ou hydrocarbonés, l'addition d'un catalyseur convenable au système peut favoriser la formation de radicaux libres, d'ions carbonium ou de carbanions influençant le cours de la réaction.

  
Evidemment, un seul jeu de conditions de fonctionnement n'est pas optimal ou convenable pour toutes les réactions qui peuvent être mises en oeuvre dans le réacteur. Les conditions de fonctionnement telles que les températures, les pressions, les débits de charge, le temps de séjour dans le tube du réacteur et les vitesses de refroidissement peuvent varier en fonction de la réaction particulière mise en oeuvre. Par exemple, parmi les paramètres qui ont une influence sur les produits de la pyrolyse d'un hydrocarbure, on peut citer la température de chauffage de l'hydrocarbure et le temps de maintien à cette température. On sait par exemple que le méthar doit être chauffé à 1232[deg.]C environ afin qu'il forme de l'acétylène. La formation d'éthylène à partir d'éthane commence

  
à une température relativement basse, de l'ordre de 830[deg.]C.

  
Dans un exemple de pyrolyse d'hydrocarbures, de l'acétylène, de l'éthylène, de l'hydrogène, du noir de carbone et des huiles d'hydrocarbures sont formés. Les temps de réaction

  
de l'ordre d'une milliseconde rendent en général maximal

  
le rendement en acétylène, puisque les réactions de durée supérieure à 1 milliseconde favorisent en général la production de l'éthylène et d'autres produits au détriment de l'acétylène, alors que les temps de réaction inférieurs à une milliseconde réduisent en général le rendement en éthylène et en acétylène à la fois. Les températures très éle-

  
 <EMI ID=106.1> 

  
production de noir de carboné et d'hydrogène au détriment

  
de l'acétylène et de l'éthylène. Les temps de réaction dans les réacteurs de l'invention peuvent être réduits par raccourcissement du tube du réacteur et par augmentation du débit des réactifs introduits dans le tube. Pour des temps très courts de réaction, le mélange d'une matière auxiliaire absorbant les radiations telle que le noir de carbone avec

  
les réactifs peut être avantageux afin que le couplage entre le courant de réactifs et les radiations provenant de la paroi du tube soit favorisé et facilite ainsi le chauffage ra-

  
pide des réactifs.

  
On considère maintenant des exemples de mise en oeuvre de diverses réactions chimiques à température élevée, dans des réacteurs à paroi protégée par un fluide selon l'invention. Dans tous ces exemples, le réacteur à température élevée et à paroi protégée par un fluide, représenté sur les figures 2A à 6, est utilisé pour la mise en'oeuvre de la réaction particulière. Le tube 61 du réacteur est un tube en graphite poreux de 91,4 cm de longueur, ayant un diamètre interne de 7,6 cm et un diamètre externe de 10,2 cm, le rayon moyen des pores étant de 20 microns. Le tube poreux est logé dans un récipient 70 sous pression en acier de 25,4 cm de diamètre. Le tube 61 est chauffé par des électrodes 100a à
100f de carbone placées dans la chambre 85. Le blindage thermique 120 lui aussi placé dans la chambre 85 est en molybdène.

  
Un collier 125 refroidi par de l'eau est placé près de l'extrémité de sortie du tube 61 et refroidit les produits ré-

  
 <EMI ID=107.1> 

  
continue de chaque exemple pendant un temps variable, on inspecte le tube 61 pour déterminer la présence d'une accumulation de noir de carbone ou analogue. On n'en découvre jamai

  
EXEMPLE 1

  
Cet exemple concerne la dissociation thermique du méthane. On réalise une série d'essais destinés à déterminer l'efficacité du réacteur selon l'invention pour la dissociation thermique du gaz naturel avec des débits et des températures réactionnels variables. Au cours de tous les essais, on introduit de l'hydrogène dans la chambre 85 par l'entrée

  
83 et il circule à travers le tube 61 dans la chambre de réaction avec un débit constant de 141,5 1/mn. L'intensité du courant dans les électrodes 100a à 100f est régie;<1> afin que

  
 <EMI ID=108.1> 

  
duit dans le réacteur une petite quantité de noir de carbone par l'entrée 121 en même temps afin qu'il forme une matière auxiliaire absorbante destinée à déclencher la dissociation pyrolytique. Lorsque la dissociation a commencé, l'addition de noir supplémentaire n'est pas nécessaire pour l'entretien de la réaction. Une fumée dense et noire s'échappe de la sortie du tube et on constate qu'elle contient du noir de carbone et de l'hydrogène. Les particules de noir sont très fines et leur filtration est très difficile. La pulvérisation d'eau dans le courant effluent juste au-dessus de l'extrémité de sortie du tube 61 rend possible l'agglomération des particules de noir et leur rassemblement sur un filtre à poussière en étoffe. Le tableau qui suit indique le pourcentage de dissociation pour divers débits compris

  
 <EMI ID=109.1> 

  
comprise entre 1250 et 1871[deg.]C, la fraction de méthane dissocié étant déterminée par mesure de la conductibilité thermique des gaz effluents après filtration des particules de noir de carbone de l'échantillon.

TABLEAU 

  

 <EMI ID=110.1> 


  
EXEMPLE 2

  
Cet exemple concerne la dissociation thermique d'hydrocarbures liquides. On réalise une série d'essais pour déterminer l'efficacité du réacteur de l'invention pour la dissociation thermique des hydrocarbures liquides. Le gaz de protection est l'hydrogène ayant un débit constant de 141,5 1/mn. Les hydrocarbures liquides choisis pour la série d'essais

  
sont des distillats obtenus à partir de pétrole brut et comprenant du naphta (température d'ébullition 38 à 93[deg.]C),du kérosène et du carburant diesel (température d'ebullition

  
 <EMI ID=111.1> 

  
bullition supérieure à 316[deg.]C). Les résultats d'essais sont les suivants.

  
 <EMI ID=112.1> 

  
environ dans le tube 61 à raison de 0,19 1/on à l'entrée 121. La température du tube est maintenue à 1871[deg.]C. Le naphta pur passe dans le réacteur sans être affecté car il est apparem-ment transparent aux radiations thermiques provenant du tube incandescent. Le naphta est alore rendu opaque par mélange avec 0,1 &#65533; en poids de noir de carbone finement divisé. Lorsque ce mélange opaque pénètre dans le réactaur comme précédemment, le couplage des radiations thermiques est excellent. Du noir de carbone ét de l'hydrogène s'échappent de

  
la sortie du tube. L'analyse du gaz produit avec une cellule de conductibilité thermique indique qu'il contient plus de
98 moles % d'hydrogène, si bien que la dissociation est pratiquement complète.

  
B. KEROSENE-CARBURANT DIESEL. On mélange cette matière avec 0,1 % en poids de noir de carbone et on l'introduit dans le réacteur à raison de 0,19 1/mn. Le tube du ré-

  
 <EMI ID=113.1> 

  
de carbone et en hydrogène. Les mesures de conductibilité thermique indiquent que le gaz effluent contient plus de
98 moles % d'hydrogène,

  
C. GASOIL. On introduit du gasoil mélangé à du noir

  
 <EMI ID=114.1> 

  
le tube est maintenu à 1871 [deg.]C, le gasoil se dissocie en noir et en hydrogène, qui est lorsqu'il est séparé du noir, contient 98 moles % d'hydrogène pur, comme indiqué par les mesures de conductibilité thermique. Lorsque la température du tube est réduite à 1538[deg.]C, l'effluent du réacteur n'est plus une fumée noire et dense mais un brouillard gris léger indiquant que, à la plus faible température, le gasoil ne

  
se dissocie que partiellement sans doute en fractions d'hydrocarbures légers et en une petite quantité de carbone.

  
D. HUILE RESIDUELLE ET ASPHALTE. L'huile résiduele contenant l'asphalte, introduite dans le réacteur à raison de

  
 <EMI ID=115.1> 

  
par conductibilité thermique du constituant gazeux du courant effluent indique que celui-ci contient plus de 98 moles 96 d'hydrogène.

  
EXEMPLE 3

  
Cet exemple concerne la dissociation thermique du charbon. On analyse un échantillon de charbon gras de l'Utah  <EMI ID=116.1> 

  
cendres. On le pulvérise à une dimension particulaire inférieure à 0,29 mm et on l'introduit dans le réacteur à raison

  
 <EMI ID=117.1> 

  
noir de carbone, en produits gazeux et en coke léger.

  
Le noir de carbone diffère de celui de l'exemple 1 en ce que les particules sont suffisamment grosses pour pouvoir être filtrées dans addition d'eau. Le noir contient 8,63 % de cendres et 0,54 % de soufre, en poids. Le produit gazeux est un mélange d'hydrogène et d'azote (celui-ci provenant

  
de la protection gazeuse), ne contenant que 0,02 mole % de soufre, présent sous forme d'hydrogène sulfuré.

  
62 96 environ du poids de la matière de départ sont transformés en coke. Celui-ci 'est très léger et ouvert, sa densité étant seulement de 35 % de celle du charbon de départ.

  
Lorsqu'il est fraîchement préparé, le coke s'oxyde spontanément à l'air sous forme de cendres en moins de 12 h, indiquant ainsi que son activité superficielle est élevée. Lorque le coke reste à température ambiante pendant une nuit en atmosphère d'azote, il rie présente plus d'activité superficielle

  
et ne s'oxyde pas spontanément par exposition ultérieure à l'air. L'examen microscopique du corps,indique qu'il comprend des petits globules sphériques creux de substance vitreuse. Ltanalyse chimique indique que le coke contient 8,27 % en poids de cendres et 0,70 % en poids de soufre.

  
EXEMPLE 4

  
Cet exemple concerne le. reformage à la vapeur d'eau et la gazéification du charbon. On analyse un échantillon de charbon du Carbon County, Utah, Etats-Unis d'Amérique qui contient des cendres et une teneur élevée en calcaire, et on constate qu'il contient 0,60 % de soufre. On pulvérise le charbon à une dimension particulaire inférieure à 0,29 mm

  
et on l'introduit dans le réacteur à raison d'environ 4,74 kg/h, De la vapeur d'eau à 121nC pénètre simultanément dans le réacteur à raison de 9,08 kg/h. Le tube 61 est maintenu à

  
 <EMI ID=118.1>  une vapeur blanche et dense provenant de la sortie du réacteur. Il n'apparaît pas que du noir de carbone ou des résidus lourds ont été formés. On ne trouve pas de cendres ou d'autres matières solides dans la trémie qui se trouve juste sous la sortie du tube du réacteur, si bien que tout le résidu solide du charbon est entraîné dans le produit gazeux.

  
Les produits solides sont séparés du courant effluent par filtration et le gaz restant est séché avant analyse par un spectromètre de masse. Les résultats de l'analyse, compte non tenu de l'air sont les suivants (les concentrations étant données en moles %) : azote 0,051 %, oxyde de carbone 7,563 %, hydrogène sulfuré absent, bisul-

  
 <EMI ID=119.1> 

  
Le produit gazeux de cette réaction peut être utilisé

  
comme combustible. En outre, l'analyse n'indique aucun composé contenant du soufre,bien que le spectromètre de masse puisse détecter les composés du soufre à une concentration aussi faible que 10 ppm. Ainsi, pratiquement ia totalité

  
du soufre présent initialement dans le charbon a été entraînée dans les particules solides retirées de . l'effluent par filtration. 

  
EXEMPLE 5

  
Cet exemple concerne le reformage à la vapeur d'eau et la gazéification de schiste bitumineux. On pulvérise à une dimension particula.ire inférieure à 0,147 mm un échantillon de? schsite bitumineux Green River obtenu d'une source proche de Rifle, Colorado, Etats-Unis d'Amérique. On détermine la présence de diverses matières carbonées dans le schiste bitumineux de l'échantillon. Le chlorure de méthylène extrait à température ambiante 0,93 % en poids du schiste. On analyse l'échantillon par chauffage d'une partie à l'air et observation de la perte en poids en fonction de la température. Les résultats de l'analyse sont les suivants : 

  

 <EMI ID=120.1> 


  
Ces mesures indiquent que le schiste bitumineux contient 15 % en poids de matières organiques et 27,3 % en poids de calcai-

  
 <EMI ID=121.1> 

  
une matière siliceuse.

  
L'échantillon pulvérisé est introduit dans le réacteur à raison de 17,25 kg/h. Simultanément, de la vapeur d'eau pénètre dans le réacteur à raison de 9,08 kg/h environ.

  
La vapeur d'eau est à 121[deg.]C à l'entrée du réacteur. Le tube

  
 <EMI ID=122.1> 

  
la paroi poreuse à raison de 141,5 1/mn et constitue la protection gazeuse. Un courant de vapeur incolore s'échappe à la sortie du tube et a une température de 521[deg.]C juste au-dessous de la sortie du réacteur.

  
Des cendres solides sont aussi produites et tombent dans la trémie qui se trouve sous le tube. Les cendres contiennent essentiellement des perles fondues de verre ayant diverses couleurs. On analyse la matière pour déterminer la matière carbonée résiduelle par pulvérisation et détermination de la perte en poids en fonction du chauffage comme réalisé sur le schiste original. On n'observe pas de perte en poids lors du chauffage de 500 à 780[deg.]C, indiquant qu'il ne resté pas de matière organique du schiste original dans les cendres. On observe une perte en poids de 14 % lors du chauffage des

  
 <EMI ID=123.1> 

  
du carbonate de calcium de l'échantillon d'origine reste dans la cendre et qu'une partie de ce carbonate de calcium a subi uns décarboxylation au cours de la réaction. Le traitement

  
 <EMI ID=124.1> 

  
dégagement d'hydrogène sulfuré et d'anhydride carbonique, indiquant que le soufre qui peut être présent dans l'échantillon d'origine est au moins en partie présent dans les cendres.

  
Le constituant gazeux de l'effluent du réacteur est

  
 <EMI ID=125.1>   <EMI ID=126.1> 

  
d'acétylène, 0,39 % d'éthylène, 1, 24 % d'azote, 8, 70 % d'oxyde de carbone, 0,04 96 de divers hydrocarbures, 0,016 % d'anhydride carbonique, 0,016 % de benzène, 0,002 % de toluène et moins de 0,0005 % d'hydrogène sulfuré. Ce gaz peut être utilisé sous forme d'un combustible à faible teneur en soufre.

  
EXEMPLE 6

  
Cet exemple concerne le reformage à la vapeur et la gazéification des boues d'eaux usées. On analyse un échantillon de boues activées d'eaux usées provenant de déchets humains séchés mélangés avec un liant sous forme d'une argile siliceuse et pastille à une dimension particulaire d'environ 2 mm, et on constate qu'il contient, en pourcentage en poids,
33,21 % de carbone organique, 4,38 % d'hydrogène organique, 6,04 % d'azote organique, 0,23 % de soufre organique, 6,14 % d'eau et 50 % de résidu minéral.

  
On introduit la boue dans le réacteur à raison de
24,5 kg/h. On ajoute au total 11,35 kg. De la vapeur à 121[deg.]C pénètre simultanément dans le réacteur à raison de 25 kg/h, c'est-à-dire le double sensiblement du rapport stoechiométrique correspondant à la réaction du gaz à l'eau. De l'hydrogène est Injecté à travers la paroi poreuse à raison de
141,5 1/mn. La température du réacteur est maintenue à 2066[deg.]C.

  
Les produits réactionnels sont sous forme d'un brouillard dense et blanc et d'un résidu solide. Ce dernier recueilli dans un piège placé sous le tube, pèse 6,81 kg et

  
 <EMI ID=127.1> 

  
sition suivante (en pourcentage en poids) : carbone organique
12,88 %, hydrogène organique 1,69 %, azote organique 2,34 %, soufre organique 0,37 %, eau traces et résidu minéral 83 %.

  
On condense dans un piège à azote liquide une partie de l'effluent du réacteur. L'échantillon recueilli dans le piè-

  
ge est mis à température ambiante et on constate qu'il comprend une partie liquide et une partie gazeuse. La température d'ébullition du liquide est de 100[deg.]C, indiquant qu'il s'agit d'eau. Le constituant gazeux qui peut être utilisé comme combustible à faible teneur en soufre, est analysé au spectromètre de masse et au chromatographe en phase gazeuse et a la com- <EMI ID=128.1> 

  
EXEMPLE 7

  
Cet exemple concerne la pyrolyse partielle dtun gasoil.

  
Pour montrer l'utilisation du réacteur selon l'invention lors de la pyrolyse partielle des distillats de pétrole, on traite un lubrifiant léger ou gasoil. Ce distillât particulier de pétrole est caractérisé par la plage suivante de distillations:

  

 <EMI ID=129.1> 


  
On introduit le gasoil dans le tube du réacteur sous forme d'un brouillard par atomisation avec une buse de brumisage.

  
 <EMI ID=130.1> 

  
tion de la paroi fluide. En outre, l'hydrogène est introduit à l'extrémité d'entrée du tube du réacteur par l'entrée de gaz de balayage qui entraîne le brouillard dans le tube.

  
Le tube est initialement porté à 1871[deg.]C, 141,5 1/mn environ d'hydrogène pénétrant dans la chambre sous pression

  
 <EMI ID=131.1> 

  
environ pénétrant par l'entrée de gaz de balayage. Le gasoil est alors introduit dans le tube à raison de 0,95 1/mn environ, à l'aide de 141,5 1/mn d'hydrogène formant le gaz d'atomisation. La température du courant effluent juste au-dessous de la sortie du réacteur est fixée à 438[deg.]C environ par réduction  <EMI ID=132.1> 

  
on laisse au réacteur le temps de se stabiliser dans ces conditions.

  
Des échantillons du courant effluent recueillis par trois procédés, à savoir (1) par passage d'une partie du courant effluent dans un piège à azote liquide et rassemblement d'un échantillon par congélation, (2) par rassemblement

  
 <EMI ID=133.1> 

  
quide et (3) circulation d'une partie du courant dans un condenseur refroidi par de l'eau et rassemblement d'une fraction liquide, sont alors recueillis. La matière recueillie

  
 <EMI ID=134.1> 

  
et on rassemble alors des échantillons des phases liquide et . vapeur de cette matière à cette température.

  
Le liquide recueilli au-dessous du condenseur refroidi par de l'eau est caractérisé par les caractéristiques suivantes de distillation :

  

 <EMI ID=135.1> 


  
L'échantillon de la phase liquide recueilli à partir du piège à azote liquide est séché afin que l'eau en soit chassée et on ltanalyse ; on constate qu'il contient les matières suivantes : xylène, styrène, toluène, benzène, pentane, pentadiène, cyclopentadiène, butène, butadiène, propylène., méthylacétylène, méthylnaphtalène, naphtalène et des hydrocarbures de poids moléculaire plus élevé. Le constituant gazeux de la matière recueillie dans le piège à azote liquide est séché et analysé au spectromètre de masse et au chromatographe en phase gazeuse. Après correction tenant compte -e la présence d'air, on constate que deux échantillons du constituant gazeux ont la composition moyenne suivante (en moles %) :
hydrogène 88,23 %, méthane 4,62 %, éthylène 3,09 %, propylène 1,22 %, acétylène 0,55 &#65533;, éthane 0,41 %, butène 0,36 %, ben-

  
 <EMI ID=136.1> 

  
toluène 0,02 %.

  
EXEMPLE 8

  
Cet exemple concerne le reformage partiel à la vapeur d'eau d'un gasoil. Un gasoil identique à celui de l'exemple 7 subit un reformage partiel à la vapeur dans le réacteur au cours de deux essais sensiblement identiques. Dans chacun des essais, le gasoil est introduit dans le réacteur sous forme d'un brouillard par atomisation par une buse. L'hydrogène forme la protection gazeuse, le gaz de balayage et

  
 <EMI ID=137.1> 

  
de ces fonctions.

  
Au cours des deux essais, le tube est initialement chauffé à 1816[deg.]C et l'hydrogène pénètre par l'entrée de gaz de balayage et dans la chambre sous pression avec les débits qui doivent être utilisés sensiblement. Le gasoil est alors introduit dans le réacteur à raison de 0,95 l/mn environ avec de la vapeur d'eau à raison de 1,82 kg/mn environ, correspondant au rapport molaire carbone/vapeur d'eau d'environ 1,0/1,6. Etant donné la charge thermique du gasoil et de la vapeur d'eau, la température du réacteur tombe à 1593[deg.]C. La température du courant effluent juste au-dessous de la sortie est d'environ 454[deg.]C. On recueille des échantillons et on les traite comme décrit dans l'exemple 7.

