<B>Appareil</B> pour effectuer des réactions catalytiques. La présente invention concerne un ap pareil pour effectuer des réactions catalyti ques dans la phase gaz ou vapeur.
Dans les réactions catalytiques en phase gaz ou vapeur, et en particulïer dans celles qui sont fortement exothermiques,
on éprouve de nombreuses difficultés à contrôler la cha leur d e réaction. Les gaz rencontrant Îles premières couches de masse de contact con tiennent la plus grande .concentration d'in grédients réactifs et., par conséquent, pro duisent la réaction la plus intense.
La vi tesse de réaction diminue .lentement à me sure qu'elle approche de sa fin, ce qui né cessite une longueur considérable de. parcours à travers le catalyseur.
Une surchauffe peut avoir un certain nombre id,e résultats sérieux. En premier lieu, le catalyseur peut être détruit s'il n'est pas résistant aux hautes températures.
En se cond lieu, .la réaction peut être poussée trop loin, comme ce pourrait être le cas, par exem- ple, da-us certaines oxydations organiques où l'on désire obtenir un produit d'oxydation intermédiaire. Une troisième -difficulté se présente dans des réactions dans lesquelles une température trop élevée a.
pour résul tat une réaction incomplète car, dans bien des réactions exothermiques, une surchauffe tend à éloigner .l'équilibre d'une réaction complète.
L'importance relative de ces in convénients varie, bien entendu, avec la réae- tion particulière à effectuer et l'appareil se lon l'invention, qui sema décrit ci-dessous, doit être adapté à toute réaction particu lière, compte tenu !des conditions dans les- quelles elle ce produit.
On a déjà proposé d'effectuer des réac- tions catalytiques exothermiques en pré sence d'agents de refroidissement puissants, soit des liquides ou des ,gaz, ou de subdivi- ser le catalyseur -de façon que de la cha leur se dégage par rayonnement.
Lorsqu'ils sont convenablement appliqués, cers procédés empêchent une .surchauffe et peuvent em- pêcher, :dans certaines réactions, la produc- tion d'un sous-produit qu'on ne désire pas.
Il y a toutefois un inconvénient très sérieux en ce ,sens que la totalité @clu catalyseur est refroidie et que la, vitesse -de réaction s'en trouve réduite, en particulier dans les par tions @du catalyseur que rencontrent les gaz ayant presque complètement réagi.
On se trouve ainsi en face d'un dilemne sérieux: Ou bien la couche de catalyseur doit être faite énormément longue, ce qui entraîne à une dépense excessive pour 1e catalyseur, ou bien, la vitesse avec laquelle les gaz en réac tion passent à travers le catalyseur doit être réduite d'une valeur très faible, ce qui a également pour résultat une utilisation non économique du catalyseur.
Une autre diffi culté surgit, du fait que le refroidissement, qui peut être satisfaisant et essentiel aux portions du catalyseur que rencontrent les gaz frais, peut être trop grand pour celles des parties @de ce catalyseur que rencontrent des gaz qui ont partiellement réagi.
Avec l'appareil suivant la présente in- vention, il est possible d'obtenir de grands rendements et une excellente régulation de température, grâce au fait que l'on divise la réaction dans deux ou plusieurs convertis seurs dont le premier .est pourvu de puis sants moyens d@e refroidissement et, dans les formes -de réalisation préférées die l'inven tion, de moyens de refroidissement autoré- gulateurs. Le second convertisseur,
ou con- vertisseur suivant, à. capacité refroidissante moins efficace peut n'être pas @du tout pourvu de moyens de refroidissement, ou être muni de moyens de refroidissement moins intenses. On peut contrôler la profondeur de cataly seur ainsi que la disposition des convertis seurs de manière @à assurer les meilleures con dition, catalytiques en un point quelconque dans la. réaction.
Il est également possible, dans certaines des formes d'exécution -de l'appareil selon l'invention, d'augmenter énormément le dé bit en faisant marcher le premier conver tisseur puissamment refroidi, avec des vi tesses de.
gaz dépassant .de beaucoup toute vitesse économique dans un convertisseur unique. Les puissants moyens de refroidisse- ment empêchent la surchauffe et le fait que ,des vitesses @de gaz excessives ne donnent pas un pourcentage die rendement .élevé d'une façon satisfaisante pour un travail indus triel est sans, importance,
puisque les gaz ayant partiellement réagi passent ensuite à travers un ou plusieurs autres convertis seurs dans lesquels le catalyseur est disposé -de manière à produire une conversion de pourcentage maximum. Le débit total peut être, -dans certains cas, de deux à cinq fois celui qu'il est possible d'obtenir dans un con- verti.çseur unique ayant la même quantité de catdily.eur.
Afin @de pouvoir @contrôler exactement la température des gaz .à leur entrée dans un quelconque des convertisseurs, on peut mu nir l'appareil d'échangeurs .de chaleur con venables, fixes ou ajustables, situés entre les différents convertisseurs.
Ceci présente un avantage très important dans le cas de réac- tions telles que l'oxydation catalytique de l'anhydride sulfureux où il est essentiel de maintenir la, température sous, un contrôle non seulement dans les couches de catalyseur qui sont soumises à. des gaz frais, maïs aussi dans les dernières couches de catalyseur qui doivent effectuer les quelques derniers pour cents de réaction.
