<EMI ID=1.1> <EMI ID=2.1>
<EMI ID=3.1>
<EMI ID=4.1>
Ces éléments sont présents sous forme de silice et de composés
<EMI ID=5.1>
vanadium et de potassium, sulfate de soude, etc... Ces catalyseurs '
se présentent généralement sous .la' forme de bâtonnets cylindriques
mais aussi de sphères, de tablettes cylindriques ou même d'anneaux , cylindriques.
Deux types de procossus de fabrication de ce catalyseur sont généralement utilisés :
Dans le premier type qui est aussi le plus courant,' la plupart des constituants essentiels du catalyseur sont mélangés avant l'opération
de formage des éléments de catalyseurs.
Le deuxième type de fabrication est moins souvent utilisé parce que
son coût est généralement plus élevé ;cependant il peut présenter des avantages
<EMI ID=6.1>
préalablement un support inerte qui est, après traitement thermique, trempé
dans une solution contenant les éléments actifs du catalyseur.
Dans les dernières années une attention spéciale a été^apportée aux
dimensions et aux formes des catalyseurs; dimensions et formes
influencent en effet considérablement la perte de charge dans les
réacteurs catalytiques, l'activité du catalyseur, sa résistance
mécanique et la rapidité d'encrassement des lits catalytiques lorsque des particules solides sont entraînées par les gaz dans les réacteurs.
Les caractéristiques suivantes sont principalement requises du
<EMI ID=7.1>
1..Une activité élevée à basse température; cette propriété permet de
<EMI ID=8.1>
ditions d'équilibre chimique et en conséquence les rendements de conversion du S02 en S03. Cette propriété est fonction de la composition chimique,du mode de fabrication et de la structure microscopique du catalyseur, ainsi que de divers paramètres physiques (porosité, surface spécifique, etc...
<EMI ID=9.1>
surface de contact antre les gaz en réaction d'une part et te catalyseur d'autre part.
<EMI ID=10.1>
d'utiliser des éléments de catalyseur plus petits mais 'ce-,
<EMI ID=11.1>
tiques.
3. Perte de charge dans les lits catalytiques : .
<EMI ID=12.1>
offrant de faibles pertes de charge dans les lits catalytiques dans un réacteur de dimensions données, une moindre perte de charge
<EMI ID=13.1>
l'énergie nécessaires ta compression des gaz; ou encore pour une perte de charge donnée du lit catalytique, des éléments de catalyseur
<EMI ID=14.1>
des réacteurs de diamètre moindre et donc moins coûteux. Seules la forme et les dimensions des éléments de catalyseurs permettent d'agir en ce domaine.
Une augmentation des dimensions des éléments de catalyseur permet d'obtenir une réduction des pertes de charge, mais aux dépens de la surface de contact gaz/catalyseur et donc l'activité du lit catalytique <EMI ID=15.1>
4. Rapidité d'encrassement des lits catalytiques
les gaz à traiter par les lits catalytiques contiennent généralement des poussières, présentes en quantités variant selon l'origine du gaz
<EMI ID=16.1>
!'encrassement progressif des lits de catalyseurs et surtout du lit qui se trouve le premier en contact avec le gaz; ce phénomène entraîne des augmentations de perte de charge et des pertes d'activité
<EMI ID=17.1>
des arrêts périodiques de l'unité de production; durant ces arrêts
le catalyseur doit être déchargé et tanisé; de plus les pertes dues au tamisage doivent être compensées par un apport de catalyseur neuf. Ces arrêts représentent des pertes importantes de production et augmentent donc les coûts d'exploitation.
On explique généralement la présence des dépôts dans la partie supérieure du premier lit catalytique par un phénomène de collage des poussières sur la surface du catalyseur qui renferme des composés chimiques ayant une certaine viscosité aux températures de travail élevées régnant dans le premier lit catalytique.
Pour un catalyseur ayant une composition chimique et une micro structure donnée, la forme et les dimensions des éléments de catalyseur ont une influence importante sur la vitesse d'encrassement.
5. Résistance mécanique :
Une bonne résistance mécanique dc� éléments de catalyseur, et en particulier une bonne résistance à l'attrition permettent d'accroître la durée de fonctionnement du lit catalytique et donc de réduire les arrêts pour tamisage et les pertes de catalyseur durant le tamisage.
Comme il est énoncé dans ce qui précède, la forme et les dimensions des éléments d'un catalyseur de composition chimique, de structure et de caractéristiques physiques données ont une influence importante sur l'activité, la perte de charge et la vitesse d'encrassement du catalyseur.