  
Le liquide recueilli sous le condenseur refroidi

  
par l'eau dans le premier essai a les caractéristiques suivantes de distillation : 

  

 <EMI ID=138.1> 


  
Dans le second essai, un échantillon du constituant liquide recueilli dans le piège à azote liquide peut atteindre 10[deg.]C et on le sèche pour retirer l'eau avant analyse qualitative.

  
On constate que l'échantillon contient les matières suivantes :
toluène, benzène, pentène, pentadiène, cyclopentadiène, butène, butadiène, naphtalène, xylène, styrène ainsi que des hydrocarbures de poids moléculaire plus élevé. La partie de l'échantillon d'origine provenant du piège à azote liquide qui est volatile à 10[deg.]C subit un séchage et une analyse au chromatographe en phase gazeuse et au spectromètre de masse

  
 <EMI ID=139.1> 

  
dride carbonique 0,37 %, butane 0,25 %, méthylpentadiène 0,25 %, cyclohexane 0,13 % et toluène 0,04 %.

  
EXEMPLE 9

  
Cet exemple concerne la dissociation thermique de la sciure. On dissocie thermiquement de la sciure qui est un sous-produit contenant de la lignine dans le tube 61 à
1871[deg.]C, avec introduction d'hydrogène sous pression à tra-

  
 <EMI ID=140.1> 

  
re pénètre dans le réacteur à raison d'environ 27,7 kg/h. Les produits de la pyrolyse sont sous forme de noir de carbone finement divisé analogue à celui qu'on obtient par dissocia-tion du méthane, des produits gazeux provenant de la dissociation des composés volatils, et une matière carbonée à texture ouverte dans laquelle la structure fibreuse du bois d'origine est pratiquemet intacte.

  
EXEMPLE 10

  
Cet exemple concerne la préparation d'abrasif à base de carbure de silicium à partir de silice. On introduit du sable de silice ayant une granulométrie comprise entre 0,29 et 0,147 mm dans le tube 61 par l'entrée 121 à raison de

  
 <EMI ID=141.1> 

  
gaine de protection. La matière en poudre qui tombe du tube est recueillie dans une trémie placée au-dessous.

  
Le produit en poudre est suffisamment abrasif pour qu'il raie facilement le verre, cette caractéristiques indiquant qu'il contient du carbure de silicium. L'examen de la poudre montre que celle-ci comprend des sphères de silice recouvertes d'une enveloppe de carbone amorphe et de fines plaquettes de carbure de silicium cristallin.

  
EXEMPLE 11

  
Cet exemple concerne la production de carbure d'aluminium. On prépare un mélange stoechiométrique de poudre d'aluminium et de carbone élémentaire pour la réaction prévue :

  

 <EMI ID=142.1> 


  
On introduit le mélange dans le réacteur à raison de 4,54 kg/h environ. Le tube 61 est maintenu à 1871[deg.]C et l'hydrogène traverse la paroi poreuse du tube à raison de 141,5 1/on.

  
La réaction donne une matière amorphe brun-gris recueillie dans un piège sous le tube. Un échantillon de ce produit

  
 <EMI ID=143.1> 

  
un gaz qui brûle avec la flamme jaune caractéristique du méthane et indique que le produit et l'aride chlorhydrique ont présenté la réaction suivante :

  

 <EMI ID=144.1> 


  
L'échantillon se dissout totalement dans L'acide chlorhydrique et forme une solution limpide. Comme le carbone élémentaire utilisé comme matière de départ est insoluble dans l'acide chlorhydrique 0,1 N, cette réaction indique que l'aluminium et le carbone ont réagi quantitativement dans le réacteur en formant du carbure d'aluminium.

  
 <EMI ID=145.1> 

  
et on chauffe jusqu'à sublimation, afin de déterminer les possibilités de production de carbure d'aluminium dans le réacteur de l'invention à partir de chlorure d'aluminium

  
et de carbone. La vapeur de chlorure d'aluminium se mélange.

  
à un courant d'oxygène et ce courant passe sur un lit de noir de carbone. Une lampe à arc est fccalisée, à la surface du

  
lit de carbone et chauffe une partie du lit à 999[deg.]C comme indiqué par un pyromètre optique. Il se forme de petits cristaux orangés juste en aval de la zone chauffée indiquant que le chlorure d'aluminium a réagi avec le carbone et l'hydrogène avec formation de carbure d'aluminium et d'acide chlorhydrique suivant la réaction :

  

 <EMI ID=146.1> 


  
Lorsqu'on ajoute les cristaux orangés à HC1 0,1 N, les cristaux se dissolvent et il se dégage un gaz qui brûle avec la flamme jaune caractéristique du méthane.

  
Comme ce procédé simule la réaction qui peut être réalisée dans un réacteur à paroi protégée par un fluide, par réaction de chlorure d'aluminium avec du carbone et de l'hydrogène (produit par dissociation thermique d'un gaz ou

  
d'un hydrocarbure liquide), ce comportement suggère un nouveau procédé de fabrication de méthane par (1 ) réaction de chlorure d'aluminium avec une matière hydrocarbonée peu coûteuse pour la formation de carbure d'aluminium et d'acide chlorhydrique, et (2) refroidissement par de l'eau du produit

  
 <EMI ID=147.1> 

  
que hydrolyse le carbure d'aluminium avec formation de méthane et de chlorure d'aluminium qui peut être lui-même recyclé.

  
EXEMPLE 12

  
Cet exemple concerne la réduction de l'oxyde ferrique par l'hydrogène. On introduit de l'oxyde ferrique pur de dimension particulaire inférieure à 0,147 mm dans le réacteur à raison de 15,94 kg/h en même temps que de l'hydrogène qui traverse la paroi poreuse à raison de 141,5 1/mn afin de mon-trer l'utilité du réacteur de l'invention pour la réduction des minerais métalliques. L'hydrogène constitue à la fois

  
la protection gazeuse et un agent réducteur de l'oxyde de fer.

  
Le tube est maintenu à 1871[deg.]C comme indiqué par focalisation d'un pyromètre optique à la paroi interne incandescente du tube. On détermine que la température des réactifs dans le tube est de 15100C avec un pyromètre optique. Il se forme

  
une poudre grise qui .9,-rassemble dans la trémie placée sous le tube. La température du courant effluent juste au-dessus

  
 <EMI ID=148.1> 

  
lorsqu'elle est fraîchement préparée. L'observation de la poudre au micfoscope indique qu'elle comprend des petites particules sphériques, indiquant que le fer a été à l'état fondu lors de son passage dans le tube.

  
EXEMPLE 13

  
Cet exemple concerne la dissociation thermique de l'hydrogène sulfuré et du méthane. On fait réagir de l'hydrogène sulfuré avec le carbone formé in situ par dissociation thermique du méthane, dans le réacteur de l'invention avec formation de bisulfure de carbone et d'hydrogène. Les essais sont réalisés à deux températures différentes, 1635

  
 <EMI ID=149.1> 

  
par focalisation d'un pyromètre optique sur les réactifs incandescents placés dans le tube, les particules de carbone provenant de la dissociation du méthane étant les constituants incandescents essentiels du mélange réactionnel. L'hydrogène est chassé à travers la paroi poreuse du tube

  
à raison de 141,5 1/mn et constitue la protection gazeuse.

  
 <EMI ID=150.1> 

  
Le mélange gazeux est à température ambiante à l'entrée du tube. On ajoute du noir de carbone formant une matière auxiliaire absorbante qui déclenche la réaction, et, lorsque la réaction est déclenché, elle s'entretient d'elle-même et

  
Le noir de carbone n'est plus nécessaire.

  
On analyse les échantillons de la partie gazeuse des produits des deux essais avec un spectromètre de masse.

  
Les résultats de l'analyse figurent dans le tableau qui suit, en moles % :

  

 <EMI ID=151.1> 


  
Bien que tous les exemples qui précèdent soient réalisés dans le réacteur représenté sur les figures 2A et 2B, on peut obtenir des résultats encore meilleurs avec le réacteur des figures 7A à 7D, avec des modifications convenables le cas échéant pour le traitement des charges solides. L'utilisation de circuits de réglage des divers paramètres permet l'obtention et le maintien avec précision des conditions optimales de fonctionnement. Lorsque les circuits de commande comprennent un calculateur numérique, la recherche des conditions optimales peut être réalisée automatiquement.

  
 <EMI ID=152.1> 

  
et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre.



  Reactor with wall protected by a fluid, for chemical reactions

  
high temperature.

  
The present invention relates to wall reactors. protected by a fluid intended for carrying out chemical reactions at high temperature, as well as various processes which can be carried out in these reactors and which could not be carried out in practice until now or

  
which were considered theoretically possible only.

  
The fluid wall reactor and the processes involved

  
  <EMI ID = 1.1>

  
heat, the reaction media envisaged being isolated in an envelope of protective fluid, out of contact

  
  <EMI ID = 2.1>

  
practically the radiant heater and

  
the reaction zone delimiting a cavity constituting a "black body". In the present specification, the expression "black body" generally designates a space practically closed by one or more surfaces and from which no radiation can escape in an ideal case. In the case of the reactor

  
of the invention, the thermal shield forms the surface or surfaces which delimit the black body, and the material forming the thermal shield is an insulator, prevents heat transfer from within the black body, and must be able to withstand temperatures created by the radiative coupled heat source.

  
High temperature reactors are currently used for reactions of pyrolysis, thermoclysis, dissociation, decomposition and combustion of organic and inorganic compounds. Almost all reactors in this

  
  <EMI ID = 3.1>

  
conduction, but this characteristic poses two problems

  
which limit the nature and scope of the reactions implemented. These problems are due to the fact that, in a conventional reactor which transfers heat to the reactants by convection, the highest temperature in the system necessarily prevails at the interface of the inner wall of the reactor and the reactant stream.

  
The first problem is posed by the limitation

  
available reaction temperatures dictated by the strength of known reactor wall materials at elevated temperature. The decreasing suitability of these subjects

  
to maintain their integrity when the crott temperature is obviously well known. However, since these materials must be heated in order for thermal energy to be transferred to the reactant stream, the available reaction temperatures are limited by the temperature to safely heat the reactor wall. This factor is especially important when the expected reaction. must take place at high pressure or create high pressures.

  
The second problem is due to the fact that the wall of a conventional reactor is at the highest temperature in the system and the fact that heat transfer by convection and conduction requires contact between the wall and the stream of reactants. As it is at high temperature, the reactor wall is an ideal reaction site otherwise the

  
more desirable and in many cases the products of

  
the reaction accumulates on this wall. As a result, the device can no longer transfer heat to the reagents

  
and this increasing thermal impedance necessitates the gradual increase in the temperature of the source so that

  
the initial heat transfer to the reactant stream is maintained. Obviously, as the buildup of material progresses, the temperature required for the source exceeds that which the wall material can withstand. Also, as more energy is needed for the maintenance of the reaction, the process becomes less

  
  <EMI ID = 4.1>

  
material or profitability, the installation must be stopped and cleaned.

  
Usually, cleaning is carried out mechanically by scraping the wall or chemically by combustion of the deposits. In some continuous processes, attempts have been made to scrape the wall while the reaction is in progress. However, the scraping tool itself necessarily heats up, becomes a reaction site and therefore must be cleaned afterwards. In any case, this downtime represents a significant economic loss. In many cases, a second device is fitted so that the time lost in production is minimal. However, this additional equipment generally represents a significant investment. Such high temperature chemical reactors include a tube heated to a temperature at which the internal walls emit sufficient radiation for the reaction to be initiated and sustained.

   However, as in the case of conduction and convection reactors, in reactions forming solid products the product often accumulates undesirably on the walls of the tube so that heat transfer is reduced and the tube may even collapse. butcher.

  
The reactor described in United States Patent No. 2,926,073 is intended for the manufacture of carbon black and hydrogen by pyrolysis of natural gas. The process is given as continuous but in practice, the heat transfer by convection used during the operation of the reactor poses significant problems for the maintenance and the regulation of the reaction. Since the heated reactor tubes are ideal sites for the reaction, the

  
  <EMI ID = 5.1>

  
the same. However, the problem of thermal runaway is much more important because it can cause explosions. Under these conditions, it is determined that, during the pyrolysis of natural gas, the thermal conductivity of the gas phase suddenly increases by a factor of between 5 and
30, depending on the composition of the gas. As the temperature in a conventional convection reactor cannot be regulated with sufficient precision and speed to compensate for the phenomenon, the apparatus becomes unstable in some cases and may even explode. These conditions arise in the case of conventional reactors and a solution to this problem has not yet been found.

  
US Pat. No. 3,565,766 describes a recent attempt to increase the quality.

  
charcoal by pyrolysis. The apparatus described comprises a series of hollow steel reactors forming multistage fluidized beds at progressively increasing temperatures up to about 870 [deg.] C. Fluidization at low temperatures is provided by an inert gas which can itself transmit heat, although external heating

  
  <EMI ID = 6.1>

  
produced by the overhead gas of the final stage and, in this last stage, the temperature is maintained by internal combustion of the carbonized materials in air or oxygen.

  
As this device is essentially based on heat transfer by convection, it has many defects and drawbacks described above.

  
The carbon black manufacturing apparatus disclosed in US Pat. No. 2,062,358 comprises a porous tube placed in a heating chamber.

  
Hot gas is directed from a remote furnace to the chamber, then forced through the wall of the porous tube to mix with the reactants. Thus, only the heat transfer by making a fluid to the reactants is used.

  
Given the absence of a cavity forming a black body.

  
  <EMI ID = 7.1>

  
me of fluid in the heating chamber to compensate for heat loss.

  
United States Patent No. 2,769,772 describes a reactor for the heat treatment of fluid materials such as hydrocarbons, comprising two concentric tubes placed in a furnace heated by a flame. The reagents circulate axially in the concentric permeable inner tube. A gas constituting a gaseous vehicle

  
  <EMI ID = 8.1>

  
triques and it is heated by contact with the outer wall. Fluids in the inner tube are heated by convection as the gaseous vehicle passes through the permeable wall

  
and mixes with them. Radiative transfer is expressly avoided. In fact, the inner tube cannot be heated without simultaneously heating the outer tube to at least as high a temperature.

  
The surface combustion cracking furnace described in the patent of the United States of America n [deg.] 2,436,282 uses the principle of a gaseous vehicle for heat transfer by convection similar to that of the aforementioned patent. <EMI ID = 9.1>

  
surrounded by a double envelope. A combustible fluid from an annular chamber is forced through the porous wall into the interior of the tube and is ignited. However, it is evident that the combustible fluid in the annular chamber explodes unless it is forced through the porous wall at a rate greater than the rate of propagation of the flame through the wall. Similarly, the temperature in the annular chamber must be kept below the ignition temperature of the gas-air mixture. The combustion products of the surface flame mix with the reactants in the furnace with dilution and possibly reaction with them. Heat is applied

  
  <EMI ID = 10.1>

  
bustion and reagents.

  
U.S. Patents Nos. 2,670,272, 2,670,275, 2,750,260, 2,915,367, 2,957,753 and 3,499,730 describe combustion chambers for the preparation of titanium dioxide for pigments, by combustion of titanium tetrachloride in oxygen. In patent no. 2,670,275 which is representative of this group, titanium tetrachloride is burned in a porous refractory tube. An inert gas constantly diffuses through the porous tube and enters

  
the combustion chamber where it forms a protective envelope for the internal face of the tube. This porous envelope significantly reduces the tendency of the geese parts to dioxide

  
of titanium to adhere to the walls of the reactor. As the combustion of titanium tetrachloride is exothermic, no care is taken for the transfer of heat to the reaction mixture as it passes through the tube. In reality, this patent indicates that it is advantageous to remove heat from the chamber either by exposing the assembly comprising the porous tube to the atmosphere, or by circulating a cooling fluid in a coil placed in the vicinity. of the porous tube.

  
During a chemical reaction at high temperature according to the invention, an annular envelope of an inert fluid practically transparent to radiation is formed.

  
and it has a significant axial length. Then, at least one reagent passes through the center of the envelope along a predetermined path which substantially coincides with the axis of the envelope, the reagents being confined therein. When the flow of reactants has started, very intense radiation is transmitted through the envelope so that it coincides with at least part of the path of the reactants. A sufficient quantity of rediations is absorbed in the central part so that the temperature of the reagents reaches the value necessary to initiate the desired chemical reaction.

  
When the reagents are themselves transparent to radiation, absorbent material is introduced into the reagent stream. This material absorbs a sufficient quantity of radiation so that the temperature in the central part reaches the desired value. However, in some cases, although the reagents are transparent to

  
  <EMI ID = 11.1>

  
be absorbent; in this case, once the reaction is initiated, the external absorbent material can be removed and the reaction continues. An example of such a reaction is the pyrolysis of methane to carbon and hydrogen.

  
Some reactions are partially or completely reversed when the reaction products are not immediately and rapidly cooled. In this case, the invention also relates to cooling the reaction products and the remaining absorbent materials so that undesirable chemical reactions cannot take place immediately after the end of the desired reaction.

  
The high temperature reactors with a wall protected by a fluid according to the invention transfer practically all of the heat necessary for the reactants by radiative coupling. In some embodiments, the reactor includes a tube having an inlet end and

  
an outlet end and the interior delimits a chamber. A device for introducing an inert fluid into the chamber forms a protective envelope for the inner radial surface of the tube. A device for introducing a reagent at least into the chamber through the inlet end directs the reagents along a predetermined path axially to the tube. The envelope of inert fluid confines the reactants substantially in the center of the chamber out of contact with the tube forming the reactor. Very intense radiation is created and directed into the chamber so that it coincides with at least part of the path of the reagents, with sufficient radiation being absorbed so that the temperature

  
  <EMI ID = 12.1>

  
of the desired chemical reaction. In another embodiment, the reactor comprises a tube having an inlet end and an outlet end, at least one part

  
from inside the tube forming a reaction zone. The tube is of a fabric of fibrous refractory material capable of emitting a sufficient quantity of radiation so that the temperature of the reagents in the reaction zone reaches a value allowing the initiation and maintenance of the desired chemical reaction. The fabric comprises numerous pores the diameter of which allows a uniform flow of a fluid sufficiently inert and substantially transparent to radiation passing through the wall of the tube to provide a protective envelope for the inner surface of the tube.

  
  <EMI ID = 13.1>

  
a chamber of inert fluid under pressure between the tube and the container, the inlet and outlet ends of the tube cooperating in leaktight manner with the pressure chamber. The pressure vessel has at least one inert fluid inlet which enters the pressure chamber and passes through the porous wall of the tube to the reaction chamber. The reactor further comprises a device for introducing at least one reagent into the reaction zone at the inlet end of the tube. Then the reagents are directed along a path

  
  <EMI ID = 14.1>

  
protective film so that they remain practically in the center in the reaction zone out of contact with the inner wall of the tube. An electric heating element is placed in the pressure chamber, at a certain radial distance from the tube to the outside so that it heats the tube to a temperature at which it emits enough radiation so that the desired chemical reaction is initiated and sustained. Radiation is directed into the reaction zone substantially coincident with at least part of the reactant path. A thermal shield or shield is placed in the pressure vessel and substantially surrounds the heating elements and the reaction zone so that it defines a cavity forming a black body.

  
The shielding reflects the radiation inwards, towards the reaction zone.

  
Unlike conventional convection reactors, the invention uses radiative coupling for the transfer of heat to the stream of reactants. The amount of heat transferred is independent of the physical contact between the

  
  <EMI ID = 15.1>

  
turbulent in the current. The essential consideration for heat transfer in the apparatus of the invention is

  
  <EMI ID = 16.1>

  
The inert fluid for protecting the wall of the reactor is advantageously practically transparent to radiation so that it has a very low coefficient. In this way, the radiation can be transferred through the inert fluid to the stream of the reactants with little or no energy losses. Ideally, the reagents themselves or an associated absorbent material exhibit a coefficient

  
  <EMI ID = 17.1>

  
the reagents can be finely divided (for example in a mist) so that the radiation is absorbed by trapping between the particles. As materials which absorb radiation well are generally good emitters

  
radiation, when the reagents or the associated absorbent materials are brought to a sufficiently high temperature, they form secondary radiators which re-emit energy throughout the reaction volume and therefore increase the heat transfer characteristics of the installation. This phenomenon occurs almost instantaneously and can be adjusted precisely and quickly. In addition, the re-emission phenomenon ensuring rapid and uniform heating of the reactants is completely independent of the turbulent mixing in the reactant stream.

  
The high temperature chemical apparatus and process allow the resolution of extremely troublesome problems and thus the performance of reactions which heretofore were impossible or possible only in theory. Since heat is transmitted by radiative coupling and not by convection and / or conduction, the temperature of the reactant stream may be independent of both the wall temperature and the condition of the reactant stream, and the important problem posed is by the mechanical strength of materials is solved.