Cela est dû .au fait que la réaction est une réaction d'équilibre qui est relativement sensible à la température.. La. disposition @d'échangeurs de- chaleur entre les convertisseurs est également importante dans bien des oxydations organiques telles, par exemple, que .des oxydations de composés aromatiques où il se, forme des constituants intermédiaires d'une faible stabilité à la cha leur et -où il est nécessaire de refroidir ra pidement les gaz ayant partiellement réagi avant @de les soumettre .à.
un contact avec des couches supplémentaires de catalyseur. Des exemples d'oxvclations organiques de ce genre sont: l'oxydation de naphtaline en a-naphta- quin.one, anhydride phtalique ou acide ma léique; -d'anthra:eènie en anthraquinone; de phémanthrèn.e en phénanthraquinone, acide diphénique, anhydride phtalique ou acide maléique; de- tolttols substitués- et non subs titués;
et de leurs homologues, en les aldé hydes et- acides correspondants; de benzol, toluol, phénol, phénols de goudron et fur- furol en acide maléique; d'acénaphtène en acénaphtylène, acénaphtaquinone, bisa.céna.ph- tylidènedione, acide naphtaldéhydique, anhy dride naphtalique et acide hémimellitique; de crésol en aldéhyde salicylique et acide salicylique;
de fluorène en fluorénone; d'eu- génol et d'isoeugénol en vanilline et acide v anillique.
Des composés aliphatiques peuvent éga lement être oxydés dans l'appareil de la présente invention. Des exemples de réac tions de ce genre sont l'oxydation d'alcool méthylique et de méthane en aldéhyde for mique, d'alcool éthylique en acide acétique, de chlorhydrine d'éthylène en acide chloracé tique, etc.
D'autres réactions d'oxydation impor tantes sont l'épuration, par oxydation cata lytique différentielle, de composés de gou dron de houille bruts, comme les anthra- cènes bruts (par combustion totale diffé rentielle de carbazol), le phénanthrène brut (avec combustion des mêmes impuretés), les naphtalines brutes desfractionsde benzol bru tes, etc. De l'ammoniaque de goudron de houille contenant des impuretés organiques telles que des phénols peut aussi être cata- lytiquement épurée dans l'appareil de la présente invention par oxydation différen tielle des impuretés dans des conditions qui laissent l'ammoniaque sensiblement intacte.
On peut également effectuer des réac tions de combinaison telles, par exemple, que l'épuration- d'anthracène brut, dans le premier convertisseur; suivie par une oxy dation de l'anthracène épuré en anthraqui- none. Une réaction analogue, dans laquelle du phénanthrène brut est d'abord épuré, puis est oxydé en phénanthraquinone, ou en d'autres produits d'oxydation, est égale ment explicable.
En plus des oxydations organiques, on peut effectuer dans l'appareil de la- présente invention bien d'autres réactions organiques qui impliquent un contrôle exact de la, tem pérature, comme diverses hydrogénations, condensations, polymérisations, halogéna- tions, la production d'acides ou d'anhydri des monocarboxyliques en partant d'acides polycarboxyliques, et d'autres types bien connus de réactions catalytiques.
On fait de préférence usage dans le con vertisseur puissamment refroidi d'un dispo sitif d'échange de chaleur présentant l'a vantage qu'il n'est pas nécessaire d'assurer une étanchéité interne. L'appareil peut alors par conséquent être utilisé pour de hautes pressions aussi bien que pour de basses pres sions ou, dans certains cas, pour travailler sous vide.
Le dessin ci-joint représente, à. titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'appareil selon l'invention.
Fig. 1 représente la combinaison d'un convertisseur dit à refroidisement automa tique par des gaz avec un convertisseur à couches ordinaires, du type Grillo, des échangeurs de chaleur étant prévus entre les convertisseurs; Fig. 2 représente une construction mo difiée de convertisseur automatiquement re froidi par des gaz et d'un convertisseur à couches, avec un refroidisseur intermédiaire réglable; Fig. 3 représente une disposition modi fiée de convertisseur automatiquement re froidi par des gaz avec un échangeur de chaleur, combiné avec un convertisseur à.
couches ordinaires; Fig. 4 représente la combinaison d'un convertisseur Tentelew avec un convertisseur à. couches, sans refroidisseur intermédiaire; Fig. 5 représente un convertisseur Ten- telew modifié, combiné avec un convertis seur à couche unique, sans refroidisseur in termédiaire; Fig. 6 représente un convertisseur auto matiquement refroidi par des gaz, modifié, associé avec un convertisseur à double cou che, sans refroidisseur intermédiaire;
Fig. 7 est une coupe horizontale du con vertisseur à refroidissement automatique de fig. 6; Fig. 8 représente un convertisseur Knietsch associé avec un convertisseur à double couche, sans refroidisseur intermé diaire; Fig. 9 représente la combinaison de deux convertisseurs automatiquement refroidis par des gaz, en série avec un convertisseur à couches distinctes;
Fig. 10 représente un convertisseur tu bulaire refroidi par liquide, en série avec un convertisseur à couches distinctes, et Fig. 11 représente la combinaison de deux convertisseurs automatiquement re froidis par des gaz, en série, l'un d'eux étant pourvu de moyens évaporateurs pour égali ser le refroidissement.