La présente invention concerne une nouvelle forme de catalyseur qui présente une activité élevée aux températures normales de fonctionnement, qui provoque des chutes de pression faibles, et qui permet de réduire considérablement les conséquences de l'encrassement des lits catalytiques tout en conservant une bonne résistance mécanique.
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
présente sous la forme de bâtonnets cylindriques ou prismatiques cannelés sur ieur surface extérieure, ces cannelures ayant une iargeur, une profondeur, un espacement, une orientation et une forme déterminés
de manière à optim:ser les caractéristiques d'activité, de perte de de charge et de vitesse d'encrassement du lit catalytique tout en conservant à ['élément de catalyseur une résistance mécanique satisfaisante.
La figure 1 représente à titre exemplatif divers éléments de catalyseur selon la présente invention : Fig. 1 (a) : Cylindre cannelé comportant cinq cannelures à parois latérales planes et parallèles à l'axe du cylindre. Fig. 1 (b) : Prisme carré présentant 4 cannelures à parois semi-cylindriques et parallèles à l'axe du prisme.
Les cannelures peuvent également ne pas être parallèles à l'axe du cylindre ou du prisme-
De préférence, et pour des considérations de facilité de fabrication et
de résistance mécanique du catalyseur, on utilisera des cylindres à cannelurss parallèles à l'axe du cylindre et on évitera que les
cannelures ne présentent des arètes vives.
Ces considérations ont conduit à définir préférentiellement les dimensions et ta forme de l'élément de catalyseur de la manière suivante (voir figure 2) 1[deg.] Forme : cylindre cannelé à cannelures parallèles à l'axe du cylindre
2[deg.] Diamètre extérieur du cylindre D : le diamètre extérieur dy cylindre
<EMI ID=20.1>
3[deg.] Nombre de cannelures N :
<EMI ID=21.1>
égal à 5,6 ou 7.
<EMI ID=22.1>
La rapport hauteur/diamètre de l'élément de catalyseur peut varier dans de larges proportions, de 0.3 à 3 et généralement de 0.5 à 2.0.
La vaieur de ce rapport peut varier d'un élément de catalyseur à
<EMI ID=23.1>
.r..
5[deg.] Pour des raisons de facilité de fabrication les parois latérales
des dents seront de préférence parallèles. Les arêtes des cannelures et des dents seront soit vives soit arrondies.
6[deg.] Profondeur des cannelures (1) P :
La profondeur doit être limitée pour conserver à l'élément de catalyseur une résistance mécanique suffisante. En général le
rapport profondeur des dents P / diamètre extérieur D sera compris entre 0.10 et 0.30 et de préférence entre 0.13 et 0.20.
7[deg.] Largeur des dents (2) Ld :
Celle-ci est également conditionnée par des considérations dé résistance mécanique.
<EMI ID=24.1>
de préférence entre 0.21 et 0.30.
8[deg.] Distance entre deux dents consécutives (2) Lc :
Cette distance est fixée pour empêcher l'interpénétration des éléments de catalyseur ou réduire les possibilités d'interpénétration Normalement le rapport Lc / Ld sera donc compris entre 0.3 et 1 .05 et de préférence entre 0.8 et 1.05.
Les avantages des catalyseurs faisant l'objet de la présente invention sont mis en évidence par les exemptes suivants :
Exemple 1. :
<EMI ID=25.1>
- 10 Kg de Kieselguhr
- 7 litres d'une solution aqueuse à température de 95 [deg.]C et <EMI ID=26.1>
- 3 Kg d' H2S04 à 98 %
- 1.5 Kg d'un constituant organique
<EMI ID=27.1>
20 à 24 heures avant d'être mis en forme d'une part sous forme
<EMI ID=28.1>
forme de bâtonnets cylindriques cannelés selon l'invention mais "^représentant les mêmes dimensions extérieures-
Les dimensions moyennes des éléments de catalyseur selon l'exemple 1 sont données dans la figure 3 A.
Les deux types d'éléments de catalyseur sont ensuite séchés puis
<EMI ID=29.1>
processus de production ils présentent les mêmes caractéristiques internes (composition chimique pondérale,surface spécifique,, porosité et structure internes) ; quant aux caractéristiques géométriques
ces deux formes de catalyseurs elles sont comparées dans le tableau suivant :
<EMI ID=30.1>
Les deux formes de catalyseurs sont ensuite comparées tant du point de vue perte de charge que du point de vue activité du catalyseur.