   Two embodiments of the reactor according to the invention are such that the wall of the reactor is in reality cooled; two other embodiments are such that, although a wall is heated and forms a source of radiation, that wall does not experience the high pressures which are normally present when carrying out many types of reactions. For this reason, refractories such as carbon or thorium oxide which are unsuitable for forming walls in conventional reactors can be used satisfactorily. Compared to alloys which resist high temperatures the best and which melt at
1595 [deg.] C approximately, thorium oxide for example can be used at temperatures above 2980 [deg.] C.

   This characteristic allows the use of reaction temperatures which far exceed those currently used and reactions considered possible.

  
in theory only can be effectively implemented.

  
A carbon fabric, the most advantageous refractory material in a first embodiment of a reactor tube according to the invention, is relatively inexpensive, readily available, and can form reactor tubes significantly larger in size than carbon tubes. porous castings currently available. Since the carbon fabric is normally flexible, any attempt to forcefully introduce an inert gas radially inwardly through a tube of such material will usually cause the tube to collapse. Thus, the invention relates to the deposition of a layer of pyrolytic graphite on the fabric so that the latter has sufficient rigidity for it to withstand the pressure difference existing between

  
the pressurized inert fluid chamber and the reaction zone. The deposition of a layer of pyrolytic graphite

  
on the fabric also allows adjustment of the porosity of the fabric.

  
The use of an inert protective fluid made possible essentially by the radiative coupling isolates the wall of the reactor from the stream of reactants and makes it impossible under normal operating conditions for the accumulation of precipitates or deposits and the plugging of the apparatus. When a corrosive shielding fluid such as water vapor is to be used, the surface of the tube, heating elements and thermal shielding which are maintained at elevated temperature and in contact with gas when the reactor is in operation may be coated with a thin layer of a refractory oxide, for example thorium, magnesium or zirconium.

   The refractory oxide can be deposited on these surfaces by heating the reactor to a temperature above the dissociation temperature of a volatile compound containing a metal, introducing this compound into the reactor chamber and dissociating the compound so that it a layer forms

  
metal on heated surfaces. Then a gas or some other such material. than molecular oxygen, can be introduced into the chamber so that the metal layer is oxidized and forms the desired refractory oxide. Alternatively, the refractory lining can be carried out in a single step when a volatile compound containing a metal which pyrolys directly as an oxide is used as a refractory deposition agent.

  
The use of radiative coupling also allows

  
precise and almost instantaneous adjustment of the transfer rate

  
heat, this adjustment being practically impossible in the case of conventional reactors with convention. In addition, the reactor of the invention can give a power density,

  
  <EMI ID = 18.1> design suitable for large-scale industrial applications gives a power density of approximately 180 W / cm <2>.

  
Even this lower number represents a great improvement over the value of 2-3 W / cm <2> usually obtained with conventional reactors. The use of a thermal shield delimiting the surface or surfaces of the black body in which all the reactions take place allows unusually favorable thermal yields.

  
The reactions which can be carried out according to the process of the invention, in the reactor of the invention, are numerous and varied. For example, organic compounds such as hydrocarbons noted, can be pyrolyzed as carbon and hydrogen without the problems of thermal buildup and runaway conventionally posed. Saturated hydrocarbons can be partially pyrolyzed as unsaturated hydrocarbons;

  
thus, propane and ethane can be dehydrogenated

  
in propylene and ethylene respectively. Unsaturated hydrocarbons can be partially pyrolyzed in the absence of hydrogen and form saturated hydrocarbons and more specifically, petroleum products can be thermally cracked. Thus, gas oil can easily be transformed into diesel fuel, kerosene, gasoline and leads to methane. Halogenated intermediates can be added to partially pyrolyzed hydrocarbons so that the compounds formed have an increased molecular weight. Hydrocarbons can be partially or totally pyrolyzed in the presence of water vapor and form carbon monoxide and hydrogen; more hydrogen can be added and the reaction can be started

  
  <EMI ID = 19.1>

  
fuels with high calorific value.

  
Mineral compounds can be pyrolyzed in an analogous manner. For example, salts or oxides of iron, mercury, silver, tungsten and tantalum in particular can be dissociated and give pure metals. Oxides of iron, nickel, cobalt, copper and silver, to name a few, can be directly reduced in the presence of hydrogen with the same result. This list is by no means exhaustive.

  
It is also possible to prepare new composite products by carrying out the process of the invention. For example, carbon or talc particles coated with silicon carbide can be produced. This product is an excellent abrasive, because in use it constantly breaks and forms new sharp surfaces. The parties

  
  <EMI ID = 20.1>

  
coated in a sealed envelope of another material such as carbon; this particular product is useful as a nuclear reactor fuel element.

  
The invention also relates to the final stage of the conventional aerobic incineration of garbage, in particular household garbage and wastewater. The relatively low temperatures used in common incineration processes allow the formation of organic peroxides and nitrogen oxides which are important contributors to photochemical fog and other forms of air pollution. As these compounds are not stable at the high treatment temperatures permitted according to the invention, the incineration effluent obtained can be very slightly polluted.

  
Further, the invention relates to the anaerobic high temperature destructive distillation and / or disassociation of wastes with formation of useful products such as carbon dioxide, activated carbon, hydrogen and cullet, among others. The addition of water vapor to this waste causes the creation of hydrogen and carbon monoxide which can be processed in conventional form and give combustible gases. Finally, the addition of hydrogen to this waste allows the preparation of heavy oils equivalent to those of petroleum and other petroleum products. Thus, significant reductions in atmospheric pollution and significant economic gains can be achieved by implementing the invention.

  
The invention constitutes an essential breakthrough in

  
the technical field considered. As it makes available for the first time a source of thermal energy which has never been mastered in this way, its possible applications are numerous and varied. In addition, the resolution of the problem of material strength, which was a very important problem for many years, makes possible the practical use of many useful chemical reactions.

  
  <EMI ID = 21.1>

  
implemented given the temperature limits imposed

  
to reactors operating by transfer by convection and / or conduction.

  
Other characteristics and advantages of the invention will emerge better from the description which follows, given with reference to the appended drawings in which:

  
- Figure 1 is a partial sectional elevation of an embodiment of a reactor according to the invention;
FIG. 2A is a section through the inlet end of a second embodiment of the reactor according to the invention;
- Figure 2B is a sectional view of the outlet ends of the second embodiment of the reactor according to the invention, Figures 2A and 2B showing the halves of the same structure, separated along the line so that the drawing can clearly represent certain details ;
FIG. 2C is a perspective in partial section of the second embodiment of the reactor of the invention, certain elements of which have been removed or shown schematically so that the operation appears clearly;
- Figure 3 is a section taken on line 3-3 of Figure 2A;

   
- Figure 4 is a section taken on line 4-4 of Figure 2B;
- Figure 5 is a section along line 5-5 <EMI ID = 22.1>
- Figure 6 is a perspective of part of the heater tube of the reactor of the second embodiment of the invention;
- Figures 7A, 7B, 7C and 7D together show a partial sectional elevation of a reactor according to the invention, the representation being divided by the lines AA, BB and CC so that the drawing can be large enough so that it represents some details; <EMI ID = 23.1> of Figure 7A; <EMI ID = 24.1> of Figure 7B;
- Figure 10 is a section taken on line 10-10 of Figure 7B;
- Figure 11 is a section taken on line 11-11 of Figure 7C;

  
- Figure 12 is a section along line 12-12 <EMI ID = 25.1>
FIG. 13 is a section of a post-reaction treatment assembly of another embodiment of the reactor of the invention;
- Figures 14A and 14B are a composite elevation in partial section of the inlet assembly of another <EMI ID = 26.1>

  
at line D-D so that the drawing is large enough to clearly show certain details;
FIG. 15 is a side elevation partly in block diagram form of a reactor according to the invention combined with a pretreatment apparatus for introducing solid reactants into the inlet assembly of the reactor according to the invention;
FIG. 16 is a synoptic and schematic diagram representing the attack and refractory lining installations of the reactor according to the invention;
FIG. 17 is a diagram partly in block form of the temperature regulation circuit of the reactor of the invention;

  
FIG. 18 is a graph showing the variation in the electrical resistance of a heating element of the reactor of the invention as a function of the temperature and of the number of layers of refractory fabric forming the element; and
- Figure 19 is a diagram partly in block form illustrating the implementation of the various control circuits of the reactor of the invention. Figure 1 shows a first embodiment <EMI ID = 27.1>

  
attention. which comprises a tube 11 having an end 12 of <EMI ID = 28.1>

  
17 of the reactor. The tube 11 is made of a material that is practically transparent to radiation. Suitable materials having a very low absorption coefficient are glass,

  
  <EMI ID = 29.1>

  
hot sintered, "Pyrex" (borosilicate glass), "Vycor"
(silicate glass) and sapphire, organic polymers such

  
  <EMI ID = 30.1>

  
polyethylene, polypropylene and polystyrene, and

  
mineral salts such as the halides of sodium, potassium, cesium, lithium or lead.

  
In this specification, the term "radiation"

  
and the expression "radiant energy" designates all types

  
of radiation including high energy nuclear particles. However, as they cannot be used in practice at present, only electro-

  
  <EMI ID = 31.1>

  
waves between about 100 microns and 0.01 microns are the primary source of energy that is used primarily.

  
During operation of the reactor 10, a fluid practically transparent to radiation enters through the inlet
18, circulates in the annular channel and cools the tube 11, then leaves through the outlet 19. This fluid can be gaseous or liquid, and for example fluids having low absorption coefficients are liquid or gaseous water, heavy water, nitrogen, oxygen and air.

  
A device for introducing an inert fluid into the chamber 17 through an inlet 20 comprises two laminar diffusers 21 and 22 placed near the end 12 of the inlet.

  
Diffusers 21 22 may have a honeycomb or other configuration such as &#65533; the fluid sent under pressure flows in a practically laminar fashion. The inert fluid thus penetrates practically axially into the chamber 17 and forms a protection for the internal face of the tube 11, and it

  
is collected so that it circulates again after exit 23.

  
Inert fluid is practically transparent to radiation

  
  <EMI ID = 32.1>

  
nent for this purpose are simple gases such as helium,

  
neon, argon, krypton and xenon, complex gases which do not decompose to form a solid product such as hydrogen, nitrogen, oxygen and ammonia, and liquid or gas water . The term "inert" as used herein applies to two properties, the ability of the fluid to chemically react with the material of tube 11 and the ability of the fluid to chemically react with the treated materials. Thus, the selection of an "inert" fluid depends in all cases on the particular atmosphere. Unless otherwise indicated, it is advantageous that the fluid is inert with respect to the tube and it is usually desirable that it be inert in the case of the reaction being carried out. However, in certain cases, the "inert" protective fluid also participates in the reaction, for example when the particles

  
iron or carbon react in the presence of water vapor protection with the formation of iron oxide and hydrogen or carbon monoxide and hydrogen respectively.

  
The reagents enter the chamber 17 through the inlet 24 at the end 12 of the tube 11. They follow a path

  
  <EMI ID = 33.1>

  
the inert protective fluid practically in the center of the chamber 17 out of contact with the tube 11.

  
A source of very intense radiation (not shown) is disposed in a polished reflector 31 mounted on a frame 32 outside the tube 11. The source of radiation

  
yours may be a plasma arc, a heated filament, a seeded flame, a pulsed flashlight or other suitable device; a laser can also constitute the source but, at present, the technology is not sufficiently developed for the use to be profitable within the framework of the invention. The radiation created by the source is collected by the reflector 31 and transmitted through the tube 11 into the chamber 17 so that they coincide with at least part of the path 25. A sufficient quantity of radiation is thus absorbed so that the temperature of the rays. reagents reach the value necessary to initiate and maintain the desired chemical reaction. As previously indicated, the tube 11, the cooling fluid and the inert shielding fluid are practically transparent to radiation.

   Thus, they do not significantly interfere with the transmission of energy to the stream of the reactants and remain practically cold. Thus, the tube 11 is not subjected to appreciia thermal stresses. bleeds and does not receive precipitates or other deposits that might accumulate normally.

  
The above description assumes that the reagents

  
  <EMI ID = 34.1>

  
tion of radiation. However, in the contrary case, a material absorbing the radiations, called auxiliary material,

  
  <EMI ID = 35.1>

  
at least at one point with path 25. In the embodiment of Figure 1, the auxiliary absorbent material

  
  <EMI ID = 36.1>

  
bone or other suitable material entering chamber 17 with the reagents through inlet 24 and absorbing sufficient radiation so that the temperature of the reagents reaches the desired value.

  
Alternatively, the auxiliary material can be a liquid, for example pitch, asphalt, linseed oil or diesel fuel, and it can contain solutions, dispersions, gels and suspensions of. various materials which can be easily chosen from

  
the materials available according to specific criteria. The auxiliary material can be a gas advantageously exhibiting an absorption in the electromagnetic spectrum between about 100 and 0.01 microns; such gases are in particular ethylene, propylene, nitrogen oxides, bromine, chlorine, iodine and ethyl bromide. Auxiliary material can also be solid, eg carbon, placed in chamber 17 along at least part of the reactant path 25.

  
Another device raising the temperature of the reaction to the desired value may comprise an electrically heated element, an electric arc or a flame placed in the chamber 17 and coinciding with at least part of the path 25. In this case, the heat source trigger is autonomous and is not formed by the device creating the radiation. Such a device is particularly useful when the reagents themselves are transparent to radiation, but when at least one of the reaction products absorbs. Thus, when the intended reaction is started, the device for raising the temperature can be stopped because the products of the reaction absorb enough radiation to keep the reaction going.

   Likewise, when using an auxiliary material, this may no longer be introduced or may be withdrawn when the reaction has started, for example by means of a control device. An example of a reaction in which an auxiliary material or triggering device needed only at the start is the pyrolysis of methane as carbon and hydrogen.

  
As indicated above, some reactions are partially or totally reversed when the reaction products are not cooled immediately and rapidly. To this end, a device 40 for cooling the reaction products can be placed in the chamber 17 near the outlet end 14 of the tube 11. An embodiment of the device 40 is placed substantially in the center in the chamber 17 and comprises a tubular member 41 having an internal channel 42 in which circulates a cooling fluid such as water. The inner surface of tube 42 is intended to absorb radiation.

   As the reaction products, remaining reagents, and auxiliary materials, if any, pass through tube 41, heat is rapidly transferred by radiative coupling and the material is rapidly cooled so that unwanted chemical reactions are avoided.

  
Consider now Figures 2A to 6 and in particular Figures 2A to 2C which show a second embodiment of reactor 60 according to the invention which comprises a tube 61 having an inlet end 62 and an outlet end 63, the interior of the tube 61 giving a chamber 65 of the reactor. The tube 61 is made of a porous material which can emit radiation, the diameter of the pores being advantageously between approximately 0.025 and 0.5 mm in order

  
  <EMI ID = 37.1>

  
through the wall of the tube and forms a suitable protection. Other walls, for example in the form of webs, screens or various types of perforations can be used for the same result. The tube 61 can be made of a material such as graphite, carbon, sintered stainless steel, sintered tungsten or sintered molybdenum, or of a mineral material such as oxides of thorium, magnesium, zinc, aluminum or of zirconium in particular. Tungsten,

  
nickel and molybdenum can also be used in the form of a cloth or a screen.

  
A sealed tubular container 70 under pressure, advantageously made of stainless steel, surrounds the tube 61.

  
  <EMI ID = 38.1>

  
seals 71, 72, 73, 74 and 75, 76 which connect the various parts of the reactor 60. The flanges 72, 73 and 76

  
  <EMI ID = 39.1>

  
79 stainless steel respectively, forming pressure-resistant seals. The reactor tube 61 can slide at one end in a sleeve. 81 of graphite which allows the elongation of the tube 61 which can take place during

  
  <EMI ID = 40.1>

  
The container 70 further comprises an inlet 83

  
inlet of an inert fluid which, in the embodiment of Figure 1, is substantially transparent to radiation. The inert fluid is first directed under pressure into a chamber 85 formed between the tube 61 and the wall of the container 70. Then, the fluid passes through the wall of the tube 61 into the chamber 65 and forms a protection of the internal face. tube 61.

  
A vessel cooling device 70 includes coils 87 placed around the outer surface of vessel 70. Coils 87 are preferably covered with a flame sprayed aluminum coating which improves thermal contact between vessel 70 and them. coils 87 and increases the cooling efficiency.

  
The coils 87 are also placed around an observation channel 88 formed in the wall of the container.

  
As clearly shown in Figures 2A and 3, the reagents enter chamber 65 through the inlet end 62 of the tube 61. A reagent introduction device comprises an inlet portion 90 tightly mounted on the flanges. 71, 72 near the inlet end 62 of the tube 61. The reagents are entrained in a gas stream through the inlet 91, in front of a tangential partition 92 and in a chamber 93 under pressure defined between an outer wall 94 and a diffuser 95. A material suitable for

  
  <EMI ID = 41.1> wire mesh. As in the case of Figure 1, the reagents follow a predetermined path axial with respect to

  
to the tube 61 and are delimited by the gas shielding practically in the center of the chamber 65 out of contact with the internal wall of the tube.

  
In the second embodiment, the tube 61 itself creates the very intense radiations directed towards the center, in substantially coincidence with at least part of the path of the reactants. Heating is provided by several

  
  <EMI ID = 42.1>

  
laughing at the tube 61 and around it at regular intervals; heat from electrodes 100 is transmitted to tube 61 by radiation. In the second embodiment as shown in Figures 2A, 5 and 6, the electrodes 100a and 100b for example are buried at one end in a

  
  <EMI ID = 43.1>

  
circuits. As shown more precisely in Figures 2B and 4, each electrode 100a-100f is mounted at the other end in a copper electrode 104 forming a bus bar. Although the apparatus comprises six electrodes 104, only one has been shown in FIG. 4 for reasons of comparison. <EMI ID = 44.1>

  
phenolic and a ceramic insulator 106. The electrode 104 is cooled by water flowing through an internal channel.
107, through an input 108 and an output 109. An electrical connection 110 transmits a high current. A polytetrafluoroethylene gasket 111 aids in suppressing leaks from vessel 70. The electrical system shown is particularly suitable for a three-phase supply. However. However, other facilities may be used depending on the circumstances. The invention also relates to the case where the porous tube 61 is itself heated directly by electrical resistance, the electrodes 100 then being eliminated.

  
The thermal efficiency of the heater, of the tube is further improved by a thermal shield 120

  
molybdenum which forms the surface which delimits the black body reflecting electromagnetic radiation from the electrodes 100 towards the tube 61. Thus, the shielding 120 reflects

  
heat rather than transferring it, and constitutes an insulator so that it can be of any material exhibiting this characteristic and capable of withstanding the temperatures created by the electrodes 100. The shield 120 is placed in the receptacle 70 radially to the side. outside with respect to the electrodes 100 and it preferably comprises a flat strip of rectangular section wound in the form of a series of helical turns. This construction allows the penetration of the inert protective gas through the inlet 83 and its

  
  <EMI ID = 45.1>

  
As in the embodiment of Figure 1, an auxiliary absorption material or other device

  
trigger can be used where appropriate. Absorption aids enter chamber 65 through

  
an inlet 121. In addition, a device 125 for cooling the reaction products of the type already described or different can be used and prevents any chemical reaction

  
undesirable that can occur when the reaction products are not cooled immediately after their formation.

  
The essential advantage of the second embodiment over the first is that, in the second embodiment, the inert fluid is introduced into the chamber 65 in a radial inward direction while, in the first embodiment, it is introduced. axially in chamber 17. It should be noted that a laminar flow can be maintained for a relatively short distance only before the turbulence causes mixing and destroys the integrity of the gas shield. As the radial introduction of the gas does not require a laminar flow of the

  
  <EMI ID = 46.1>

  
much greater reaction. It suffices that, in the second embodiment, the absolute pressure of the inert fluid is greater than that of the stream of the reactants so that the reactants and / or the products of the reaction do not strike the tube 61. This characteristic facilitates the implementation. of such an apparatus on a large scale industrially.