Dans la construction représentée à la fig. 1, le convertisseur I, refroidi par des gaz, consiste en une chemise 1, un dessus 2, un fond 3, un support perforé 4, pour le catalyseur, et une cloison supérieure 5.: Un catalyseur 6 est .supporté sur la plaque 4 et s'élève presque jusqu'à la cloison 5. Dans le catalyseur sont noyés des tubes 7, fermés en be, dont les :extrémités ouvertes s'étendent au-dessus @du niveau du catalyseur.
Des tu bes 8, ouverts à .leurs -extrémités, pendent de la cloison 5 et s'étendent pratiquement jus- au bas ides tubes 7.
Des tampons 9, per- eés chacun d'uni orifice, sont montés dans les extrémités supérieures .des tubes inférieurs 8, les orifices allant en diminuant des tubes centraux vers ceux qui se trouvent à la pé riphérie.
Des chicanes 10 sont également dis posées :dans la chambre intérieure formée entre -la cloison 5 et le idessus 2. On intro duit le catalyseur dans le .convertisseur à tra vers,des. trous, qui existent dans la cloison<B>à</B> et que l'on ferme ensuite avec des bouchons 11.
Une conduite de gaz froid 12 est reliée avec la partie supérieure de l'espace à cata lyseur par les courts raccords 13 et un, tuyau ,de vidange convenable, 14, est prévu pour enlever le catalyseur épuisé. Avec le convertisseur I est associé un, se- cond convertisseur II,
d'un type Grillo sim- pIe à deux couches. Ce convertisseur consiste en une chemise 15, un dessus 16, un fond 17, ides plateaux perforés 18, pour le cataly seur, et dés couches de catalyseur 19. Des chicanes 20 sont placées dans la chambre d'admission .existant entre .le fond 17 et le, plateau inférieur 18 afin de distribuer et de mélanger les, gaz arrivants.
Deux échangeurs @de chaleur, III et IV, sont associés avec les convertisseurs et con- sistent, respectivement, en des. chemises 30 et 40, des ,dessus 31 et 41, des fonds 32 et 42, ides tubes d'échange de chaleur 33 et 43 :et des chicanes 34 -et 44.
Un tuyau 21 relie la chambre inférieure du convertisseur I à la. chambre inférieure du convertisseur II et est pourvu d'une vanne 22. Un branchement 23, pourvu d'une vanne 2!4, débouchant dans le tuyau 21 entre le convertisseur I et la vanne 22,
relie ce tuyau au fond 32 de l'échangeur de chaleur III. Un tuyau 25 relie -le dessus 16 du convertis- seur II au dessus 41 de l'échangeur de cha leur IV, tandis qu'un tuyau 26, pourvu d'une vanne 27, relie la, partie supérieure de la chemise 40 de l'échangeur -de chaleur IV au dessus 2 du convertisseur I.
Un branche ment 28 va de la partie supérieure de la che mise 30 -de l'échangeur de chaleur III au tuyau 26, dans lequel il d'ébouehe en un point situé entre la vanne 27 et le convertisseur I.
Un tuyau 29 relie le tuyau 26 avec la partie inférieure de .la. chemise 30 de l'échangeur de chaleur III,et un tuyau :
35 relie le dessus-, 31, de -ce dernier échangeur avec le tuyau <B>1.</B> Le tuyau 29, qui est pourvu de la vanne 22 36, débouche dans le tuyau 26 entre la vanne 27 et l'échangeur de chaleur IV, tandis que le tuyau 35 débouche dans le tuyau 21 entre la vanne- 22 et .le convertisseur II.
L'échan geur -de chaleur IV est en outre pourvu d'une ouverture d'admission 45, dans la partie in férieure de la chemise, -et d'un orifice de sor tie 46 -dans .le fond 42 .
Dans .le fonctionnement, les gaz pénétrant par l'orifice 45 passent, dans la direction indiquée par les flèches, dans la chemise de l'échangeur de chaleur IV et, en circulant pardessus- les tubes: 43 suivant un parcours sinueux :défini par les chicanes perforées 44, passent par le tuyau 26 dans le dessus 2 du convertisseur I.
Les gaz peuvent passer di rectement @Uns le convertisseur, ou bien ils peuvent aller, par le tuyau 29, dans l'échan geur de chaleur III, circuler par dessus les tubes 33 suivant. un:
parcours sinueux dé- fini par .les chicanes perforées 34 et passer finalement- au tuyau 26 par le branchement 28. -La proportion relative des gaz passant directement dans le convertisseur et de ceux passant, par l'échangeur de chaleur est déter- mïnée par un ajustement convenable des van nes 27 -et 36-. Par ce moyen,
on peut donner aux gaz le degré voulu de chaleur avant qu'ils pénètrent dans le convertisseur.
Après avoir pénétré dans le convertisseur, les gaz sont. intimement mélangés et distri- bués par les chicanes 10 et descendent par les tubes intérieurs 8 en quantités qui augmen tent de la périphérie vers le centre, puisque les -tampons* 9 présentent des orifices plus petits près de la périphérie et allant en@ augmentant graduellement vers le centre oti ils atteignent la pleine see- tiôn des tubes.
Après avoir descendu à travers les tubes 8, les gaz rencontrent le fond .des tubes: 7, leur parcours est renversé et ils s'élèvent à travers ces tubes, en cela;
tion d'échange de chaleur directe avec le ca talyseur, pour sortir finalement du haut -des tubes, :où ils changent de nouveau de direc tion et :descendent à travers le catalyseur pour sortir â travers .la plaque perforée 4 dans la, chambre inférieure du convertisseur.- On peut faire passer des gaz supplémentaires, chauds ou froids, de la,
conduite 12 directe ment d aus le catalyseur parles raccords 13.