1[deg.] Perte de charge :
Ces tests sont conduits de la manière suivante :
Dans un tube en verre ayant un diamètre intérieur de 8.95 cm on
installe un volume d'environ 5 litres de catalyseur ; on fait circuler de haut.en bas sous pression proche de la pression atmosphérique un courant d'air et on mesure la perte de charge
du lit de catalyseur pour différents débits d'air. Après déduction des pertes de charge mesurées dans le tube en absence de catalyseur, on détermine un coefficient de perte de charge selon la formule suivante :
<EMI ID=31.1>
<EMI ID=32.1>
<EMI ID=33.1>
entre les mesures avec et sans catalyseur dans le tube. )
<EMI ID=34.1>
P pression d'entrée absolue, bars
<EMI ID=35.1>
L : hauteur du lit en m
<EMI ID=36.1>
<EMI ID=37.1>
<EMI ID=38.1>
donnés par le calcul.
<EMI ID=39.1>
L'avantage de la forme cannelée selon Itinvention est considérable puisqu'il se traduit par une réduction de perte de charge de l'ordre de 58 %.
2[deg.] Activité du catalyseur :
Les tests sont conduits dans un réacteur isothermique constitué d'un
<EMI ID=40.1>
ratures sont mesurées dans t'axe centra! du lit de catalyseur, respectivement à 1 cm de la surface supérieure du lit de catalyseur et 1 en de la surface inférieure.
<EMI ID=41.1>
de gaz sous un* pression proche de la pression atmosphérique et avec un débit de 950 titres normaux par heure.
La composition du gaz à l'entrée du tracteur est la suivants :
<EMI ID=42.1>
<EMI ID=43.1>
<EMI ID=44.1>
calculé . par la formule :
Rendement de conversion
<EMI ID=45.1>
<EMI ID=46.1>
<-
Les essais sont conduits à différentes tampératures comprises entre 400[deg.]C et 450[deg.]C.
..'
Les résultats obtenus pour les 2 formes de catalyseurs sont donnés
dans le graphique de la figure 4; on voit que dans la zone de température considérée l'élément de catalyseur cannelé selon Fig. 3 A (2)
offre un rendement de conversion de l'ordre de 3 supérieur par rapport à l'élément de catalyseur classique selon la figure 3 A (1) ; ceci est
<EMI ID=47.1>
catalyseur cannelé.
Exemple 2 :
Dans un mélangeur on introduit successivement :
- 10 kg de kieselguhr <EMI ID=48.1> <EMI ID=49.1> organique "quitte.
<EMI ID=50.1>
<EMI ID=51.1>
<EMI ID=52.1>
<EMI ID=53.1>
<EMI ID=54.1>
<EMI ID=55.1>
<EMI ID=56.1>
<EMI ID=57.1>
Comme dans l'exemple 1 les deux types d'élément de catalyseur présentent les mêmes caractéristiques de structure Interne et de composition chimique ; seules leurs caractéristiques géométriques sont différentes, se!on
<EMI ID=58.1>
<EMI ID=59.1>
Comme dans l'exemple 1, les deux forme de catalyseurs sont comparées au point de vue perte de charge et au point de vue activité.
<EMI ID=60.1>
Les résultats expérimentaux sont obtenus dans les mêmes conditions d'essai que celles de l'exemple 1. lis se comparent comme suit aux résultats de calcul théorique
<EMI ID=61.1>
<EMI ID=62.1>
<EMI ID=63.1>
<EMI ID=64.1> des réacteurs plus petits et présentant un rapport hauteur/diamètre
plus élevé. possibilité d'espacer les durées de fonctionnement entre deux opérations'
<EMI ID=65.1>
<EMI ID=66.1>
<EMI ID=67.1>
pourra être captée avant que ne soient atteintes des pertes. de charge prohibitives. De- plus la surface de contact gaz/catalyseur étant supérieure dans !e cas de la forme cannelée, les poussières seront captées
<EMI ID=68.1>
une moindre mesure la performance globale des lits de catalyseur." <EMI ID=69.1>
1. Procédé catalytique de transformation du S02 en S03 ,caractérisé en ce que
<EMI ID=70.1>
cannelés.
<EMI ID=71.1>
par le fait qu'il est constitué d'éléments cylindriques ou prismatiques pleins ou creux dotés sur leurs parois cylindrique ou prismatique latérales de cannelures dont l'espacement, ia profondeur et la largeur sont telles que par rapport à un cylindre ou à un prisme non cannelés de hauteur et de dimension extérieure identiques, la surface de-contact gaz-solide est accrue tout en maintenant une résistance mécanique suffisante.