  
Another difference between the two embodiments is that the tube 11 of figure 1 is cooled while the tube 61 of figure 2 needs to be heated and can operate at temperatures exceeding 2980 [deg.] C, for example when l porous thorium oxide is the material. Although the cold wall is better able to withstand a pressure because it is not subjected to thermal stress, the hot wall 61 does not undergo a pressure gradient, except possibly the very small pressure difference prevailing between the inert fluid and the flow of reagents. Pressure

  
is supported by the wall of the container 70 made of stainless steel which is obviously cooled by the coils 87

  
and does not undergo thermal stress. Thus, a refractory material such as carbon or thorium oxide,

  
capable of withstanding temperatures well above those tolerated by conventional reactor wall materials and unsuitable in conventional convection reactors, can be used for the first time in a practically usable apparatus operating at extremely high temperature. '

  
The invention also relates to a third embodiment which combines features of the first two. Thus, the reactor tube can be made of a porous material which is practically transparent to radiation. Such materials are porous quartz, porous sintered glass, and 1 &#65533; porous sapphire.

  
An inert fluid substantially transparent to radiation may also be introduced into the chamber radially inwardly through the porous wall and not axially in laminar form as described in the first embodiment. Radiation is created, collected

  
  <EMI ID = 47.1>

  
the first embodiment.

  
The third embodiment provides the high power density of the first embodiment and the radially injected fluid flow of the second embodiment. However, at present, the second embodiment is more suitable for large-scale industrial applications since the radiation is obtained by ordinary electric heating in a resistor. The second embodiment can therefore be easily produced and maintained. In addition, this second embodiment can implement all the processes and all the reactions considered by simply adjusting the residence time of the reagents in the chamber, so that the reduction in the power density is compensated for.

  
We now consider FIGS. 7A to 15 inclusive which represent a fourth embodiment of the reactor.

  
  <EMI ID = 48.1>

  
an improvement of the second embodiment; this reactor comprises an inlet set 200 and a set 300

  
  <EMI ID = 49.1>

  
reactor are now described.

  
(A) A reactor tube 401 having an inlet end 402 and an outlet end 403 defines a reaction zone 404 in at least part of the interior. Tube 401 is of a fabric of a fibrous refractory material capable of emitting sufficient radiation so that the temperature of the reagents in zone 404 reaches the value necessary to initiate and maintain the desired chemical reaction.

   The fabric has numerous pores, the diameter of which allows a uniform and sufficient flow of an inert, practically transparent to radiation, flow through the wall of the tube, so that this fluid forms a pro-. tection of the internal surface of the tube 401.
(B) A tight tubular pressure vessel
(which includes an inlet assembly section 201, an electrode assembly section 301, a main assembly section 405 and a processing assembly section 501 <EMI ID = 50.1>

  
bre 406 for the inert fluid under pressure between the tube
401 and the container. The inlet and outlet ends
402 and 403 of the tube 401 cooperate in a sealed manner with the

  
chamber 406 under pressure. The container has a first inlet 408 and a second inlet 409 for admitting an inert fluid directed under pressure into the chamber.

  
406 and through wall 401 in area 404.

  
(C) A device is intended for the introduction of the gaseous, liquid or solid reagents into the zone 404 through the inlet end 402 of the tube 401. The reagents are directed along a predetermined path axially relative to the tube 401 and they are delimited by the protection so that they are practically in the center of the zone 404 out of contact with the internal wall of the tube 401.
(D) An electrical device consists of elements
302a, 302b and 302c placed in the chamber 406 at a certain radial distance from the tube 401, outwards, and it heats the reactor tube to a temperature at the-

  
  <EMI ID = 51.1>

  
desired chemical is triggered and sustained. The radiation is directed into zone 404 so that it substantially coincides with at least part of the path of the reactants.

  
(E) A thermal shield 401 is disposed in the pressure vessel and substantially surrounds the heating elements 302a to 302c and the area 404 to define a cavity forming a black body. Shield 410 reflects radiation inward toward reaction zone 401. A. Consider the input assembly first.

  
Figures 7A and 8 represent more precisely

  
the container inlet assembly section 201 in the form of a tubular member having two flanges 202 and 203 at its ends <EMI ID = 52.1>

  
sealing ring 205 which is itself fixed in a sealed manner

  
to the flange 202. A main atomization gas inlet tube 206 passes into the block 204 and is permanently attached thereto by a support flange 207. An O-ring 209 placed in the flange 207 seals between the tube 208 and the flange 207. An inlet fitting 210 is attached to one end of the tube 206 as shown in FIG. 7A. The atomization gas enters a chamber 211 under pressure through an inlet 212.

  
A main liquid reagent inlet tube 214 is disposed in tube 206, substantially the same length as the latter. A main liquid reagent enters the

  
  <EMI ID = 53.1>

  
As clearly shown in Figure 7B, a nozzle 216 for forming a mist or mist

  
  <EMI ID = 54.1>

  
of the cover 217 is practically parallel to that of the tube 401 of the reactor. During operation, liquid reagent and atomizing gas enter the tubes under pressure
214 and 206 respectively and mix under pressure in the nozzle 216. The liquid reagent is then dispersed at the outlet of the nozzle in the form of a mist which absorbs the radiation. The cover 217 facilitates the maintenance of the fog in the center in a reaction zone 411, preliminary to the tube 401.

  
As shown clearly in Figures 7A and 8, the inlet assembly of the considered reactor may include

  
  <EMI ID = 55.1>

  
daire facilitating the introduction of other liquid reagents. The device for introducing the secondary liquid reagent is similar to that of the main liquid reagent, from the point of view of construction and operation, e &#65533; it comprises, for example, secondary tubes 21 Sa to 219c for the atomization gas inlet and misting nozzles such as
220a (the other nozzles are not shown). The references 221 and 22 respectively denote a secondary liquid reagent inlet and a secondary atomization gas inlet.

  
The foregoing description assumes that the reagents themselves either have a relatively high coefficient of radiation absorption, or may form a mist which absorbs radiation. However, if not, auxiliary radiation absorbing material as previously described must be introduced into reactor zone 404, coincident with at least one point on the path followed by the reactants.

  
As shown in Figure 7A, a sweep gas facilitates the direction of the mist to zone 404. The sweep gas enters block 204 through a connector 225.

  
  <EMI ID = 56.1>

  
relative to the tube 401 towards the zone 411. As shown in FIGS. 7A and 8, a channel 226 for observing the <reaction allows axial observation of zone 404.

  
B. We now consider the set of electrodes.

  
Figures 7B, 9, 10 and 11 show the tubular section 301 of the pressure vessel corresponding to the electrode assembly and having two flanges 303 (Figure 5A) and 304. The section 301 is secured by the lower flange 303 to the second flange 203 of section 201 in a sealed manner. A coolant channel 305 is formed between section 301 and a cooling jacket 306 of the electrode assembly. A cooling fluid enters the channel 305 through an inlet 307 and leaves it through an outlet 308.

  
As clearly shown on the? Figures 7B and 9, copper electrodes 309a to 309f in the form of bus bars are mounted on the second flange of section 301 from which they protrude. Although the device comprises six

  
  <EMI ID = 57.1>

  
gure 7B for the sake of simplicity. Each electrode 309 comprises a flange 310 made of phenolic resin and a ceramic insulator 311. Each electrode 309 is cooled by a fluid, preferably ethylene glycol, circulating in an internal channel 312, having an inlet 313 and an outlet 314.

  
Reference 315 represents an electrical connection. A 316 polytetrafluoroethylene seal assists in suppressing leakage from the pressurized chamber 406 which contains inert fluid. Although the electrical circuit used in the reactor considered has three-phase connections

  
star as shown in Figure 17, other circuits are suitable depending on the circumstances.

  
Reference is now made more specifically to FIGS. 7B and 7C which represent each electrode 309 fixed by interlocking to a first end of a rigid extension 317 of carbon electrode. The extensions 317 protrude through a first end section 412

  
heat shield 410 without being in contact with it and are attached at a second end to a curved support
318 of heating element. Figure 10 indicates that the heating elements 302a-302c are attached at a first end to one of the supports 318 and are spaced circumferentially.

  
  <EMI ID = 58.1>

  
heating elements are attached at a second end to a central three-phase connection ring 319 shown in

  
FIGS. 7C and 11. Each element 302 is advantageously made of a fabric of a fibrous refractory material such as

  
than graphite or carbon. The supports 318 and the ring
319 may be of an electrically conductive refractory material such as carbon.

  
C. We now consider the main set.

  
Figures 7B, 7C and 10 show the tubular section 405 of the pressure vessel corresponding to the

  
  <EMI ID = 59.1>

  
405 is fixed by its first flange 414 to the second flange
304 of section 301 in a sealed manner. A main assembly coolant channel 416 is formed between section 405 and a cooling jacket 417. The channel 416 is further delimited by a spiral partition 418. Coolant enters the channel
416 through entry 419 and exit through exit 420.

  
The reactor tube 401 comprises three zones, the pre-reaction zone 411, the reaction zone 404 and a post-reaction zone 422. As indicated above, the tube 401 is made of a fabric of fibrous refractory material, for example carbon or graphite. The fabric can be knitted, woven or non-woven. The tube 401 is fixed at the outlet end 403 to a support ring 424 which is itself fixed by an anchoring block 425. Tube 401 is attached at its inlet end 402 to an inlet ratio ring 426 which is itself sealingly connected to a tubular bellows 427 placed in section 201 of the inlet assembly. An inlet end of the bellows 427 is sealed between the flanges 202 and 205 so that the inlet end of the tube 401 remains sealed from the chamber 406.

   The bellows 427 is deformable and allows the axial expansion and contraction of the tube 401.

  
A device for applying an axial tensile force to the tube 401 comprises three identical sets regularly distributed around the circumference of the section 201.

  
For convenience, the assembly 428 shown in FIG. 7A is described. Each assembly 428 comprises a rod 429 movable in translation and intended to be pushed, fixed at one end to the ring 426 and at the other end to

  
  <EMI ID = 60.1>

  
supported in a pad 431 with which it cooperates in a sealed manner via an O-ring 432. An eyelet 433 bolt is fixed to the plate 430 and fixed

  
a cable 434 substantially parallel to the longitudinal axis of the reactor and passing over a pulley assembly 435. A counterweight 436 attached to the other end of the cable 434 exerts a force which keeps the tube 401 under tension in the axial direction.

  
  <EMI ID = 61.1>

  
438 placed in section 404, radially outwardly of heating elements 302a to 302c and between first section 412 and a second end section 439 of the shield.

  
  <EMI ID = 62.1>

  
The circumferential tie of the shield 410 may be disposed towards the set 300 of electrodes so that it comprises a second circumferential part 440 as shown in FIG. 7B. Although molybdenum is initially chosen which is a satisfactory material for providing thermal shielding of the type required in the high temperature chemical reactor of the invention, it is advantageous to <EMI ID = 63.1>

  
example in pyrolytic graphite or in "Grafoil" material from Union Carbide Corporation.

  
Observation channels 441 and 442 for radiometers are formed in section 400. Channel 442 allows observation and measurement of the temperature of reaction zone 404 and channel 441 allows observation and measurement.

  
  <EMI ID = 64.1>

  
D. We now consider the treatment set by posterior reaction.

  
As shown in Figure 7C, a first flange 302 of the section 501 of the pressure vessel corresponding to the post-treatment is sealingly attached to a fluid-cooled interface flange 503 which is itself sealingly secured to the second flange 415 of the main assembly section. A coolant channel 504 is formed between the post-processing assembly cooling jacket 505 and section 501. Coolant flows through channel 504 between inlet 506 and outlet 507. A channel
509 observation for radiometer allows the observation and measurement of the temperature in the zone 422 of posterior reaction of the tube 401.

  
The reaction products leaving the outlet end 403 of the tube 401, in the embodiment of Figures 7A to 7D, pass into a first section 510 of a radiator or cooler 511. As shown in Figures 7C and 7D, the first section 510 of cooler 511 includes

  
an internal tubular wall 512 and an external tubular wall 513 which define between them a channel 514 of cooling fluid. A spiral partition 515 directs this cooling fluid which enters through inlet 516 and escapes through outlet 517. A first thermocouple probe 518 <EMI ID = 65.1>

  
the temperature of the reaction products near the outlet.

  
As shown in Figure 7D, the first section 510 of the cooler 511 is connected to a second section 520 by flanges 521, 522. The second section 520 has an inner wall 524 and an outer wall 525 delimiting between them a channel 526 for one. coolant. The latter enters the channel 526 through an inlet 527 and leaves it through an outlet 528. Thermocouple probes 530 and 531 allow the measurement of the temperature of the reaction products entering the second section.
520 and escaping from it respectively.

  
  <EMI ID = 66.1>

  
Post-reaction treatment assembly 500a comprises a pressure vessel section 501a corresponding to the post-reaction treatment assembly and having a flange 503a sealed to an interface flange such as
503 of Figure 7C, cooled by a fluid. A coolant channel 504a is formed between the post-reaction treatment assembly cooling jacket 505a and section 501a. The cooling fluid flows in the channel 504a from the inlet 506a to the outlet 507a. A canal

  
  <EMI ID = 67.1>

  
tion and the measurement of the temperature in zone 422.

  
The reaction products leaving exit 403

  
of the tube 401 in the embodiment of FIG. 13 pass

  
  <EMI ID = 68.1>

  
tre-current and with a variable profile placed in abutment against the outlet 403 of the reactor at its inlet end 533. The exchanger 532 comprises an internal tubular wall made of refractory material 534, an external tubular wall made of refractory material 535 concentric with the wall 534 and outside of it, and a spiral partition of refractory material

  
  <EMI ID = 69.1>

  
annular spiral coolant channel 537. The walls 534 and 535 and the partition 536 together form

  
a high temperature spiral heat exchanger 544 supported by an elastic cushion 545 of carbon felt placed on an end plate 546 of the section 547 of the pressure vessel corresponding to the heat exchanger.

  
  <EMI ID = 70.1>

  
and communicate with channel 537.

  
In the particular embodiment of Figure 13, after circulation in the channel 537 of fluid. variable, adjustable and predetermined cooling

  
  <EMI ID = 71.1>

  
541 near 1 * inlet end 533 of exchanger 532.

  
Then the coolant passes through a channel
542 entry of a block 425a for anchoring the reaction tube in the pressure chamber 406 ,. In this case, it is clear that the coolant used must be the same as that of the chamber 406 or must be at least compatible with it. However, as the operation of the exchanger 532 does not require the circulation of the cooling fluid in the chamber 406, other circuits and circulation devices are possible. In this case, the selection of the coolant is not limited by the criteria indicated above. Shirt

  
  <EMI ID = 72.1>

  
heat changer is placed radially outside the pressure vessel section 547 corresponding to

  
  <EMI ID = 73.1>

  
channel 549 entered an inlet 550 and an outlet 551.

  
E. Now consider the input set of solid reagents.

  
The inlet assembly 200a of the embodiment of Input <EMI ID = 74.1> of Figures 7A and 7B, but a device for introducing a main solid reagent of the inlet set 200a replaces the device for introducing a main liquid reagent of the assembly 200. For convenience, no description will be made with reference to the embodiment of FIGS. 14A and
14E that the characteristics which differ from the embodiment of Figures 7A and 7B.

  
A solid reagent inlet tube 232 passes through block 204 and is secured thereto by a support flange 235. An advantageously finely divided main solid reagent enters tube 232 through inlet 233 at flange 235 and leaves tube 401 near

  
  <EMI ID = 75.1>

  
  <EMI ID = 76.1>

  
parallel to that of tube 401. Cover 217 facilitates the maintenance of finely divided solid reagents in the center of preliminary reaction zone 411.

  
In FIG. 15, a device 238 for supplying solid reactants cooperates with a high temperature reactor having an inlet assembly 200a of the tube shown.

  
in Figures 14A and 14B. 240 feed hopper

  
  <EMI ID = 77.1>

  
241 which itself feeds a sieve 242. The coarse product
245 from screen 242 is recycled to crusher 241 and the fine product 243 reaches a hopper or accumulator 244 attached to an elongated tubular casing 246. A helical screw
Power 247 can rotate in housing 246 and a motor 248 drives it. A pressurized sealing fluid can be introduced into the housing 246 by an inlet nozzle 249 which is located downstream of the hopper 244; the interior of tube 401 is thus separated from the atmosphere. Liquid reagent and sealing fluid are drained from the housing
246 into the reactor through an outlet 250.

  
F. We now consider chemical attack devices

  
and coating with a refractory material.

  
For reasons indicated below, it is considered that a refractory coating can be deposited on

  
surfaces of tube 401, elements 302 and heat shield 410 which are exposed to shielding gas and high temperatures during reactor operation. The refractory coating can be, for example, of pyrolytic carbon or of refractory oxide such as thorium, magnesium, zinc, aluminum or zirconium oxide.

  
It is also believed that portions of the surface of tube 401 may undergo erosion or selective chemical attack.

  
  <EMI ID = 78.1>

  
fractal and etching is schematically shown in Figure 16 and it includes a first device 601

  
deposit refractory agent dosage. having a reservation

  
602 of carbon dioxide connected to a 603 dosing line

  
of carbon dioxide. This line comprises a shut-off valve 603 connected to a needle valve 605 and to a flowmeter 606. A first supply line 608 connects the line 603 to a line 607 for supplying the mixture gas.

  
A second refractory depositing agent metering device 610 comprises a reserve 611 of gaseous vehicle connected to a pipe 612 for metering the gaseous vehicle.

  
  <EMI ID = 79.1>

  
needle valve and a 6i5 flowmeter. Line 612 is connected to a bubbling tube 616 placed in a reservoir 617 containing a solution of a volatile compound containing a medium.

  
  <EMI ID = 80.1>

  
control 618 which detects the temperature of the reservoir using a thermocouple 619 and heats the reservoir if necessary using an electric heating sheath 620.

  
An outlet end 621 of the tube 616 is immersed in the solution of the reservoir 617. An outlet 622 of the reservoir 617 is connected to a second supply line 623.

  
which starts from the reservoir 617 at a point which is above: the surface of the solution. The second line 623

  
is also connected to line 607.

  
In an attack agent dosing device 625

  
chemical, a reserve 626 of such an agent is connected to a line 627 for dosing such an agent which comprises er.

  
  <EMI ID = 81.1>

  
and a flowmeter 630. A third supply line 631 connected to the line 607 is also connected to

  
line 627.

  
The three lines 608, 623 and 631 all feed to line 607 which goes to a tee
632. A first line 637 includes a first valve 634 and is connected to a first inlet of a valve.

  
  <EMI ID = 82.1> branch line 636 includes a second valve 637 and is connected to a first inlet of a distributor
638 of mixing with a purging gas.

  
A reserve 640 of inert fluid is connected to an inert fluid metering line 641 which includes a shut-off valve 642, a needle valve 643 and a flow meter 644 connected to a second inlet of the distributor 635.

  
An outlet thereof is connected to a line 645 which is itself connected to the inlets 408 and 409 of the pressure vessel so that inert fluid enters the chamber 406. A pressure gauge 646 is connected to the line.
645 and communicates with chamber 406 so that it gives the pressure of the inert fluid in this chamber. A valve
647 outlet of the pressure chamber is also connected

  
to the pipe 645 and allows the evacuation of the fluid from the chamber 406.

  
A supply 648 of purge gas is connected to a metering line 649 which includes a shut-off valve 650, a needle valve 651 and a flow meter 652 which is connected to a second inlet of the distributor 638. An outlet of the distributor 638 is connected to a line 653 for supplying scavenging gas which is itself connected

  
  <EMI ID = 83.1>

  
reaction of the reactor.

  
As shown in Figure 7D, a valve
Reaction tube outlet closure 655 is attached to second section 520 of cooler 511 by flanges 555 and 656.

  
When the reactor is in operation, a pressure differential must be maintained between the inert fluid in chamber 406 and the gas in tube 401 so that the inert fluid flows uniformly in a radial direction inward through the porous wall. of the tube 401. It is thus advantageous that the fabric of the tube 401 is sufficiently rigid so that the pressure difference can be maintained without sagging towards the interior of the tube 401. Thus, one

  
  <EMI ID = 84.1>

  
The pyrolytic bone can be deposited on portions of the fibrous refractory material of the tube 401, within the black body, so that the stiffness or dimensional stability of the fabric is improved.

  
during the deposition of such a coating, the valve 655 for closing the outlet of the reactor is closed and the tube '
401 is raised to around 1900 [deg.] C. Then the valve 650

  
of line 649 is open, valve 642 of line 641 is closed, and valve 647 is open so that purge gas flows inside the

  
  <EMI ID = 85.1>

  
porous part of the tube 401 in the chamber 406 and finally through the inlets 408 and 409 and the valve 647. The tube 401 has

  
therefore tend to expand to its maximum diameter. Then, the valve 604 of the line 603 is opened. Needle valves 605 and 651 are set to determine the flow rates of carbon dioxide and purge gas, respectively, to the proper values indicated by flow meters 606 and 652. Valve 634 is closed and valve 637 open so that gas carbon circulates in line 608, line 607, fitting 636, line 636 and distributor 638, the gas then mixing with the purging gas and reaching the interior of the tube

  
  <EMI ID = 86.1>

  
Carbon dioxide dissociates when it comes into contact with heated surfaces and deposits a coating of pyrolytic graphite. Thus, pyrolytic graphite is generally deposited on the parts of tube 401, elements 302

  
and shielding 410 which are inside the cavity forming the black body.