Comme les portions centrales du cataly seur ne sont pas aussi efficacement refroi dies que les portions périphériques, ce qui est dû au manque de rayonnement par la che mise, un flux de gaz supplémentaire sert à compenser cet effet et produit une tempéra, turë égale dans toute la section transversale du catalyseur,
en .empêchant une surchauffe in désirable au milieu. Comme l'effet refroidis sant de ces -éléments échangeurs de chaleur à. double contre-.courant varie à peu près di rectement comme la quantité de gaz qui passe à travers le convertisseur et que la quantité de chaleur dégagée est également à peu près proportionnelle à la. quantité de gaz passant à travers, le convertisseur sera.
refroidi d'une manière satisfaisante dans toute une large gamme de vitesses de gaz et, s'ajustera au tomatiquement de lui-même à des fluctua tions, en abo-iusant ainsi à la façon d'un con vertisseur à réglage automatique de son état thermique par des gare, Jest-à-dire que cet état restera approximativement constant mal gré de grandes fluctuations - dans la.
quan tité -de .aaz traité. Cependant, puisque le rayonnement par .la. chemise n'augmente pas avec l'accroissement du flux de gaz, il peut. être ,désirable :de compenser le manque d'aug mentation dans (:effet refroidissant en fai sant passer :directement, du gaz froid à tra vers la conduite 12.
De même, on peut éga lement faire varier la température en fai sant varier la température .des gaz arrivants, c'est-à-dire en faisant varier lia, proportion des gaz arrivants qui passe à travers l'échan geur ide.chaleur III.
Ce caractère de refroidissement automa tique :du convertisseur rend possible de faire fonctionner celui-ci sous d'énormes surchar ges, se montant parfois à plus de cinq fois la charge normale d'un convertisseur, sans pro duire -de surchauffe indésirable. Bien en tendu, avec :des vitesses de gaz grandement accélérées, le pourcentage de conversion tom bera naturellement; mais comme les gaz ayant partiellement réagi doivent être ;soumis plus tard, à une nouvelle conversion, ce facteur n'a naturellement pas d'importance et on peut pousser le convertisseur à la limite, ce qui permet des débits énormes par unité de ca talyseur.
Les gaz :chauds provenant du convertis seur I sont conduits au convertisseur II où ils passent à travers les couches -de catalyseur et où<B>1</B> à réaction s'achève. Les gaz, à:
-mésure qu'ils quittent le convertisseur I, spéciale ment lorsque ce dernier est poussé à ,des dé bits bien des fois plus élevés que ceux qu'on obtient normalement, sont à une température qui est habituellement trop élevée pour permettre de refroidir la réaction à un degré santisfaisant d'achève ment, quand bien même ils peuvent ne pas être assez chauds pour endommager le cata- lyseur dans le convertisseur II.
Pour cette raison, on réduit -avantageusement la tempé rature des .gaz sortant par le tuyau 21 en fai sant passer tout ou partie de ces gaz à tra vers l'échangeur de chaleur III. On y arrive par un réglage convenable des vannes 22 et 24 qui déterminent les proportions relatives de gaz passant à travers l'échangeur de cha leur III. Le flux passe, bien entendu, direc tement par les tubes 33 dans le dessus. <B>3</B>1 et revient de là, par le tuyau 35 au tuyau 21..
Lorsqu'on fait passer une portion seule ment des gaz à travers l'échangeur .de cha leur III, les courants de gaz réunis dans le fond 17 du convertisseur II peuvent ne pas âtre uniformément mélangés, et c'est pour cela que des chicanes 20 sont prévues dans ce dernier convertisseur afin d'effectuer un mélange intime et, par suite, une égalisation de la température des gaz arrivants. La cha leur soustraite dans l'échangeur de chaleur sert, bien entendu, à chauffer les gaz froids qui s'en vont au convertisseur I.
En passant à travers le convertisseur II, les gaz sent, bien entendu, chauffés de nou veau, quoique habituellement à un degré moindre que dans .le convertisseur I puisqu'un petit pourcentage, seulement, de la réaction se produit dans le convertisseur II. Ce der nier convertisseur est pourvu de peu ou pas de reroidissement; cela dépend exclusive ment de Ja. radiation de la chemise .du con vertisseur, aidée par le fait que les chicanes rhassent les gaz du milieu du convertisseur en contact avec la. chemise.
De forts moyens de refroidissement. ne sont habituellement pas nécessaires dans le second convertisseur, car la. réaction n'y engendre pas une chaleur suffisante pour :devenir dangereuse. Les gaz ayant réagi, qui sont, bien entendu, ap proximativement à la température de réac tion ou à une température plus élevée, pas sent -du -dessus 16, par le tuyau 25, dans le dessus 41 -de l'.échangeur de chaleur IV, en passant par les tubes 43 dans le fond 42 d'où ils s'en vont par l'orifice d'échappement 46.
Durant leur passage à travers l'échan geur de chaleur les gaz qui ont réagi cè dent une proportion considérable -de leur cha leur pour chauffer les gaz froids arrivants.
On notera que la. disposition des deux convertisseurs qui ne sont pas en contact d'échange de chaleur, l'un avec l'autre pré sente un certain nombre d'avantages. En premier lieu, le convertisseur I, que l'on peut forcer à des débits énormes, est relativement petit en comparaison de son débit et, comme il constitue le type de convertisseur le plus coûteux, on réalise de ce fait- une économie marquée.