  
As the part of tube 401 which is in zone 411 is outside the blackbody and therefore cannot be conveniently heated to temperatures above

  
decomposition temperature of the carbonaceous gas, a stainless steel mesh 450 shown in Figures 7A and 7B prevents inward collapse of flexible tube 401 when the inert fluid exerts differential pressure, but an increase in the tension applied to the porous fabric gives the same result.

  
The diameter of the pores in the wall of the tube can be reduced or enlarged when the reactor is in operation, by mixing a refractory deposition agent or a chemical etchant with the inert fluid, so that the flow rate of this fluid to through the walls of the tube 401 is adjusted. The difference in pressures between chamber 406 and reaction zone can be monitored using manometers 646 and

  
654 and the flow of inert fluid through the wall can

  
  <EMI ID = 87.1>

  
When the pressure difference becomes too low for the desired flow rate of inert shielding gas, the pore diameter of the wall can be reduced by opening valve 604 and adjusting valve 605 so that carbon dioxide from reserve 602 circulates. in the pipe 603. The valve 637 is closed and the valve 634 is opened so that the carbon dioxide reaches the distributor 635 then into the chamber 406 through the pipe
645 and inlets 408 and 409. Valve 647 remains closed and valve 655 remains open during normal reactor operation. Carbon dioxide dissociates on contact with hot surfaces in the reactor. Thus, the carbonaceous gas circulates in the pores of the fabric forming the wall of the tube 401 and dissociates, depositing a coating of pyrolytic graphite which reduces the diameter of the pores.

   As the pressure difference on either side of the tube wall

  
  <EMI ID = 88.1>

  
ductior. The porosity of the tube can be controlled with the manometers 654 and 646 and the flowmeter 644 during the deposition of the graphite. When the differential pressure exceeds a predetermined value, the growth of the graphite coating can be stopped by closing the valve 604.

  
pipe 603. The entire operation of reducing the diameter of the pores in the wall can be carried out without interrupting the operation of the reactor.

  
Conversely, increasing the pore diameter of tube 401 may be necessary. In this case, a chemical etchant such as water vapor or molecular oxygen from the reserve 626 is mixed with the inert fluid by controlling the valve 628, adjusting the valve.
629 of line 627, closing of valve 637 and opening of valve 634. Etching agent mixes with the inert fluid in distributor 635 and flows into chamber 406 through inlets 408 and 409. L agent attacks hot surfaces in contact with which it is

  
finds and increases the pore diameter of the heated portion of the tube 401 &#65533; The flow of etchant can be maintained until pressure gauges 654 and 646 indicate a sufficiently small pressure difference at tube 401 for the flow of inert gas monitored by flowmeter 644. Operation can be performed. be carried out during operation of the reactor, in the same way as the reduction in the diameter of the pores by carbon dioxide.

  
In some applications, the use as an inert fluid of water vapor or other material which reacts chemically with the treated materials may be advantageous. Corrosion of reactor materials can be avoided or at least retarded by depositing a coating of a refractory oxide, such as thorium, magnesium, zinc, aluminum or zirconium oxide, on the parts of the reactor. tube 401, heating elements 302 and thermal shield 410 which are in contact with the inert fluid and which are

  
  <EMI ID = 89.1>

  
refractory, a refractory deposition agent which is a volatile compound containing a metal such as methylmagnesium chloride, magnesium ethylide or zirconium n-amyloxide can be used. Methylmagnesium chloride, for example, decomposes on a surface heated to about 593 [deg.] C and leaves a coating of metallic magnesium. This, when hot, then oxidizes upon introduction of water vapor or molecular oxygen into the

  
  <EMI ID = 90.1>

  
Magnesium both generally decompose on heated surfaces with the formation of zirconium oxide or magnesium oxide, respectively.

  
Reference is now made to FIG. 16 which indicates that the volatile compound containing a metal can be introduced into the chamber 406 by circulating a gaseous vehicle from the reserve 611 in the line 612, after opening of the valve 613. The valve 614 adjusts the flow of the gas vehicle to the correct value indicated by the flowmeter 615.

  
The reservoir 617 contains for example a solution of the com-.

  
  <EMI ID = 91.1>

  
tetrahydrofuran. The gaseous vehicle passes through the bubbling tube 616 and into the solution of the reservoir 617. The valve 637 remains closed and the valve 634 remains open so that the gaseous vehicle, the solvent vapors and the vapors of the compound containing the metal are successfully directed. -

  
  <EMI ID = 92.1>

  
623, 607 and 633 and the distributor 635, all these materials mixing with the inert fluid and arriving in the chamber.

  
  <EMI ID = 93.1>

  
The volatile compound decomposes on contact with hot surfaces in the reactor. When it decomposes to form a pure metal, the oxygen or water vapor then enters chamber 406 and causes the oxide to form.

  
G, We now consider the devices for adjusting the various parameters.

  
FIG. 17 represents a device 700 for adjusting the temperature of the reactor. The heating elements 302a, 302b and 302c are schematically represented in a star circuit, one end of each element being connected to the central point 701 and the other to a branch 702a, 702b or
702c of a three-phase power supply 702. The connection point 701 corresponds to the three-phase connection ring 319 of FIG. 7C. The power supply 702 is connected to the current output 703 of a control 704 which is itself connected to a main three-phase power supply 705 and to a trip circuit 706. The main power supply 705 provides a current for heating the reactor advantageously at 440 V.

   A radiometer 708 placed in channel 441 of Figure 7B is focused on element 302c and creates a signal, usually expressed in millivolts, corresponding to the temperature of the heating element. A voltage-to-current converter
709 amplifies the signal from the radiometer and transforms it into an electric current. A control point 707

  
  <EMI ID = 94.1>

  
connected to a computer (not shown) and a recorder
710 giving a permanent recording of the temperature. measured by the radiometer 708 are all connected to the converter 709. An input signal line 713 connects a

  
input 711 of signals from the control 707 to a computer, not shown. Ammeters 750a, 750b and 750c are mounted in the three branches 702a, 702b and 702c and measure the current transmitted to elements 302a to 302c, and the volt-

  
  <EMI ID = 95.1>

  
give the voltages across the heating elements.

  
The energy dissipated in these and the electrical resistance thereof can be calculated from the voltage and current measurements. Knowing the electrical resistance of each heating element gives information about its physical integrity because? when the heating element erodes, its electrical resistance increases.

  
Fig. 18 is a graph showing the changes in laminar electrical resistance of a sample of graphite cloth (WCA graphite cloth of

  
Union Carbide Corporation) as a function of temperature

  
of the fabric, indicated on the abscissa. The fabric has been made rigid by pyrolytic graphite, by heating and exposure to a carbonaceous gas atmosphere, generally following

  
the method described above. The ordinates represent

  
the laminar resistance in ohms per square because we know that

  
the resistance measured between opposite edges of squares of a resistive material of given thickness does not depend on

  
dimensions of the square. Thus, the resistance at a particular temperature of a heating element formed from a single rectangular strip of the WCA fabric can be determined by considering the separation of the strip into squares of fabric connected in series. For example, the resistance of a 152.4 x 1295.4 mm strip at 1371 ° C, measured between the 152.4 mm sides, is obtained by multiplying by 1295.4 / 152.4 of 0.123 il which is the laminar resistance at 1371 [deg.] C given from figure 18. The resistance of a heating element having several layers of fabric of the same size and therefore of the same resistance is obtained by dividing the resistance d 'a single layer by the number of layers.

   For convenience, the laminar resistances calculated in ohms per square for the samples of WCA graphite fabric comprising 2, 3 and 4 layers are also given in Figure 18.

  
During operation, when control 707 has been set to a temperature setpoint, manually or

  
by a computer, it compares this with the measured temperature of the electrode 302c and transmits an error line

  
which depends on the algebraic difference between the measured and set temperatures. Control 707 sets trip circuit 706 which, depending on the error signal, causes the amount transmitted to the heating elements by the control to increase or decrease.
704 so that the magnitude of the error signal is reduced if necessary and the temperature of element 302c approaches the set temperature. As the element
302c is located in the cavity surrounded by the thermal shield 410, its temperature is generally representative of that of the surfaces of the cavity. However, radiometers focused on other surfaces of the black body can be used for temperature control.

  
FIG. 19 indicates that, in addition to the temperature, other parameters can be regulated by feedback control circuits, comprising for example a circuit 714 for regulating the flow of the main liquid reagent comprising a reserve 715 communicating with a circuit
716 dosing via a feed line 717. Circuit 716 regulates the flow rate of the main reagent and may include, for example, a variable speed pump and a pump drive or a variable orifice valve and a valve drive. An output 718 of circuit 716 is connected to a flow transducer 719 which creates an elec-tric signal 720 corresponding to the flow rate of the main reagent. An outlet 721 of the transducer 719 is connected to the piping
215 main liquid reagent inlet.

   A signal 722 from pressure gauge 654 and signal 720 from transducer 719 reach two signal inputs of circuit 716. A signal from computer 723 is transmitted to a third input of circuit 716.

  
In one mode of operation of the circuit 714 for regulating the flow rate of the main liquid reagent, the computer 723 transmits both a value. predetermined flow rate of the main reagent and an upper limit of the pressure in the reaction zone to circuit 716 which compares the predetermined flow rate to the flow rate measured by transducer 719 and adjusts the flow rate so that it approaches the selected value provided however that the pressure of the reaction zone is below the prescribed upper limit. When this pressure exceeds the upper limit, the metering circuit 716 reduces the pressure by reducing the flow rate of the main reagent.

  
A circuit 724 for regulating the flow of a secondary liquid reagent forms another reaction control circuit which comprises a reserve 725 communicating with a dosing circuit 726 via a supply line 727. Circuit 726 can be of the type described for circuit 716. An output 728 of circuit 726 is connected to a flow transducer 729 which creates a signal corresponding to the flow rate of the secondary reagent. An output 731 of the transducer 729 is connected to the input 221 of secondary reagent. A signal 722 from the pressure gauge 654 and a signal 730 from the trans-

  
  <EMI ID = 96.1>

  
726, and a signal from computer 723 arrives at a third input of this circuit. Device 724 can operate

  
Operate as described for device 714.

  
In a circuit 734 for regulating the flow of inert fluid, an outlet of the reserve 640 of inert fluid is connected to the valve 643 which is itself connected to the stop valve 642. The latter is connected to a trans-

  
  <EMI ID = 97.1> transducer 735 reaches a first input of a needle valve control 737. A second input of command 737 is connected to computer 723 and a third input to pressure gauge 646. The opening of valve 643 can be adjusted by command 637. Inert fluid from transducer 735 reaches inputs 408 and 409.

  
of the reactor. For convenience, valve 647, flowmeter 644, and distributor 635 in Figure 16 are not

  
not shown in figure 19, and transducer 735 of figure 19 is not shown in figure 16.

  
In operation, valve 642 is open and allows the passage of inert fluid into the transducer
735 and inputs 408 and 409. Command 737 compares the flow signal from transducer 735 to a specified flow rate.

  
by the computer 723 and adjusts the valve 643 accordingly provided, however, that the pressure detected by the pressure gauge
646 does not exceed a higher value specified by the calculator 723. When the pressure is excessive, the control 737 reduces the flow and thereby reduces the pressure.

  
A device 700 for adjusting the temperature of the

  
  <EMI ID = 98.1>

  
cally in Figure 19 comprises a temperature control 738 which comprises an energy control 704, a circuit
706, a set point control 707, a converter 709, a recorder 700, and ammeters and voltmeters 750 and 751, these elements being shown in Figure 17. The radiometer 708 (not shown in Figure 19) is housed in channel 441 and connected to control 738. Power supply 702 transmits energy 703 from control 738 to elements 302 (not shown in FIG. 19) through electrodes 309. Thus, the amount of electrical energy transmitted at output 703 determines

  
the temperature of the tube 401. The input 711 of control signals and an output of the control 738 are connected to the computer 723 by lines 713 and 712 respectively.

  
A reactor product sampling device 740, connected to an outlet 741 located near the valve 655t, transfers samples of the reaction products at predetermined intervals to an inlet 742 of a gas chromatograph 743. An electrical signal from an output 744 of the chromatograph 743 varies as the chemical composition of the samples varies. Thus, the chromatograph 743 and the device 740 can create a signal corresponding to the concentration of ethylene during the partial pyrolysis of a hydrocarbon.

  
Signals from the 743 chromatograph arrive at a

  
  <EMI ID = 99.1>

  
ci is connected to parameter transducers by a common data line 746 which includes signal lines connected to transducers 719, 729 and 735, manometers 646 and 654, control 738 and chromatograph 743. Other transducers may be connected to the common line
746 if applicable. An output 747 of the computer 723 is connected to a common control line 748 which includes signal lines connected to the circuits 716 and 726 and to the controls 738 and 737.

   The computer 723 may be a digital computer and may include an analog-to-digital converter transforming the analog signals from the transducers into digital values for the computer, a digital-to-analog converter for transforming the digital signals from the computer into analog control signals, and a Multiplexer for controlling the signal lines of the common lines 746 and 748.

  
According to the invention, during an operation, the computer 723 can specify and control parameters

  
using signals transmitted by common lines 748 and

  
746. Thus, the computer 723 can supervise the operation of the reactor so that the parameters remain within determined ranges. In addition, the computer can be programmed so that it searches for the optimum operating conditions for a particular operation by systematically varying the parameters and controlling the reactor output with the 743 chromatograph. Thus, the computer can be programmed so that it determines the reactor temperatures and feed rates which maximize the ethylene concentration for a particular hydrocarbon feed at the reactor outlet. The calculator 723 may also include feedback control circuits, for example a fractional product control circuit.

  
  <EMI ID = 100.1>

  
sampling, the chromatograph 743, the control 738 and the power supply 702 connected to the elements 302. In such a control, the computer compares the chemical composition of the samples of the reaction products withdrawn with a composition.

  
  <EMI ID = 101.1>

  
747, this signal corresponding to deviations or deviations in the chemical composition of the samples. The output 747 is connected to the input 711 of the reactor temperature control so that this temperature can vary as a function of variations in the signal from the computer, with a reduction in the variations in the chemical composition of the reaction products.

  
Other parameters, such as particular reactant flow rates and the pressure in the reaction zone, can be adjusted by reaction.

  
The chemical reactions at high temperature carried out according to the invention require the use of an inert fluid sheath or protection which is substantially transparent to radiation. The sheath or envelope has a significant axial length. This annular sheath can be created substantially parallel to the axis, or substantially perpendicular to its axis, towards the interior of the outer circumferential surface.

  
In the first case, as described in the first embodiment of the reactor, the fluid in the sheath must

  
be maintained as a laminar stream preventing mixing with the reactant stream. This criterion imposes certain limits on the axial length of the cladding given the laminar flow, and the integrity of the protection cannot be maintained over indefinite lengths downstream, especially when a particularly violent reaction is expected. Thus, such a method of creating the sheath is especially suitable for laboratory and small-scale applications.

  
In the last case described above, concern-

  
  <EMI ID = 102.1> tion, the integrity of the sheath or fluid shield is independent of flow considerations and can be maintained over an axial distance much greater than that obtained in the case of a laminar shield injected in parallel to the axis. The essential criterion is the maintenance of a stream of inert fluid at a pressure higher than that of the stream of reactant so that the reactants cannot pass through the fluid shield or no longer be confined? by the sheath.

  
When the sheath or shield has been created, a brake reagent passes through the center in a predetermined path which substantially coincides with the axis of the sheath.

  
This confines the reagents in and out of contact with the surfaces of the reactor chamber.

  
Finally, very intense radiation is transmitted to the center of the cladding and coincides with at least part of the predetermined path of the reagents. These radiations can be directed at at least one point of the path of the reactants as in the first or the third embodiment,

  
or over a finite length of this path as in the second and the fourth embodiment. In all cases, a sufficient quantity of radiation is absorbed in the central part so that the temperature of the reagents reaches the value necessary to trigger the desired chemical reaction.

  
When the reagents do not themselves absorb the radiation, an auxiliary absorbent material can be introduced along the path of the reagents, advantageously before directing the radiation in the central part. The auxiliary material then absorbs enough radiation so that the temperature in the central part reaches the value necessary to start the chemical reaction.

  
wanted. As indicated above, when the intended reaction is such that the transparent reagents create at least one radiation suppressant, the auxiliary material can be deactivated after initiation of the reaction.

  
The process under consideration may further comprise cooling the reaction products and the reagents and / or <EMI ID = 103.1>

  
desired tion. The purpose of this operation is to interrupt the desired reaction and to suppress any unwanted reaction. The remaining products, auxiliaries and reactants can be cooled advantageously and efficiently by radiative transfer to a cold radiation absorbing surface.

  
We now consider the implementation of re-. wall actors protected by a fluid. The reactors according to the invention can be used for practically all chemical reactions at high temperature, which have often been considered as impossible in practice or only theoretically.

  
  <EMI ID = 104.1>

  
The reason for such reactors in a particular chemical reaction at elevated temperature is that the reaction must be thermodynamically possible under the conditions considered.

  
When using these reactors, the chemical reactions considered can be carried out at temperatures up to about 3315 [deg.] C, by (1) creation inside the porous tube of the reactor of a tubular sheath of fluid inert transparent practically to radiation and forming a protection of the internal surface of the reactor tube, the annular sheath having a considerable axial length and

  
its internal part delimiting a reaction chamber, (2) circulation of at least one reagent (in the solid, liquid or gaseous state) in the reaction chamber along a predetermined path substantially coinciding with the longitudinal axis of the sheath, the reagents being confined in the room of

  
reaction, (3) direction of very intense radiations in the reaction chamber so that they coincide with at least part of the predetermined path of the reactants, a sufficient quantity of radiations being absorbed in the chamber so that the temperature of the reactants reaches the value necessary for triggering and maintaining the desired chemical reaction.

  
Among the reactions which can be carried out in the reactors according to the invention, there may be mentioned the dis sociation of hydrocarbons and of hydrocarbon materials. <EMI ID = 105.1>

  
gene and carbon black, the steam reforming of coal, petroleum fractions, oil shale, tar sands, lignite and other carbonaceous or hydrocarbon feedstocks in the form of synthesis gas mixtures, the processes also being able to understand the possible use of one or more mineral carbonates (such as limestone or dolomite) or mineral oxides which react chemically with the sulfur-containing impurities which can thus be removed from the mixtures formed of synthesis gas, the partial dissociation of the hydrocarbonaceous materials and hydrocarbons to lower molecular weight compounds, partial pyrolysis of saturated hydrocarbons to unsaturated hydrocarbons such as ethylene, propylene and acetylene,

   the conversion of organic wastes such as sludge from sewage or by-products containing lignin into fuel gases, the total or partial desulfurization of hydrocarbon feedstocks containing sulfur, the reduction of ores or organic compounds to a lower valence at using hydrogen, carbon, syngas or other reducing agent, and the total or partial reaction of an inorganic element or compound with a carbonaceous material to

  
that the corresponding mineral carbide is formed.

  
If desired, one or more catalysts can be added in these high temperature chemical reactions so that they accelerate the reaction or change its course.

  
to a desired sequence. When the process uses carbon or hydrocarbon reactants, the addition of a suitable catalyst to the system may promote the formation of free radicals, carbonium ions or carbanions influencing the course of the reaction.

  
Obviously, a single set of operating conditions is not optimal or suitable for all the reactions which may be carried out in the reactor. Operating conditions such as temperatures, pressures, feed rates, reactor tube residence time, and cooling rates can vary depending on the particular reaction being carried out. For example, among the parameters which have an influence on the products of the pyrolysis of a hydrocarbon, mention may be made of the heating temperature of the hydrocarbon and the holding time at this temperature. It is known, for example, that methar must be heated to approximately 1232 [deg.] C so that it forms acetylene. Formation of ethylene from ethane begins

  
at a relatively low temperature, of the order of 830 [deg.] C.

  
In an example of pyrolysis of hydrocarbons, acetylene, ethylene, hydrogen, carbon black and hydrocarbon oils are formed. Reaction times

  
of the order of a millisecond generally render maximum

  
acetylene yield, since reactions lasting longer than 1 millisecond generally favor the production of ethylene and other products to the detriment of acetylene, while reaction times less than 1 millisecond generally reduce the yield both ethylene and acetylene. Very high temperatures

  
  <EMI ID = 106.1>

  
production of carbon black and hydrogen to the detriment

  
acetylene and ethylene. The reaction times in the reactors of the invention can be reduced by shortening the reactor tube and by increasing the flow rate of the reagents introduced into the tube. For very short reaction times, mixing an auxiliary radiation absorbing material such as carbon black with

  
reagents may be advantageous so that the coupling between the stream of reagents and the radiation from the tube wall is promoted and thus facilitates the rapid heating.

  
pide of reagents.

  
We will now consider examples of the implementation of various chemical reactions at high temperature, in reactors with a wall protected by a fluid according to the invention. In all of these examples, the high temperature, fluid-walled reactor, shown in Figures 2A through 6, is used to carry out the particular reaction. Reactor tube 61 is a 91.4 cm long porous graphite tube having an internal diameter of 7.6 cm and an external diameter of 10.2 cm, the average pore radius being 20 microns. The porous tube is housed in a 25.4 cm diameter steel pressure vessel 70. Tube 61 is heated by electrodes 100a to
100f of carbon placed in the chamber 85. The thermal shield 120 also placed in the chamber 85 is made of molybdenum.

  
A water-cooled collar 125 is placed near the outlet end of tube 61 and cools the re-products.

  
  <EMI ID = 107.1>

  
Continuing from each example for a varying amount of time, tube 61 is inspected for the presence of an accumulation of carbon black or the like. We never discover

  
EXAMPLE 1

  
This example concerns the thermal dissociation of methane. A series of tests are carried out intended to determine the efficiency of the reactor according to the invention for the thermal dissociation of natural gas with variable flow rates and reaction temperatures. During all the tests, hydrogen is introduced into chamber 85 through the inlet

  
83 and it circulates through tube 61 into the reaction chamber at a constant flow rate of 141.5 l / min. The intensity of the current in the electrodes 100a to 100f is regulated; <1> so that

  
  <EMI ID = 108.1>

  
Drugs a small amount of carbon black into the reactor through inlet 121 at the same time to form an absorbent auxiliary material to initiate pyrolytic dissociation. When dissociation has started, the addition of additional black is not necessary for the maintenance of the reaction. Dense black smoke escapes from the outlet of the tube and is found to contain carbon black and hydrogen. The black particles are very fine and their filtration is very difficult. Spraying water into the effluent stream just above the outlet end of tube 61 makes it possible to agglomerate the black particles and collect them on a cloth dust filter. The following table indicates the percentage of dissociation for various flow rates included

  
  <EMI ID = 109.1>

  
between 1250 and 1871 [deg.] C, the fraction of dissociated methane being determined by measuring the thermal conductivity of the effluent gases after filtration of the carbon black particles of the sample.

BOARD

  

  <EMI ID = 110.1>


  
EXAMPLE 2

  
This example concerns the thermal dissociation of liquid hydrocarbons. A series of tests are carried out to determine the efficiency of the reactor of the invention for the thermal dissociation of liquid hydrocarbons. The shielding gas is hydrogen having a constant flow rate of 141.5 l / min. Liquid hydrocarbons chosen for the series of tests

  
are distillates obtained from crude oil and comprising naphtha (boiling point 38 to 93 [deg.] C), kerosene and diesel fuel (boiling point

  
  <EMI ID = 111.1>

  
boiling greater than 316 [deg.] C). The test results are as follows.

  
  <EMI ID = 112.1>

  
approximately in tube 61 at a rate of 0.19 l / on at inlet 121. The temperature of the tube is maintained at 1871 [deg.] C. Pure naphtha passes through the reactor unaffected because it is apparently transparent to thermal radiation from the glow tube. Naphtha is then rendered opaque by mixing with 0.1. by weight of finely divided carbon black. When this opaque mixture penetrates into the reactor as before, the coupling of thermal radiation is excellent. Carbon black and hydrogen escape from

  
the outlet of the tube. Analysis of the gas produced with a thermal conductivity cell indicates that it contains more than
98 mole% hydrogen, so that the dissociation is almost complete.

  
B. KEROSENE-DIESEL FUEL. This material is mixed with 0.1% by weight of carbon black and introduced into the reactor at a rate of 0.19 l / min. The tube of re-

  
  <EMI ID = 113.1>

  
carbon and hydrogen. Thermal conductivity measurements indicate that the effluent gas contains more than
98 mole% hydrogen,

  
C. GASOIL. We introduce diesel mixed with black

  
  <EMI ID = 114.1>

  
the tube is kept at 1871 [deg.] C, the gas oil dissociates into black and hydrogen, which is when separated from black, contains 98 mole% pure hydrogen, as indicated by thermal conductivity measurements. When the temperature of the tube is reduced to 1538 [deg.] C, the reactor effluent is no longer a dense black smoke but a light gray mist indicating that, at the lower temperature, the diesel is not

  
dissociates only partially presumably into light hydrocarbon fractions and a small amount of carbon.

  
D. RESIDUAL OIL AND ASPHALT. The residual oil containing the asphalt, introduced into the reactor at a rate of

  
  <EMI ID = 115.1>

  
by thermal conductivity of the gaseous component of the effluent stream indicates that the latter contains more than 98 mol 96 of hydrogen.

  
EXAMPLE 3

  
This example concerns the thermal dissociation of coal. We analyze a sample of fat coal from Utah <EMI ID = 116.1>

  
ashes. It is sprayed to a particle size less than 0.29 mm and introduced into the reactor at a rate of

  
  <EMI ID = 117.1>

  
carbon black, in gaseous products and in light coke.

  
The carbon black differs from that of Example 1 in that the particles are large enough to be filterable by adding water. Black contains 8.63% ash and 0.54% sulfur, by weight. The gaseous product is a mixture of hydrogen and nitrogen (the latter coming from

  
shielding gas), containing only 0.02 mole% sulfur, present in the form of hydrogen sulfide.

  
About 62% of the weight of the starting material is converted to coke. This is very light and open, its density being only 35% of that of the starting carbon.

  
When freshly prepared, coke oxidizes spontaneously in air to ash in less than 12 hours, indicating that its surface activity is high. When the coke remains at room temperature overnight in a nitrogen atmosphere, it exhibits more surface activity

  
and does not oxidize spontaneously on subsequent exposure to air. Microscopic examination of the body indicates that it comprises small hollow spherical globules of vitreous substance. Chemical analysis indicates that the coke contains 8.27% by weight of ash and 0.70% by weight of sulfur.

  
EXAMPLE 4

  
This example is for the. steam reforming and carbon gasification. A sample of coal from Carbon County, Utah, USA was analyzed which contained ash and high limestone content, and found to contain 0.60% sulfur. The coal is pulverized to a particle size of less than 0.29 mm

  
and it is introduced into the reactor at a rate of approximately 4.74 kg / h. Water vapor at 121 nC simultaneously enters the reactor at a rate of 9.08 kg / h. Tube 61 is held at

  
  <EMI ID = 118.1> a dense white vapor coming from the outlet of the reactor. It does not appear that carbon black or heavy residues were formed. No ash or other solids are found in the hopper which is just below the outlet of the reactor tube, so all of the solid residue from the coal is entrained in the product gas.

  
The solid products are separated from the effluent stream by filtration and the remaining gas is dried before analysis by a mass spectrometer. The results of the analysis, excluding air, are as follows (the concentrations being given in moles%): nitrogen 0.051%, carbon monoxide 7.563%, hydrogen sulfide absent, bisul-

  
  <EMI ID = 119.1>

  
The gaseous product of this reaction can be used

  
as fuel. Also, the analysis does not indicate any sulfur containing compounds, although the mass spectrometer can detect sulfur compounds at a concentration as low as 10 ppm. Thus, practically all

  
sulfur initially present in the coal was entrained in the solid particles removed from. effluent by filtration.

  
EXAMPLE 5

  
This example relates to steam reforming and gasification of oil shale. A sample of? Is sprayed to a particle size less than 0.147 mm. Green River bituminous slate obtained from a source near Rifle, Colorado, United States of America. The presence of various carbonaceous materials in the sample oil shale is determined. Methylene chloride extracted at room temperature 0.93% by weight of the shale. The sample is analyzed by heating a portion in air and observing the loss in weight as a function of temperature. The results of the analysis are as follows:

  

  <EMI ID = 120.1>


  
These measurements indicate that the oil shale contains 15% by weight of organic matter and 27.3% by weight of limestone.

  
  <EMI ID = 121.1>

  
a siliceous material.

  
The pulverized sample is introduced into the reactor at a rate of 17.25 kg / h. At the same time, water vapor enters the reactor at a rate of approximately 9.08 kg / h.

  
The water vapor is at 121 [deg.] C at the inlet of the reactor. The tube

  
  <EMI ID = 122.1>

  
the porous wall at a rate of 141.5 l / min and constitutes the gas shield. A stream of colorless vapor escapes from the outlet of the tube and has a temperature of 521 [deg.] C just below the outlet of the reactor.

  
Solid ash is also produced and falls into the hopper located under the tube. The ashes essentially contain molten glass beads of various colors. The material is analyzed to determine the residual carbonaceous material by spraying and determining the weight loss as a function of heating as performed on the original shale. No weight loss was observed on heating from 500 to 780 [deg.] C, indicating that no organic matter remained from the original shale in the ash. A weight loss of 14% is observed when heating the

  
  <EMI ID = 123.1>

  
calcium carbonate from the original sample remains in the ash and some of this calcium carbonate has undergone decarboxylation during the reaction. The treatment

  
  <EMI ID = 124.1>

  
evolution of hydrogen sulfide and carbon dioxide, indicating that the sulfur which may be present in the original sample is at least partly present in the ash.

  
The gaseous component of the reactor effluent is

  
  <EMI ID = 125.1> <EMI ID = 126.1>

  
acetylene, 0.39% ethylene, 1.24% nitrogen, 8.70% carbon monoxide, 0.04% 96 of various hydrocarbons, 0.016% carbon dioxide, 0.016% benzene, 0.002% toluene and less than 0.0005% hydrogen sulfide. This gas can be used as a low sulfur fuel.

  
EXAMPLE 6

  
This example relates to steam reforming and gasification of wastewater sludge. A sample of wastewater activated sludge from dried human waste mixed with a binder in the form of a siliceous clay and pellet was analyzed to a particle size of about 2 mm, and found to contain, as a percentage in weight,
33.21% organic carbon, 4.38% organic hydrogen, 6.04% organic nitrogen, 0.23% organic sulfur, 6.14% water and 50% mineral residue.

  
The sludge is introduced into the reactor at a rate of
24.5 kg / h. A total of 11.35 kg is added. Steam at 121 [deg.] C simultaneously enters the reactor at a rate of 25 kg / h, that is to say substantially double the stoichiometric ratio corresponding to the reaction of gas with water. Hydrogen is Injected through the porous wall at the rate of
141.5 1 / min. The temperature of the reactor is maintained at 2066 [deg.] C.

  
The reaction products are in the form of a dense, white mist and a solid residue. The latter, collected in a trap placed under the tube, weighs 6.81 kg and

  
  <EMI ID = 127.1>

  
following option (in percentage by weight): organic carbon
12.88%, organic hydrogen 1.69%, organic nitrogen 2.34%, organic sulfur 0.37%, trace water and mineral residue 83%.

  
Part of the reactor effluent is condensed in a liquid nitrogen trap. The sample collected in the room

  
ge is brought to room temperature and it is found that it comprises a liquid part and a gaseous part. The boiling point of the liquid is 100 [deg.] C, indicating that it is water. The gaseous component, which can be used as a low sulfur fuel, is analyzed by mass spectrometer and gas chromatograph and the com- <EMI ID = 128.1>

  
EXAMPLE 7

  
This example concerns the partial pyrolysis of a gas oil.

  
To show the use of the reactor according to the invention during the partial pyrolysis of petroleum distillates, a light lubricant or gas oil is treated. This particular petroleum distillate is characterized by the following range of distillations:

  

  <EMI ID = 129.1>


  
The diesel is introduced into the reactor tube in the form of a mist by atomization with a misting nozzle.

  
  <EMI ID = 130.1>

  
tion of the fluid wall. In addition, hydrogen is introduced at the inlet end of the reactor tube by the sweep gas inlet which drives the mist into the tube.

  
The tube is initially brought to 1871 [deg.] C, approximately 141.5 l / min of hydrogen entering the pressure chamber.

  
  <EMI ID = 131.1>

  
approximately entering through the scavenging gas inlet. The gas oil is then introduced into the tube at a rate of approximately 0.95 l / min, using 141.5 l / min of hydrogen forming the atomization gas. The temperature of the effluent stream just below the outlet of the reactor is set at approximately 438 [deg.] C by reduction. <EMI ID = 132.1>

  
the reactor is allowed time to stabilize under these conditions.

  
Samples of the effluent stream collected by three methods, namely (1) by passing part of the effluent stream through a liquid nitrogen trap and collecting a sample by freezing, (2) by pooling

  
  <EMI ID = 133.1>

  
Quide and (3) circulation of part of the stream in a condenser cooled by water and collection of a liquid fraction, are then collected. The collected material

  
  <EMI ID = 134.1>

  
and then collecting samples of the liquid phases and. vapor of this material at this temperature.

  
The liquid collected below the water-cooled condenser is characterized by the following distillation characteristics:

  

  <EMI ID = 135.1>


  
The sample of the liquid phase collected from the liquid nitrogen trap is dried to remove water therefrom and analyzed; it is found to contain the following materials: xylene, styrene, toluene, benzene, pentane, pentadiene, cyclopentadiene, butene, butadiene, propylene, methylacetylene, methylnaphthalene, naphthalene and higher molecular weight hydrocarbons. The gaseous component of the material collected in the liquid nitrogen trap is dried and analyzed by mass spectrometer and gas chromatograph. After correction taking into account the presence of air, it is observed that two samples of the gaseous component have the following average composition (in mole%):
hydrogen 88.23%, methane 4.62%, ethylene 3.09%, propylene 1.22%, acetylene 0.55 &#65533;, ethane 0.41%, butene 0.36%, ben-

  
  <EMI ID = 136.1>

  
toluene 0.02%.

  
EXAMPLE 8

  
This example relates to the partial steam reforming of a gas oil. A gas oil identical to that of Example 7 undergoes partial steam reforming in the reactor during two substantially identical tests. In each of the tests, the gas oil is introduced into the reactor in the form of a mist by atomization through a nozzle. Hydrogen forms the protective gas, the sweep gas and

  
  <EMI ID = 137.1>

  
of these functions.

  
During both tests, the tube is initially heated to 1816 [deg.] C and hydrogen enters through the sweep gas inlet and into the pressure chamber at the flow rates which are to be used substantially. The gas oil is then introduced into the reactor at a rate of approximately 0.95 l / min with water vapor at a rate of approximately 1.82 kg / min, corresponding to the carbon / water vapor molar ratio of approximately 1 , 0 / 1.6. Due to the thermal load of gas oil and water vapor, the reactor temperature drops to 1593 [deg.] C. The temperature of the effluent stream just below the outlet is approximately 454 [deg.] C. Samples were collected and processed as described in Example 7.

  
The liquid collected under the cooled condenser

  
by water in the first test has the following characteristics of distillation:

  

  <EMI ID = 138.1>


  
In the second test, a sample of the liquid component collected in the liquid nitrogen trap can reach 10 [deg.] C and is dried to remove water before qualitative analysis.

  
It is observed that the sample contains the following materials:
toluene, benzene, pentene, pentadiene, cyclopentadiene, butene, butadiene, naphthalene, xylene, styrene as well as higher molecular weight hydrocarbons. The part of the original sample from the liquid nitrogen trap which is volatile at 10 [deg.] C undergoes drying and analysis by gas chromatograph and mass spectrometer.

  
  <EMI ID = 139.1>

  
Carbon dioxide 0.37%, butane 0.25%, methylpentadiene 0.25%, cyclohexane 0.13% and toluene 0.04%.

  
EXAMPLE 9

  
This example concerns the thermal dissociation of sawdust. Sawdust which is a lignin-containing byproduct is thermally dissociated in tube 61 at
1871 [deg.] C, with the introduction of hydrogen under pressure through

  
  <EMI ID = 140.1>

  
re enters the reactor at a rate of approximately 27.7 kg / h. The products of pyrolysis are in the form of finely divided carbon black similar to that obtained by dissociation of methane, gaseous products from the dissociation of volatile compounds, and an open textured carbonaceous material in which the structure fiber of the original wood is practically intact.

  
EXAMPLE 10

  
This example relates to the preparation of abrasive based on silicon carbide from silica. Silica sand having a particle size between 0.29 and 0.147 mm is introduced into the tube 61 through the inlet 121 at a rate of

  
  <EMI ID = 141.1>

  
protective shealth. The powdered material which falls from the tube is collected in a hopper placed below.

  
The powdered product is abrasive enough that it easily scratched glass, this characteristic indicating that it contains silicon carbide. Examination of the powder shows that it comprises spheres of silica covered with an envelope of amorphous carbon and fine platelets of crystalline silicon carbide.

  
EXAMPLE 11

  
This example relates to the production of aluminum carbide. A stoichiometric mixture of aluminum powder and elemental carbon is prepared for the intended reaction:

  

  <EMI ID = 142.1>


  
The mixture is introduced into the reactor at a rate of approximately 4.54 kg / h. Tube 61 is maintained at 1871 [deg.] C and hydrogen passes through the porous wall of the tube at a rate of 141.5 l / oz.

  
The reaction gives an amorphous brown-gray material collected in a trap under the tube. A sample of this product

  
  <EMI ID = 143.1>

  
a gas which burns with the characteristic yellow flame of methane and indicates that the product and hydrochloric arid have exhibited the following reaction:

  

  <EMI ID = 144.1>


  
The sample dissolves completely in hydrochloric acid and forms a clear solution. Since the elemental carbon used as the starting material is insoluble in 0.1N hydrochloric acid, this reaction indicates that the aluminum and carbon have reacted quantitatively in the reactor to form aluminum carbide.

  
  <EMI ID = 145.1>

  
and heated until sublimation, in order to determine the possibilities of producing aluminum carbide in the reactor of the invention from aluminum chloride

  
and carbon. The aluminum chloride vapor mixes.

  
to a stream of oxygen and this stream passes over a bed of carbon black. An arc lamp is fccalized on the surface of the

  
carbon bed and heat part of the bed to 999 [deg.] C as indicated by an optical pyrometer. Small orange crystals form just downstream of the heated zone indicating that aluminum chloride has reacted with carbon and hydrogen with formation of aluminum carbide and hydrochloric acid following the reaction:

  

  <EMI ID = 146.1>


  
When the orange crystals are added to 0.1 N HCl, the crystals dissolve and a gas is released which burns with the characteristic yellow flame of methane.

  
As this process simulates the reaction which can be carried out in a reactor with a wall protected by a fluid, by reaction of aluminum chloride with carbon and hydrogen (produced by thermal dissociation of a gas or

  
of a liquid hydrocarbon), this behavior suggests a new method of making methane by (1) reacting aluminum chloride with an inexpensive hydrocarbon material to form aluminum carbide and hydrochloric acid, and (2 ) water cooling of the product

  
  <EMI ID = 147.1>

  
that hydrolyzes aluminum carbide with the formation of methane and aluminum chloride which can itself be recycled.

  
EXAMPLE 12

  
This example relates to the reduction of ferric oxide by hydrogen. Pure ferric oxide with a particle size of less than 0.147 mm is introduced into the reactor at a rate of 15.94 kg / h at the same time as hydrogen which passes through the porous wall at a rate of 141.5 l / min in order to show the usefulness of the reactor of the invention for the reduction of metal ores. Hydrogen is both

  
gaseous shielding and an iron oxide reducing agent.

  
The tube is maintained at 1871 [deg.] C as indicated by focusing an optical pyrometer at the glowing inner wall of the tube. The temperature of the reagents in the tube is determined to be 15100C with an optical pyrometer. It forms

  
a gray powder which .9, -assembles in the hopper placed under the tube. The temperature of the effluent stream just above

  
  <EMI ID = 148.1>

  
when freshly prepared. Observation of the powder under the microscope indicates that it comprises small spherical particles, indicating that the iron was in a molten state as it passed through the tube.

  
EXAMPLE 13

  
This example concerns the thermal dissociation of hydrogen sulfide and methane. Hydrogen sulfide is reacted with the carbon formed in situ by thermal dissociation of methane, in the reactor of the invention with formation of carbon disulfide and hydrogen. The tests are carried out at two different temperatures, 1635

  
  <EMI ID = 149.1>

  
by focusing an optical pyrometer on the incandescent reagents placed in the tube, the carbon particles originating from the dissociation of methane being the essential incandescent constituents of the reaction mixture. Hydrogen is driven out through the porous wall of the tube

  
at a rate of 141.5 l / min and constitutes the gas shield.