Le convertisseur II, qui peut être du. type à couches et n'exige que pen de re froidissement, est,de la construction la moins chère possible et peut être d'une dimension qui est suffisamment grande pour donner un pourcentage -de rendement satisfaisant. En d'autres termes,<B>le</B> débit ,de la partie la plus coûteuse de l'installation est énormément augmenté, ce qui a, pour résultat une écono- mie considérable.
Un autre avantage très notable. consiste en ce que les .deux convertisseurs sont entiè rement indépendants dans leur disposition et que 1a vitesse des gaz à travers le cataly seur qui se trouve dans les convertisseurs, vitesse qui, bien entendu, est déterminée pal la section du catalyseur, peut être modifiée pour produire les meilleurs résultats.
Ainsi, par exemple, dans la plupart des réactions; on peut obtenir un débit formidable, mais un pourcentage de rendement relativement plus faible, en faisant usage d.'énormes vi1essts de gaz et, en conséquence, le convertisseur I .est habituellement établi avec une section de catalyseur relativement petite.
D'un autre côté, il est -désirable, pour obtenir les pour centages -de rendement les plus élevés, de ra lentir la vitesse des gaz à travers les dër- Mères côuchés ;
de catalyseur afin de donner à. la réaction, qui -est pratiquement toujours une réaction d'équilibre, le temps de se faire aussi complètement que possible dans la di- rection voulue. On y arrive aisément en prévoyant une très grande section dans le convertisseur II, avec un flux de gaz lent d'une manière- correspondante,
ce qui a pour ré sultat un pourcentage de rendement élevé. Ce caractère ne ressort pas .des dessins qui sont purement -,eh6m & tiques. <B>Il</B> va sans dire que les sections de passage de gaz dans les convertisseurs I et II doivent être déterm:- nées par la, condition particulière de la réac tion qui doit y être -effectuée.
Un autre caractère important pour bien des réactions réside en le fait que la couche -de catalyseur .dans le convertisseur II n'est pas exposée à la chaleur rayonnant du cata- lyseür qui se trouve dans le convertisseur I. Il en résulte qu'il n'y a pas tendance à ce qu'une portion quelconque du catalyseur qui se trouve dans le convertisseur II devienne surchauffée et que sa température est déter minée simplement par la condition du gaz passant à travers lui.
Il va sans dire que les dessins sont pu rement schématiques, les caractères de struc ture qui sont nécessaires à la compréhension de l'invention étant seuls représentés. Dans chaque cas, les exigences des réactions parti culières à effectuer détermineront la disposi tion structurale à utiliser. Un moyen conve nable sera également prévu pour charger le catalyseur dans le convertisseur, comme c'est indiqué sur certaines figures des dessins.
Fig. 2 représente une disposition un peu modifiée de -deux convertisseurs semblables à ceux représentés à la fig. 1. Les parties analogues sont désignées par les mêmes chif fres .de référence dans les deux figures. L'ins tallation consiste en les convertisseurs I et II, le refroidisseur intermédiaire III et un échangeur -de chaleur IV. Ce dernier est identique, comme disposition, à celui repré senté à la fig. 1 et le convertisseur II est également disposé de la même façon que dans cette dernière figure.
Le convertisseur I diffère. un peu de ce lui représenté à la fig. 1 en ce sens que le dessus 2 n'est pas directement relié à la che mise 1, mais en est séparé par deux segments de chemise, 38, portant une cloison perfo rée supplémentaire 39 qui est pourvue de tubes 47 passant à travers des trous de la cloison 5 et pourvus de plaques déviatrices 48 et de perforations 49 à leurs extrémités inférieures.
Le dessus 2 est relié à une conduite de gaz 50 qui est pourvue d'une vanne 51; la portion supérieure de la chemise 40 de l'é changeur de chaleur IV est reliée à la cham bre que forment le segment de chemise infé rieur 38 et les cloisons 5 et 39 par le tuyau 26 dans lequel vient déboucher une con duite de gaz supplémentaire, 52, qui est pourvue d'une vanne 53. Au lieu de tubes ouverts à un bout et fermés à l'autre, nol:és dans le catalyseur, il est prévu des tubes 57 fermés à leur extrémité inférieure et soudés, ou assujettis, par leur extrémité supérieure sur les tubes intérieurs 8.
Les tubes 57 sont noyés dans le catalyseur sur toute leur lon gueur et sont pourvus de perforations 56 à, leur extrémité supérieure. Les tubes internes 8 sont de préférence pourvus de perforations 55 à leurs extrémités inférieures.
Des gaz chauds provenant du bas du convertisseur I Passent, par un tuyau 21.. soit directement dans le convertisseur II ou à travers le refroidisseur intermédiaire IlI. Ce dernier consiste en un tuyau 54, en forme de U, dont les deux branches débouchent dans le tuyau 21, dans lequel la vanne 22 est placée entre ces deux branches. Une vanne 58 est prévue dans la branche de gau che, ou d'entrée, du tube en U et une vanne 59 est également prévue dans le coude supé rieur de ce tube. Un tuyau transversal 60, pourvu d'une vanne 61, relie la branche de droite du tube en<B>U</B> à la branche de gauche, entre les vannes 58 et 59.