  
  <EMI ID = 150.1>

  
The gas mixture is at room temperature at the inlet of the tube. Carbon black is added forming an absorbent auxiliary material which initiates the reaction, and when the reaction is initiated it sustains itself and

  
Carbon black is no longer necessary.

  
Samples of the gaseous portion of the products from both tests were analyzed with a mass spectrometer.

  
The results of the analysis are shown in the following table, in mole%:

  

  <EMI ID = 151.1>


  
Although all of the above examples are carried out in the reactor shown in Figures 2A and 2B, even better results can be obtained with the reactor of Figures 7A to 7D, with suitable modifications if necessary for the treatment of solid feeds. The use of circuits for adjusting the various parameters enables optimum operating conditions to be obtained and maintained with precision. When the control circuits include a digital computer, the search for optimal conditions can be carried out automatically.

  
  <EMI ID = 152.1>

  
and shown only as a preferred example and that we can provide any technical equivalence in its constituent elements without departing from its scope.


    

Claims (1)

RESUME ABSTRACT L'invention concerne : The invention relates to: A. Un réacteur à température élevée et à paroi protégée A. A high temperature, wall protected reactor par un fluide, du type dans lequel pratiquement toute la chaleur est transmise par couplage radiatif, caractérisé par les by a fluid, of the type in which practically all the heat is transmitted by radiative coupling, characterized by the points suivants considérés isolément ou en combinaisons diverses techniquement possibles : following points considered individually or in various technically possible combinations: 1 . Il comprend un. tube de réaction ayant une extrémité 1. It includes a. reaction tube having one end d'entrée et une extrémité de sortie, l'intérieur du tube délimitant une chambre, le tube étant en une matière sensiblement inlet and an outlet end, the interior of the tube defining a chamber, the tube being made of a material substantially transparente aux radiations et comprenant une paroi interne et transparent to radiation and comprising an internal wall and une paroi externe qui délimitent un canal annulaire entre elles, an external wall which delimits an annular channel between them, un fluide sensiblement transparent aux radiations circulant dans a fluid substantially transparent to radiation circulating in le canal afin qu'il refroidisse le tube, un diffuseur placé the channel so that it cools the tube, a diffuser placed près de l'extrémité d'entrée du tube et destiné à transmettre un near the inlet end of the tube and intended to transmit a gaz inerte sous pression, pratiquement transparent aux radiations, inert gas under pressure, practically transparent to radiation, afin que le gaz ait ensuite un écoulement sensiblement laminaire so that the gas then has a substantially laminar flow en direction axiale dans la chambre du réacteur et qu'il axially in the reactor chamber and that it forme une protection de la paroi interne du tube, un dispositif d'introduction d'au moins un réactif dans la chambre par l'extré- forms a protection of the internal wall of the tube, a device for introducing at least one reagent into the chamber through the end mité d'entrée du tube, les réactifs étant dirigés suivant un inlet end of the tube, the reagents being directed in a trajet prédéterminé axialement par rapport au tube et étant predetermined path axially relative to the tube and being délimités pratiquement au centre de la chambre hors du contact demarcated practically in the center of the chamber out of contact de la paroi interne du. tube par le gaz protecteur, et une source of the inner wall of the. tube by the protective gas, and a source de radiations placée dans un réflecteur disposé à l'extérieur du of radiation placed in a reflector placed outside the tube, les radiations étant rassemblées et focalisées par.le réflecteur afin qu'elles soient dirigées dans la chambre dans tube, the radiation being collected and focused by the reflector so that it is directed into the chamber in laquelle elles coïncident avec une partie au moins du trajet which they coincide with at least part of the path prédéterminé des réactifs. predetermined reagents. 2. Il comprend un tube ayant une extrémité d'entrée et 2. It includes a tube having an inlet end and une extrémité de sortie, l'intérieur du tube délimitant une an outlet end, the inside of the tube delimiting a chambre, le tube étant en une matière réfractaire poreuse capable d'émettre suffisamment de radiations pour que la température chamber, the tube being of a porous refractory material capable of emitting sufficient radiation so that the temperature des réactifs présents dans le tube soit élevée à une valeur suffisant au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique of the reagents present in the tube is raised to a value sufficient to initiate and maintain the chemical reaction voulue, les pores de la matière réfractaire ayant un diamètre tel desired, the pores of the refractory material having a diameter such qu'un fluide inerte peut s'écouler uniformément et avec un débit <EMI ID=153.1> tion de la surface interne du tube, le fluide inerte étant pra- . tiquement transparent aux radiations, un récipient tabulaire étanche sous pression entourant le tube du réacteur et délimitant une chambre sous pression ie fluide inerte entre le tube et le récipient, les extrémités d'entrée et de sortie du tube coopérant de façon étanche avec la chambre sous pression, le récipient sous pression ayant une entrée de fluide inerte transmis sous pression à la chambre sous pression et circulant en-. suite à travers la paroi du tube poreux vers la chambre du that an inert fluid can flow uniformly and with a flow rate <EMI ID = 153.1> tion from the internal surface of the tube, the inert fluid being pra-. tically transparent to radiation, a sealed tabular container under pressure surrounding the tube of the reactor and delimiting a chamber under pressure ie inert fluid between the tube and the container, the inlet and outlet ends of the tube cooperating in a sealed manner with the chamber under pressure, the pressure vessel having an inlet for inert fluid transmitted under pressure to the pressure chamber and circulating therein. continuation through the wall of the porous tube to the chamber of réacteur, un dispositif d'introduction d'au moins un réactif dans la chambre du réacteur par l'extrémité d'entrée du tube, les réactifs étant dirigés suivant un trajet prédéterminé axial par rapport au tube et étant délimités par la protection de reactor, a device for introducing at least one reagent into the chamber of the reactor through the inlet end of the tube, the reagents being directed along a predetermined path axial relative to the tube and being delimited by the protection of <EMI ID=154.1> <EMI ID = 154.1> chambre du réacteur et hors du contact de la paroi interne du tube, un dispositif électrique placé dans la chambre sous pression, à une certaine distance radiale du tube, à l'extérieur de celui-ci, afin qu'il chauffe le tube à une température à laquelle celui-ci émet suffisamment de radiations pour que la réaction chimique voulue soit déclenchée et entretenue, les radiations étant dirigées vers le centre ou elles coïncident pratiquement avec une partie au moins du trajet des réactifs, et un blindage thermique circonférentiel placé dans le récipient à l'extérieur du dispositif de-chauffage afin qu'il réfléchisse les radiations vers le tube du réacteur. chamber of the reactor and out of contact with the inner wall of the tube, an electrical device placed in the pressure chamber, at a certain radial distance from the tube, outside it, so that it heats the tube to a temperature at which the latter emits sufficient radiation for the desired chemical reaction to be initiated and sustained, the radiation being directed towards the center where it substantially coincides with at least part of the path of the reagents, and a circumferential heat shield placed in the container outside the heater so that it reflects radiation back to the reactor tube. 3. Il comprend un tube de réacteur ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie et dont l'intérieur délimite une chambre de -réacteur, le tube étant en une matière poreuse sensiblement transparente aux radiations, un dispositif d'introduction d'un fluide inerte sous pression dans la chambre de réacteur à travers la paroi du tube poreux afin que ce fluide inerte forme une protection de la surface interne du tube de réacteur, le fluide inerte étant sensiblement transparent aux radiations, un dispositif d'introduction d'au moins un réactif dans la chambre de réacteur par l'extrémité d'entrée du tube, les réactifs étant dirigés suivant un trajet prédéterminé axialement par rapport au réacteur et étant délimités par la protection de fluide inerte pratiquement au centre de la chambre de réacteur et hors du contact de la. 3. It comprises a reactor tube having an inlet end and an outlet end and the interior of which delimits a reactor chamber, the tube being made of a porous material substantially transparent to radiation, a device for introducing the reactor. an inert fluid under pressure in the reactor chamber through the wall of the porous tube so that this inert fluid forms a shield for the internal surface of the reactor tube, the inert fluid being substantially transparent to radiation, a device for introducing at least one reactant into the reactor chamber through the inlet end of the tube, the reactants being directed along a predetermined path axially relative to the reactor and being bounded by the inert fluid shield substantially in the center of the reactor chamber and out of contact with the. paroi interne du tube, et une source de radiations disposée dans un réflecteur- placé à l'extérieur du tube de réacteur, les radiations étant collectées et focalisées par le réflecteur puis dirigées dans la chambre du réacteur afin qu'elles coïncident avec une partie au moins du trajet prédéterminé des réactifs. inner wall of the tube, and a radiation source disposed in a reflector - placed outside the reactor tube, the radiation being collected and focused by the reflector and then directed into the reactor chamber so that it coincides with a part at the less than the predetermined path of the reagents. 4. Il comprend un tube de réacteur ayant une extrémité . d'entrée et une extrémité de sortie, une partie au moins de l'intérieur du tube délimitant une zone de réaction, le tube étant en une étoffe d'une matière réfractaire fibreuse capable 4. It includes a reactor tube having one end. inlet and an outlet end, at least a portion of the interior of the tube defining a reaction zone, the tube being of a fabric of fibrous refractory material capable of <EMI ID=155.1> <EMI ID = 155.1> réactifs dans la zone réactionnelle atteigne la valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue, l'étoffe ayant de nombreux pores de diamètre tel qu'un fluide inerte et pratiquement transparent aux radiations puisse s'écouler uniformément et en quantité suffisante à travers la paroi du tube pour qu'il forme une protection de la surface interne du tube, un récipient tubulaire étanche sous pression entourant le tube et délimitant une chambre sous pression de fluide inerte entre le tube et le récipient, les extrémités d'entrée et de sortie du tube coopérant de façon étanche avec la chambre sous pression, le récipient sous pression ayant au moins une entrée d'admission de fluide inerte dirigé sous pression dans la chambre sous pression et à travers la paroi du tube poreux vers la zone réactionnelle, reactants in the reaction zone reach the value necessary to initiate and maintain the desired chemical reaction, the fabric having many pores in diameter such that an inert and practically transparent fluid to radiation can flow uniformly and in quantity sufficient through the wall of the tube so that it forms a protection of the internal surface of the tube, a pressure-tight tubular container surrounding the tube and delimiting a pressure chamber of inert fluid between the tube and the container, the ends of inlet and outlet of the tube cooperating in leaktight fashion with the pressure chamber, the pressure vessel having at least one inlet inlet for inert fluid directed under pressure into the pressure chamber and through the wall of the porous tube to the zone reaction, un dispositif d'introduction d'au moins un réactif dans la zone réactionnelle par l'extrémité d'entrée du tube, les réactifs étant dirigés suivant un trajet prédéterminé axialement par rapport au tube de réacteur et étant délimités par le fluide inerte protecteur pratiquement au centre de la zone réactionnelle et en dehors du contact de la paroi interne du tube, un dispositif électrique placé dans la chambre a device for introducing at least one reagent into the reaction zone through the inlet end of the tube, the reagents being directed along a predetermined path axially with respect to the reactor tube and being delimited by the inert protective fluid substantially at the bottom center of the reaction zone and outside contact with the inner wall of the tube, an electrical device placed in the chamber sous-pression, radialement vers l'extérieur par rapport au tube de réacteur et destiné à chauffer ce tube à une température à laquelle il émet suffisamment de radiations pour qu'il déclenche et entretienne la réaction chimique voulue, les radiations étant dirigées dans la zone .réactionnelle afin qu'elle coïncident pratiquement avec une partie au moins du trajet des réactifs, et underpressure, radially outward from the reactor tube and intended to heat this tube to a temperature at which it emits sufficient radiation for it to initiate and maintain the desired chemical reaction, the radiation being directed into the zone .reactive so that it substantially coincides with at least part of the path of the reactants, and <EMI ID=156.1> entourant pratiquement les éléments de chauffage et la zone réactionnelle afin qu'il délimite une cavité d'un corps noir, <EMI ID = 156.1> substantially surrounding the heating elements and the reaction zone so that it defines a cavity of a black body, le blindage thermique réfléchissant les radiations vers l'intérieur, vers la zone réactionnelle. the thermal shielding reflecting the radiation inwards, towards the reaction zone. 5. Il comprend de plus un dispositif destiné à introduire une matière auxiliaire d'absorption des radiations dans la chambre du réacteur, en coïncidence avec un point au moins du trajet des réactifs, une quantité suffisante de radiations étant absorbée par la matière auxiliaire afin que la température des réactifs atteigne une valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique voulue. 5. It further comprises a device for introducing an auxiliary radiation absorbing material into the chamber of the reactor, in coincidence with at least one point in the path of the reactants, a sufficient quantity of radiation being absorbed by the auxiliary material so that the temperature of the reagents reaches a value necessary for the initiation of the desired chemical reaction. 6. La matière auxiliaire est un liquide. 6. The auxiliary material is a liquid. 7. La matière auxiliaire est un gaz qui absorbe les radiations du spectre électromagnétique entre environ 100 microns et 7. Auxiliary material is a gas which absorbs radiation from the electromagnetic spectrum between about 100 microns and <EMI ID=157.1> <EMI ID = 157.1> 8. La matière auxiliaire' est de la poudre de carbone finement divisée introduite par l'extrémité d'entrée du tube du réacteur suivant un trajet prédéterminé qui coïncide avec le trajet des réactifs. 8. The auxiliary material is finely divided carbon powder introduced through the inlet end of the reactor tube along a predetermined path which coincides with the path of the reactants. 9. La matière auxiliaire est un élément solide placé dans la chambre du réacteur le long d'une partie au moins du trajet des réactifs. 9. Auxiliary material is a solid element placed in the reactor chamber along at least part of the reactant path. 10. L'élément solide est en carbone. 10. The solid element is carbon. 11. Il comprend de plus un dispositif placé dans la chambre de réacteur en coïncidence avec une partie au moins du trajet des réactifs et destiné à élever la température de ceux-ci à une valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique voulue. 11. It further comprises a device placed in the reactor chamber in coincidence with at least part of the path of the reactants and intended to raise the temperature of the latter to a value necessary to trigger the desired chemical reaction. 12. Le dispositif destiné à élever la température des réactifs comprend un élément chauffé électriquement. 12. The device for raising the temperature of the reagents comprises an electrically heated element. 13. Le dispositif destiné à élever la température des réactifs comprend un arc électrique. 13. The device for raising the temperature of the reagents comprises an electric arc. 14. le dispositif destiné à élever la température des réactifs comprend une flamme. 14. the device for raising the temperature of the reagents comprises a flame. <EMI ID=158.1> <EMI ID = 158.1> 16. Le tube du réacteur est en polymère organique. 16. The reactor tube is made of organic polymer. 17. Le tube du réacteur est en un sel minéral. 18. Le fluide est un gaz. 17. The reactor tube is made of an inorganic salt. 18. Fluid is gas. 19. Le fluide est de l'eau liquide ou gazeuse, de l'eau lourde, de l'azote, de l'air ou de l'oxygène. 19. The fluid is liquid or gaseous water, heavy water, nitrogen, air or oxygen. 20. La source des radiations est un arc à plasma, un filament chauffé ou une flamme ensemencée. 20. The source of radiation is a plasma arc, heated filament or seeded flame. 21. Il comprend de plus un dispositif de refroidissement 21. It also includes a cooling device <EMI ID=159.1> <EMI ID = 159.1> du tube du réacteur. of the reactor tube. 22. Le diamètre des pores est compris entre environ 0,025 et 0,5 mm. 22. The diameter of the pores is between about 0.025 and 0.5 mm. 23. La matière poreuse est en graphite, en carbone, en acier inoxydable fritté, en tungstène fritté ou en molybdène fritté. 23. The porous material is graphite, carbon, sintered stainless steel, sintered tungsten or sintered molybdenum. 24. La matière poreuse est l'oxyda de thorium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de zinc, l'alumine ou l'oxyde de zirconium. 24. The porous material is thorium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, alumina or zirconium oxide. 25. Il comprend un dispositif de refroidissement du récipient sous pression. 25. It includes a device for cooling the pressure vessel. 26. Le dispositif de refroidissement du récipient sous pression comprend des serpentins placés autour de la surface externe du récipient. 26. The pressure vessel cooling device comprises coils placed around the outer surface of the vessel. 27. Le dispositif électrique de chauffage du tube comprend plusieurs éléments de chauffage par résistance électrique dis- posés radialement à l'extérieur du tube et espacés autour de celui-ci. 27. The electrical tube heater comprises a plurality of electrical resistance heating elements disposed radially outside the tube and spaced around it. 28. La matière réfractaire fibreuse est le graphite ou le carbone. 28. The fibrous refractory material is graphite or carbon. <EMI ID=160.1> <EMI ID = 160.1> réfractaire sur des parties de la matière réfractaire fibreuse refractory on parts of the fibrous refractory material <EMI ID=161.1> <EMI ID = 161.1> noir afin que la rigidité de l'étoffe soit améliorée. black so that the stiffness of the fabric is improved. 30. Le dispositif de dépôt d'un revêtement réfractaire comprend des capteurs destinés à déterminer la différence de 30. The device for depositing a refractory lining comprises sensors for determining the difference in <EMI ID=162.1> <EMI ID = 162.1> un dispositif de dosage destiné à transmettre un agent réfrac- a dosing device intended to transmit a refracting agent <EMI ID=163.1> <EMI ID = 163.1> de fermeture de la sortie du tube du réacteur, le courant de gaz inerte contenant l'agent de dépôt étant dirigé dans la zone réactionnelle, radialement à l'extérieur à travers la paroi du tube vers la chambre sous pression de fluide inerte. closing the outlet of the reactor tube, the stream of inert gas containing the deposition agent being directed into the reaction zone, radially outward through the wall of the tube to the pressure chamber of inert fluid. 31. Il comprend un dispositif destiné à accroître le diamètre des pores de l'étoffe afin que le courant de fluide inerte traversant la paroi du tube croisse. 31. It comprises a device for increasing the diameter of the pores of the fabric so that the stream of inert fluid passing through the wall of the tube increases. 32. Le dispositif d'augmentation du diamètre des pores comprend des capteurs qui déterminent la différence de pressions entre la chambre sous pression et la zone réactionnelle, et un dispositif de dosage destiné à distribuer un agent d'attaque chimique dans le courant de gaz inerte. 32. The device for increasing the diameter of the pores comprises sensors which determine the pressure difference between the pressure chamber and the reaction zone, and a metering device for delivering an etchant into the stream of inert gas. . 33. Il comprend de plus un dispositif, destine à réduire 33. It also includes a device, intended to reduce le diamètre des pores dans l'étoffe afin que le débit de fluide inerte à travers la paroi du tube soit réduit. the diameter of the pores in the fabric so that the flow of inert fluid through the wall of the tube is reduced. 34. Le dispositif de réduction du diamètre des pores comprend des capteurs destinés à déterminer la différence de pressions entre la chambre sous pression et la zone réactionnelle, et un dispositif de dosage destiné à distribuer un agent réfractaire de dépôt dans le courant de gaz inerte. 34. The pore diameter reduction device includes sensors for determining the pressure difference between the pressure chamber and the reaction zone, and a metering device for delivering a refractory deposition agent to the inert gas stream. 35. L'agent réfractaire de dépôt est un gaz carboné. 35. The refractory deposition agent is carbon dioxide. 36. L'agent réfractaire de dépôt est un composé volatil contenant un métal. 36. The refractory deposition agent is a volatile compound containing a metal. 37. Des parties de la matière réfractaire fibreuse qui sont chauffées et exposées au fluide inerte portent un revêtement d'oxyde réfractaire. 37. Portions of the fibrous refractory material which are heated and exposed to the inert fluid have a coating of refractory oxide. 38. L'oxyde réfractaire est l'oxyde de thorium, l'oxyde de magnésium, l'oxyde de zinc, l'alumine ou l'oxyde de zirconium. 38. Refractory oxide is thorium oxide, magnesium oxide, zinc oxide, alumina or zirconium oxide. 