Le tube n'est pas calorifugé et peut, si on le désire, être pourvu de moyens dissipateurs de chaleur convenables, tels que des ailettes, etc. Tout ou partie des gaz chauds qui se trouvent dans le tuyau 21 peuvent être amenés à passer à travers toute la longueur du tube en U ou par le tuyau transversal 60 de ce tube, si on le désire. Dans le premier cas, on ferme la vanne 61 et on ouvre les van nes 59 et 58. Dans le second, on ferme la vanne 59 et on ouvre les vannes 58 et 61. Les quantités relatives de .gaz passant par le tube -en<B>U</B> et directement par le tuyau 21 sont, bien entendu, déterminées par un ajus tement convenable des vannes 22 et 58.
Dans le fonctionnement, le gaz entre par l'orifice 45 et passe, à travers l'échangeur de, chaleur IV, dans la chambre formée en tre les cloisons 5 et 39, de la même manière que cela a été décrit à propos de fig. 1. De là, le gaz passe à travers les tubes inté rieurs 8, s'élève le long de la paroi intérieure des- tubes 57, sort par les perforations 56 et descend à travers la couche de catalyseur Du gaz froid supplémentaire peut être in troduit par la conduite 50 dans le dessus 2, d'où il passe par les tubes 47 et directe ment à travers le catalyseur.
Les plaques dé viatrices 48 empêchent des courants de gaz froid de rencontrer des parties resserrées du catalyseur et de les refroidir à un point où la réaction ne se ferait plus. Bien entendu, en passant à travers les tuyaux 47, le gaz est partiellement chauffé par le gaz chaud pénétrant par le tuyau 26. L'effet général est le .même qu'à la fig. 1; mais pour cer tains buts, il est préférable que le gaz froid supplémentaire, au lieu de pénétrer directe ment dans l'espace à catalyseur, comme c'est représenté à la fig. 1, soit d'abord par tiellement chauffé par les gaz chauds et soit moins apte à produire des changements de température brusques ou localisés.
Dans le cas où l'on désire un refroidisse ment supplémentaire, on peut introduire du gaz froid, par la conduite 52, dans le tuyau 26. D'une façon générale, la disposition re présentée à la fig. 2 est préférable dans le cas où l'on a affaire à des réactions forte ment exothermiques. Elle ne convient pas aussi bien pour des réactions qui exigent une haute température des gaz à l'entrée. Il va, bien entendu; sans dire qu'il -n'y a pas- de nécessité particulière de combiner un re froidisseur intermédiaire avec la disposition particulière de convertisseur I.
Au contraire, on peut faire usage d'un refroidisseur inter médiaire, au lieu d'un échangeur de chaleur III, dans la disposition représentée à la fig. 1 et, vice-versa, on peut faire usage d'un échangeur<B>dé</B> chaleur au lieu d'un refroi disseur intermédiaire, à la fig. 2. D'une fa çon générale, on a essayé, sur les dessins, de représenter plusieurs types différents de convertisseur sans, toutefois, limiter l'in vention à la combinaison particulière de convertisseurs représentée.
I'ig. 3 représente une combinaison d'un convertisseur I, d'un second- convertisseur II et d'un échangeur de chaleur IV sans échangeur de chaleur externe ni refroidis seur intermédiaire entre les convertisseur. Ce rôle est accompli par un prolongement des tubes 7 et 8 qui passent à travers la couche de catalyseur et qui, dans leurs par ties inférieures, jouent le rôle d'échangeurs de chaleur en refroidissant les gaz chauds et en chauffant, en même temps, les gaz arri vants, des chicanes 62 étant prévues pour augmenter le parcours effectué par les gaz après catalyse. La disposition du conver tisseur II et de l'échangeur de chaleur IV est identique à celle représentée à la fig. 1 et le flux de gaz,
durant l'opération, est si milaire; il est clairement représenté par les flèches.
L'échangeur de chaleur interne est com biné avec le convertisseur I pour former un ensemble. La disposition est excessivement ramassée et permet le maintien d'une tempé rature relativement uniforme dans toute la, zone de catalyseur, puisque les gaz s'éle vant à travers les tubes 7 sont d'abord chauffés non seulement durant leur passage à travers les tubes 8, mais par les gaz de réaction chauds s'écoulant par dessus leurs parties inférieures, de sorte. qu'en aucun point des gaz froids ne viennent en contact d'échange de chaleur avec le - catalyseur.
<B>Ce</B> refroidissement modéré uniforme .convient spécialement pour des réactions qui exigent de hautes températures de gaz à l'entrée et qui ne sont pas excessivement exothermiques.
Aucun moyen n'est prévu, dans le con vertisseur, pour faire varier le flux relatif de gaz à travers les éléments échangeurs de chaleur centraux et périphériques; mais ceci peut être effectué, comme c'est représenté aux fig. 1 et 2, chaque fois que cela peut se montrer désirable.
Fig. 4 représente une combinaison très sim ple entre le convertisseur Tentelew bien connu et un simple convertisseur à couches du type Grillo. Le convertisseur Tentelew, I, con siste en une chemise extérieure 64, une pièce supérieure 65, une pièce inférieure 66, une cloison 67, des tubes à catalyseur 68 et des chicanes 69. Le gaz arrive par les conduites 50 et 52, cette dernière étant pourvue d'une vanne<B>53</B> et la conduite 50 étant reliée à la pièce supérieure 65.
Les gaz, qui sont inti mement mélangés et déviés par la chicane 69 entourent les tubes à catalyseur et fi nalement, descendent à travers le cataly seur qui se trouve dans les tubes. En raison de l'énorme surface de rayonnement des tubes, un refroidissement satisfaisant est ef fectué, refroidissement qui permet un ré glage semi-automatique de la température en ce sens que le refroidissement augmente dans une certaine mesure avec un accroisse ment du flux de gaz, mais d'une façon stric tement proportionnelle à cet accroissement comme dans le convertisseur refroidi par gaz représenté dans les figures précédentes.
Il est en conséquence possible, avec des réac tions qui ne sont pas excessivement sensi bles, de pousser le convertisseur Tentelew à des débits dépassant de beaucoup son débit normal avec, naturellement, une diminution correspondante dans le pourcentage de ren dement.
Les gaz ayant en partie réagi passent ensuite; par le tuyau 21, dans le convertis seur II, comme dans les autres figures. Or peut, si on le désire, faire usage d'un re froidisseur intermédiaire ou d'un échangeur de chaleur, ou bien le tuyau 21 peut être laissé non calorifugé, pour jouer le rôle de refroidisseur intermédiaire. Bien entendu, les gaz sortant du convertisseur II peuvent passer à travers un échangeur de chaleur externe afin de chauffer les gaz arrivants, pénétrant par la conduite 50 comme dans les autres figures.
D'une façon générale, il va sans dire que les refroidisseurs inter médiaires ou les échangeurs de chaleur en tre les convertisseurs peuvent être omis dans n'importe laquelle des constructions re présentées; mais, pour l'obtention des meil leurs résultats dans des réactions fortement exothermiques, la disposition de refroidis= seur intermédiaire ou d'échangeur de cha leur est excessivement désirable et, dans certaines réactions délicates, est essentielle.
Fig. 5 est une vue similaire à la fig. 4, mais représentant une modification nou velle et importante du convertisseur Ten- telew. Dans cette disposition, les tubes 70, fermés à leurs extrémités supérieures et pourvus à leurs extrémités inférieures de perforations 71, sont placés par dessus cha cun des tubes Tentelew 68. Les gaz arri vants sont par conséquent obligés de des cendre par dessus les tubes 70, de passer par les perforations 71 et de s'élever entre les tubes 70 et les tubes 68 avant de des cendre à travers le catalyseur contenu dans ces derniers.
Par ce moyen, le convertisseur Tentelew à réglage semi-automatique de l'état thermique, dans lequel le refroidisse ment se fait par rayonnement, est trans formé en un convertisseur à réglage com- plétement automatique, refroidi par gaz, d'une efficacité énorme, le refroidissement variant directement comme la vitesse de gaz et permettant des débits énormément aug mentés.
La disposition des deux convertis seurs, à part les tubes supplémentaires 70, est identique à celle de fig. 4 et les mêmes considérations et avantages décrits à pro pos de la disposition de fig. 4 s'appliquent à la disposition représentée à la fig. 5, qui possède en outre l'avantage d'un convertis seur I, refroidi par gaz, à refroidissement complètement automatique. Fig. 6 et 7 représentent une combinaison d'un type nouveau de convertisseur refroidi par gaz avec un convertisseur ordinaire à couches. Le convertisseur refroidi par gaz consiste en une chemise 72, un dessus 73, un fond 74 et une cloison perforée 75.
Sur la cloison est placé un tube 76, fermé à un bout, avec son extrémité close en bas. Au tour de ce tube sont disposées une série d'auges cylindriques, concentriques, 77 et 78. Entre le tube 76 et les auges 77 et 78, le catalyseur est disposé en cou ronnes concentriques 79 (voir fig. 7). En tre la couronne de catalyseur, 79, extérieure et la chemise 72 du convertisseur est pla cée une couronne métallique creuse annu laire 80, afin d'empêcher un refroidissement excessif de la couronne de catalyseur exté rieure par rayonnement.
Une couronne métallique creuse 81, fermée à son extrémité supérieure, est placée par dessus le tube 76 et la couronne 77 de façon que l'extrémité ouverte de la paroi interne descende jusqu'au bas du tube 76, pourvue qu'elle est de perforations 8\?, et que la pa roi externe descende jusqu'au bas de la cou ronne<B>77,</B> en étant pourvue à son extrémité inférieure des perforations 83. Une seconde couronne concentrique 84 a, de la même fa çon, sa paroi interne s'étendant dans la cou ronne 77 et pourvue, à son extrémité infé rieure, des perforations 85, tandis que sa paroi extérieure descend dans la couronne extérieure 78 et est pourvue, à son extré mité inférieure, des perforations 86.
Un troisième élément annulaire concentrique 87,@de section transversale en<B>L,</B> est disposé avec le bout externe de sa face horizontale relié à la chemise 72 et sa branche verti cale s'étendant dans la couronne 78 et pour vue, à son extrémité inférieure, de perfora tions 88. On voit que la paroi interne de la couronne interne 81 forme un tube ouvert aux deux bouts et s'étendant dans le tube 76 et que la paroi externe de cette couronne, avec la paroi interne de la couronne 84, défi nit un espace annulaire descendant dans la couronne 77. Un espace similaire est égale- lement formé par la branche verticale de l'élément 87 et la paroi externe de la cou ronne 84 et s'étend dans la couronne 78.