39. Il comprend un soufflet tubulaire placé dans une section s'ensemble d'entrée du récipient sous pression, une extré- 39. It comprises a tubular bellows placed in an inlet assembly section of the pressure vessel, an end mité d'entrée du soufflet étant fixée de manière étanche à la section d'ensemble d'entrée, et une extrémité de sortie du soufflet étant fixée de manière étanche à l'extrémité d'entrée du tube de réacteur par un anneau de support d'entrée de tube de réacteur, le soufflet étant déformable afin qu'il permette la dilatation et la contraction axiales du tube de réacteur. inlet end of the bellows being sealed to the inlet assembly section, and an outlet end of the bellows being sealingly secured to the inlet end of the reactor tube by a support ring d 'reactor tube inlet, the bellows being deformable so as to allow axial expansion and contraction of the reactor tube. 40. Il comprend un dispositif destiné à appliquer une force axiale de traction au tube de réacteur. 40. It comprises a device for applying an axial tensile force to the reactor tube. 41. Il comprend un dispositif destiné à introduire un réactif liquide dans la zone réactionnelle du tube, comprenant une base de formation de brouillard placée dans le tube près d'une entrée de la zone réactionnelle, le réactif liquide et un gaz d'atomisation étant dirigés sous pression et étant mélangés dans la buse, le réactif liquide étant dispersé à la sortie de la buse sous forme d'un brouillard qui absorbe les radiations. 41. It comprises a device for introducing a liquid reagent into the reaction zone of the tube, comprising a misting base placed in the tube near an inlet of the reaction zone, the liquid reagent and an atomizing gas being directed under pressure and being mixed in the nozzle, the liquid reagent being dispersed at the outlet of the nozzle in the form of a mist which absorbs the radiation. <EMI ID=164.1> <EMI ID = 164.1> tubulaire fixé à la buse et placé à l'extérieur de celle-ci, l'axe du capot étant sensiblement parallèle à celui du tube de réacteur. tubular attached to the nozzle and placed outside the latter, the axis of the cover being substantially parallel to that of the reactor tube. <EMI ID=165.1> <EMI ID = 165.1> <EMI ID=166.1> <EMI ID = 166.1> de la zone de réaction. of the reaction zone. 44. Le dispositif d'introduction d'un réactif liquide dans la zcne réactionnelle comprend en outre un dispositif d'introduction d'un gaz de balayage à l'extrémité d'entrée du tube de réacteur, le gaz de balayage dirigeant le brouillard de réactif liquide vers la zone réactionnelle. 44. The device for introducing a liquid reagent into the reaction zone further comprises a device for introducing a scavenging gas at the inlet end of the reactor tube, the scavenging gas directing the spray mist. liquid reagent to the reaction zone. 45. Une partie de l'intérieur du tube de réacteur, entre 45. Part of the inside of the reactor tube, between <EMI ID=167.1> <EMI ID = 167.1> une zone de réaction préliminaire dans laquelle le fluide inerte est dirigé afin qu'il forme une protection qui facilite le confinement des réactifs sensiblement au centre de la zone réactionnelle et hors du contact de la paroi interne du tube. a preliminary reaction zone into which the inert fluid is directed so that it forms a shield which facilitates the confinement of the reactants substantially in the center of the reaction zone and out of contact with the internal wall of the tube. 46. Le dispositif d'introduction d'un réactif solide dans la zone réactionnelle du tube comprend une vis hélicoïdale d'alimentation qui est montée dans un boîtier tubulaire allongé 46. The device for introducing a solid reagent into the reaction zone of the tube comprises a helical feed screw which is mounted in an elongated tubular housing. afin qu'elle puisse tourner, un dispositif d'entraînement en rotation de la vis, une trémie destinée à l'introduction d'un réactif solide broyé dans le boîtier, un dispositif d'introduction d'un fluide d'étanchéité sous pression dans le boîtier en un point qui se .trouve en aval de la trémie, et un dispositif de sortie destiné à évacuer le réactif et le fluide d'étanchéité hors du bottier à l'entrée du réacteur. so that it can rotate, a device for driving the screw in rotation, a hopper intended for the introduction of a ground solid reagent into the housing, a device for introducing a sealing fluid under pressure into the housing at a point which is located downstream of the hopper, and an outlet device intended to evacuate the reagent and the sealing fluid out of the casing at the inlet of the reactor. 47. Le dispositif électrique comprend plusieurs éléments de chauffage par résistance électrique en étoffe d'une matière réfractaire fibreuse placés circonférentiellement autour du tube à une certaine distance de celui-ci. 47. The electrical device comprises a plurality of electric resistance heating elements made of a fabric of a fibrous refractory material placed circumferentially around the tube at a certain distance therefrom. 48. La matière réfractaire fibreuse est en graphite ou en carbone. <EMI ID=168.1> 48. The fibrous refractory material is graphite or carbon. <EMI ID = 168.1> matière graphitique. graphitic material. B. Un échangeur de chaleur à contre-courant et à profil variable, destiné à coopérer avec un réacteur à température élevée et à paroi protégée par un fluide, l'échangeur de cha- B. A countercurrent heat exchanger with variable profile, intended to cooperate with a high temperature reactor with a wall protected by a fluid, the heat exchanger. <EMI ID=169.1> <EMI ID = 169.1> sortie, son extrémité d'entrée étant destinée à être fixée à la sortie du réacteur afin qu'elle reçoive les produits de la. réaction à température élevée, l'échangeur de chaleur étant caractérisé par les points suivants considérés isolément ou en combinaison ; outlet, its inlet end being intended to be fixed to the outlet of the reactor so that it receives the products of the. high temperature reaction, the heat exchanger being characterized by the following points considered individually or in combination; 1. Il comprend une paroi tubulaire interne en matière réfractaire, une paroi tubulaire externe en matière réfractaire, concentrique à la paroi interne et distante de celle-ci à l'extérieur, une cloison en spirale formée d'une matière réfractaire et placée entre les parois interne et externe afin qu'elle délimite un canal annulaire en spirale de fluide de refroidissement, et au moins une entrée de fluide de refroidissement traversant la paroi externe et communiquant avec le canal de fluide de refroidissement, ce fluide étant évacué à la sortie du canal annulaire en spirale près de l'extrémité d'entrée de l'échangeur de chaleur. 1. It comprises an inner tubular wall of refractory material, an outer tubular wall of refractory material, concentric with the inner wall and remote from it on the outside, a spiral partition formed of a refractory material and placed between the internal and external walls so that it defines an annular spiral coolant channel, and at least one cooling fluid inlet passing through the outer wall and communicating with the cooling fluid channel, this fluid being discharged at the outlet of the spiral annular channel near the inlet end of the heat exchanger. <EMI ID=170.1> <EMI ID = 170.1> fluide de refroidissement de la sortie du canal annulaire à une chambre sous-pression de gaz inerte du réacteur. cooling fluid from the outlet of the annular channel to a pressurized inert gas chamber of the reactor. <EMI ID=171.1> <EMI ID = 171.1> obtenu avec un réacteur à température élevée à paroi protégée par un fluide selon le point 4 du paragraphe A, ledit appareil obtained with a high temperature reactor with a wall protected by a fluid according to point 4 of paragraph A, said apparatus étant caractérisé par les points suivants considérés isolément ou en combinaisons diverses techniquement possibles : being characterized by the following points considered in isolation or in various technically possible combinations: 1. Il comprend un dispositif destiné au retrait d'échantillons des produits de la réaction quittant le réacteur, un analyseur de produits.de réaction comprenant une entrée d'échantillons et une sortie de signaux, l'analyseur comparant la composition chimique des produits de la réaction à une composition prédéterminée et créant à sa sortie un signal électrique correspondant aux écarts entre la composition chimique des échantillons analysés et la composition prédéterminée, et un appareil de réglage de la température du réacteur qui comprend une entrée de signaux de commande reliée à la sortie de signaux de l'analyseur, et une sortie transmettant de l'énergie au dispositif électrique de chauffage du tube de réacteur, la température du tube variant lors des variations du signal de l'analyseur 1. It comprises a device for removing samples of the reaction products leaving the reactor, a reaction products analyzer comprising a sample input and a signal output, the analyzer comparing the chemical composition of the reaction products. the reaction to a predetermined composition and creating at its output an electrical signal corresponding to the differences between the chemical composition of the samples analyzed and the predetermined composition, and an apparatus for regulating the temperature of the reactor which comprises a control signal input connected to the signal output from the analyzer, and an output transmitting energy to the electrical heater of the reactor tube, the temperature of the tube varying with variations in the signal from the analyzer afin que les écarts entre les compositions soient 'réduits. so that the gaps between the compositions are reduced. 2. L'analyseur comprend un chromatographe en plisse gazeuse relié à un calculateur numérique. 2. The analyzer includes a gas pleat chromatograph connected to a digital computer. 3. Le dispositif de retrait d'échantillons comprend un dispositif destiné à transférer des échantillons à l'entrée d'échantillons de l'analyseur à des intervalles prédéterminés de temps. 3. The sample withdrawal device comprises a device for transferring samples to the sample inlet of the analyzer at predetermined time intervals. 4. La commande de température comprend un circuit à thyristor triode, monté en série avec une alimentation triphasée. 4. The temperature control comprises a triode thyristor circuit, mounted in series with a three-phase power supply. D. Un procédé de mise en oeuvre d'une réaction chimique D. A method of carrying out a chemical reaction à température élevée, caractérisé par les points suivants considérés isolément ou en combinaisons diverses techniquement possibles : at high temperature, characterized by the following points considered individually or in various technically possible combinations: 1. Il comprend la formation d'une enveloppe de matière réfractaire destinée à réfléchir les radiations, le volume entouré par l'enveloppe constituant une cavité d'un corps noir, la formation dans cette cavité d'une gaine annulaire de fluide inerte sensiblement transparent aux radiations, la gaine ayant une longueur axiale importante, l'intérieur de la gaine délimitant une chambre de réaction, la circulation d'au moins un réactif dans la cavité du corps noir. et dans la chambre de réac- 1. It comprises the formation of an envelope of refractory material intended to reflect radiations, the volume surrounded by the envelope constituting a cavity of a black body, the formation in this cavity of an annular sheath of substantially transparent inert fluid to radiation, the sheath having a significant axial length, the inside of the sheath defining a reaction chamber, the circulation of at least one reagent in the cavity of the black body. and in the reaction chamber tion le long d'un trajet prédétermine coïncidant sensiblement . avec l'axe longitudinal de la gaine, les réactifs étant confinés dans la chambre de réaction, et la direction de radiations tion along a predetermined path substantially coinciding. with the longitudinal axis of the sheath, the reagents being confined in the reaction chamber, and the direction of radiation très intenses dans la chambre de réaction afin qu'elle coïncident very intense in the reaction chamber so that it coincides <EMI ID=172.1> <EMI ID = 172.1> une quantité suffisante de radiations étant absorbée dans la chambre de réaction afin que la température des réactifs atteigne la valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue. a sufficient quantity of radiation being absorbed in the reaction chamber so that the temperature of the reagents reaches the value necessary to initiate and maintain the desired chemical reaction. 2. Il comprend l'utilisation d'un réacteur à température élevée et à paroi protégée par un fluide dans lequel pratiquement la totalité de la chaleur est transmise par couplage radia-tif, ce réacteur comprenant un tube de réacteur ayant une extrémité d'entrée et une extrémité de sortie, l'intérieur du tube délimitant une chambre de réacteur, le tube étant en matière réfractaire poreuse capable d'émettre suffisamment de radiations pour que la température des réactifs présents dans le tube atteigne une valeur nécessaire au déplacement et à l'entretien 2. It comprises the use of a high temperature reactor with a wall protected by a fluid in which substantially all of the heat is transmitted by radia-tif coupling, this reactor comprising a reactor tube having an inlet end. and an outlet end, the interior of the tube delimiting a reactor chamber, the tube being of porous refractory material capable of emitting sufficient radiation so that the temperature of the reagents present in the tube reaches a value necessary for the displacement and the l 'interview <EMI ID=173.1> <EMI ID = 173.1> taire ayant un diamètre tel qu'un fluide inerte pratiquement . transparent aux radiations s'écoule uniformément à travers la paroi du tube avec un débit suffisant pour qu'il forme une protection de la surface interne du tube, un récipient tubulaire et étanche sous pression entourant le tube de réacteur et délimitant entre ce dernier et lui-même une chambre sous pression de fluide inerte, les extrémités d'entrée et de sortie du tube de réacteur coopérant de façon étanche avec la chambre sous pression, le récipient sous pression ayant une entrée d'admission de fluide inerte transmis sous pression dans la chambre sous pression et à travers la paroi du tube poreux vers la chambre silencer having a diameter such as substantially inert fluid. transparent to radiation flows uniformly through the wall of the tube with a sufficient flow rate so that it forms a protection of the internal surface of the tube, a tubular and tight pressure vessel surrounding the reactor tube and delimiting between the latter and it even a pressure chamber of inert fluid, the inlet and outlet ends of the reactor tube cooperating in leaktight manner with the pressure chamber, the pressure vessel having an inlet inlet for inert fluid transmitted under pressure into the chamber. pressure chamber and through the wall of the porous tube to the chamber du réacteur, un dispositif d'introduction d'au moins un réactif dans la chambre du réacteur par l'extrémité d'entrée du reactor, a device for introducing at least one reagent into the reactor chamber through the inlet end of the tube, les réactifs étant dirigés suivant un trajet prédéterminé, axialement par rapport au tube du réacteur, les réactifs étant confinés par la protection de fluide inerte, pratiquement au centre de la chambre du réacteur et hors du contact de la paroi interne du tube, un dispositif électrique placé dans la chambre sous pression, à une certaine distance à l'extérieur du tube'du réacteur, ce dispositif électrique étant destiné à chauffer le tube à une température à laquelle il émet suffisamment de radiations pour que la réaction chimique voulue soit déclenchée et entretenue, les radiations étant dirigées au centre de la chambre de réaction et coïncidant pratiquement avec une partie au moins . tube, the reactants being directed along a predetermined path, axially relative to the reactor tube, the reactants being confined by the inert fluid shield, substantially in the center of the reactor chamber and out of contact with the inner wall of the tube, a electrical device placed in the pressure chamber, at a certain distance outside the reactor tube, this electrical device being intended to heat the tube to a temperature at which it emits sufficient radiation for the desired chemical reaction to be triggered and maintained, the radiation being directed to the center of the reaction chamber and substantially coinciding with at least part of it. du trajet des réactifs, et un blindage thermique circonférentiel placé dans le récipient sous pression, à l'extérieur du dispositif de chauffage, le blindage thermique réfléchissant les radiations vers le tube du réacteur, le procédé comprenant la création à l'intérieur du tube poreux d'une gaine annulaire en un fluide inerte pratiquement transparent aux radiations afin que ce fluide forme une protection de la surface interne du tube, la gaine annulaire ayant une longueur axiale importante, l'intérieur de la gaine délimitant une chambre de réaction, la circulation d'au moins un réactif dans la chambre de réaction suivant un trajet prédéterminé coïncidant sensiblement avec l'axe longitudinal de la gaine, les réactifs étant confinés dans la chambre de réaction, of the reagent path, and a circumferential heat shield placed in the pressure vessel, outside the heater, the heat shield reflecting radiation back to the reactor tube, the process comprising creating inside the porous tube an annular sheath made of an inert fluid practically transparent to radiation so that this fluid forms a protection for the internal surface of the tube, the annular sheath having a significant axial length, the inside of the sheath defining a reaction chamber, the circulation at least one reagent in the reaction chamber along a predetermined path coinciding substantially with the longitudinal axis of the sheath, the reagents being confined in the reaction chamber, et la direction de radiations très intenses dans la chambre de réaction afin qu'elles coïncident avec une partie au moins du trajet prédéterminé des réactifs, une quantité suffisante de radiations étant absorbée dans la chambre de réaction pour que la température des réactifs atteigne une valeur nécessaire au déclenchement et à l'entretien de la réaction chimique voulue. and directing very intense radiation into the reaction chamber so that it coincides with at least part of the predetermined path of the reactants, sufficient radiation being absorbed in the reaction chamber for the temperature of the reactants to reach a necessary value the initiation and maintenance of the desired chemical reaction. 3. La gaine annulaire est créée en direction sensiblement 3. The annular sheath is created in a substantially <EMI ID=174.1> <EMI ID = 174.1> rieur de la surface circonférentielle externe de la gaine. laughing at the outer circumferential surface of the sheath. 4. Une matière auxiliaire absorbant les radiations est introduite le long du trajet des réactifs avant introduction de ceux-ci dans le tube de réacteur, une quantité suffisante de radiations étant absorbée par la matière auxiliaire pour que la température au centre atteigne la valeur nécessaire au déclenchement de la réaction chimique voulue. 4. Auxiliary radiation absorbing material is introduced along the path of the reactants prior to introduction of the reagents into the reactor tube, sufficient radiation being absorbed by the auxiliary material to bring the temperature at the center to the value required for the reactor. initiation of the desired chemical reaction. 5. la matière auxiliaire d'absorption des radiations est désactivée après déclenchement de la réaction voulue. 5. The auxiliary radiation absorbing material is deactivated after initiation of the desired reaction. 6. Les radiations sont dirigées sur une longueur finie 6. Radiations are directed over a finite length du trajet prédéterminé des réactifs. the predetermined path of the reagents. 7. Il comprend le refroidissement des produits de la réac- 7. It includes the cooling of the products of the reaction <EMI ID=175.1> <EMI ID = 175.1> du tube de réacteur afin que la réaction chimique voulue soit terminée et qu'une réaction chimique indésirable ne soit pas possible. of the reactor tube so that the desired chemical reaction is completed and an unwanted chemical reaction is not possible. 8. Les produits de la réaction et les réactifs restants sont refroidis par transfert radiatif à une surface froide absorbant les rad iations. 8. The reaction products and remaining reagents are cooled by radiative transfer to a cold radiation absorbing surface. 9. Il comprend de plus l'introduction d'une matière auxiliaire absorbant les radiations le long du trajet des réactifs avant introduction de ceux-ci dans le tube du réacteur, la matière auxiliaire absorbante étant refroidie juste après. 9. It further comprises introducing an auxiliary radiation absorbing material along the path of the reactants before introducing them into the reactor tube, the auxiliary absorbing material being cooled immediately thereafter. 10. Des hydrocarbures ou des matières hydrocarbonées sont dissociés sous forme d'hydrogène et de noir de carbone. 10. Hydrocarbons or hydrocarbonaceous materials are dissociated in the form of hydrogen and carbon black. 11 . Du charbon, des fractions de pétrole, du schiste bitumineux, des sables asphaltiques, du lignite ou d'autres charges carbonées ou hydrocarbonées subissent un reformage à 11. Coal, petroleum fractions, oil shale, tar sands, lignite or other carbonaceous or hydrocarbonaceous feeds undergo reforming at la. vapeur sous forme de mélanges de gaz de synthèse contenant the. vapor in the form of syngas mixtures containing de l'oxyde de carbone et de l'hydrogène. carbon monoxide and hydrogen. 12. Un ou plusieurs oxydes ou carbonates minéraux sont ajoutés aux réactifs afin qu'ils réagissent chimiquement avec. les impuretés contenant du soufre, si bien que celles-ci peuvent être retirées des mélanges de gaz de synthèse formés. 12. One or more inorganic oxides or carbonates are added to the reagents so that they react chemically with them. the sulfur-containing impurities so that these can be removed from the synthesis gas mixtures formed. 13. Des hydrocarbures ou une matière carbonée sont dissociés partiellement en composés de poids moléculaire plus faible. 14-. Des hydrocarbures saturés subissent une pyrolyse par-, tielle avec formation d'hydrocarbures insaturés. 13. Hydrocarbons or carbonaceous material are partially broken down into compounds of lower molecular weight. 14-. Saturated hydrocarbons undergo partial pyrolysis with the formation of unsaturated hydrocarbons. 15. Des matières organiques de déchets sont transformées 15. Organic waste material is transformed en un gaz combustible. into a combustible gas. 16. Un catalyseur est ajouté aux réactifs afin qu'il favorise la formation de radicaux libres, d'ions carbonium ou de carbanions au cours de la réaction. 16. A catalyst is added to the reactants so that it promotes the formation of free radicals, carbonium ions or carbanions during the reaction. 17. Une charge hydrocarbonée contenant du soufre subit une 17. A hydrocarbon feed containing sulfur undergoes <EMI ID=176.1> <EMI ID = 176.1> 18. Des minerais ou des composés minéraux sont réduits à une valence plus faible par de l'hydrogène, du carbone, un gaz de synthèse ou un autre agent réducteur.- 18. Ores or mineral compounds are reduced to a lower valence by hydrogen, carbon, syngas or other reducing agent. 19. Un élément ou composé minéral réagit partiellement ou en partie avec une matière carbonée, avec formation d'un carbure minéral correspondant. 19. An inorganic element or compound reacts partially or in part with a carbonaceous material, forming a corresponding inorganic carbide.
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