Le gaz pénétrant par la conduite 50 se mélange, si on le désire, avec d'autres gaz arrivant par la. conduite 52, pourvue de la vanne 53, et descend à travers l'espace central de la cou ronne 81 et les espaces compris entre les cou ronnes 81, 84 et 87, jusqu'au bas du tube 76 et des couronnes 77 et 78, où la direction du flux de gaz est renversée et d'où les gaz s'élèvent en contact avec les parois du tube 76 et des couronnes 77 et 78, en relation d'é change de chaleur avec les couronnes de ca talyseur. A leur sortie du haut de ces es paces, les gaz changent de nouveau de di rection et descendent à travers le cataly seur.
On notera que l'effet est presque iden tique à celui des convertisseurs représentés aux fig. 1 à 4, sauf qu'au lieu de petits élé ments tubulaires noyés dans le catalyseur, ce sont des éléments de refroidissement an nulaires qui sont ainsi noyés. Le refroidis sement est, bien entendu, en proportion di recte de la quantité de gaz passant à travers. Un refroidissement excessif de la couronne de catalyseur extérieure est empêché par le matelas d'air existant entre celle-ci et la chemise du convertisseur. Le fonctionnement du convertisseur est le même que celui du convertisseur représenté à la fig. 1, par exemple; mais la construction annulaire des éléments présente bien des avantages, d'un point de vue structural.
Il est aisément pos sible de faire varier l'épaisseur 'des cou ronnes du catalyseur de façon à obtenir un refroidissement absolument uniforme, ce qui est beaucoup plus difficile avec des éléments noyés, car la distance entre éléments n'est pas entièrement uniforme, tandis que, dans les couronnes de catalyseur représentées à la fig. 6, la distance entre les parois des cou ronnes est constante.
Le convertisseur II est semblable,' comme disposition, à celui représenté dans les fi gures précédentes et le fonctionnement est le même. Si on le désire, un refroidisseur intermédiaire ou<B>-</B>un échangeur de chaleur peut. -être interposé entre les convertisseurs; ou bien le tuyau 21 peut être laissé non calorifugé de manière à jouer le rôle d'un refroidisseur intermédiaire, comme cela a été dit à propos des figures précédentes.
La fig. 8 représente la combinaison d'un type bien connu de convertisseur système Knietsch, beaucoup employé pour l'acide sulfurique catalytique, avec un convertisseur ordinaire à couches. Dans le convertisseur I, le catalyseur est disposé dans des tubes 91 qui sont montés dans des cloisons 92, 93 qui, conjointement avec les tubes et le dessus 94 constituent un ensemble interne. Cet ensemble est entouré d'une enveloppe intermédiaire 95 et d'une enveloppe 96.
Les gaz venant de la conduite principale 50 pas sent directement dans l'espace compris en tre les enveloppes 95, 96, dans la partie su- supérieure de l'enveloppe, descendent entre les deux enveloppes, puis passent à travers les tubes de distribution perforés 98, d'où ils remontent entre et autour des tubes de ca talyseur 91, puis, finalement, à travers l'espace compris entre le dessus externe 99 et le dessus 94, pour pénétrer dans ledit es pace, le mélange intime se faisant en pas sant par les chicanes 100. Les gaz consti tuent ainsi une chemise à gaz qui empêche toute déperdition de chaleur par rayonne- met de l'enveloppe 95.
Une partie des gaz passe par le tuyau 97 muni d'une valve<B>101,</B> directement dans le tube de distribution in férieur 98. Les gaz, après avoir descendu à travers les tubes jusque dans la chambre inférieure au-dessous de la cloison 93, sont conduits au convertisseur II à travers le tuyau 21.
Le convertisseur I n'est pas refroidi d'une manière tout à fait automatique par les gaz, attendu que le refroidissement n'aug mente pas proportionnellement à l'écoulement du gaz, mais on assure un refroidissement excellent et on peut pousser le convertisseur pour donner des rendements bien au delà du rendement normal sans surchauffer, particu lièrement dans des réactions telles que l'oxy dation catalytique de l'anhydride sulfureux. Le rendement pour cent diminue évidem ment, mais il est ramené à un point élevé au moyen du convertisseur II. Des échan geurs de chaleur et refroidisseurs intermé diaires convenables peuvent naturellement être employés, ainsi que cela est représenté dans quelques-unes des autres figures.
D'autres types bien connus de conver tisseurs puissamment refroidis tels que des convertisseurs Audianne et des con vertisseurs Knietsch de types quelque peu différents, peuvent être utilisés.
Dans les figures précédentes, on n'a re présenté qu'un seul convertisseur à couches. Bien entendu, on peut faire usage de plu sieurs convertisseurs à couches en série, au quel cas on peut, de préférence, faire varier l'épaisseur des couches ou les dimensions des convertisseurs de manière à assurer un plus grand refroidissement dans les convertis seurs à couches que rencontrent d'abord les gaz ayant partiellement réagi.
Fi-. 9 représente la combinaison de deux convertisseurs refroidis par gaz, la et Ib, avec un seul convertisseur à couches II. Le convertisseur la est du type très efficace Tentelew, modifié, représenté à la fig. 5, tandis que le convertisseur lb est du type re présenté à la fig. 1, mais inversé et est pourvu d'une couche de catalyseur très pro fonde.
Le tuyau 121 relie les deux conver tisseurs la et lb, tandis que le tuyau 21 relie le convertisseur lb au convertisseur II qui est un convertisseur à trois couches ordi naire ayant des couches de catalyseur dont l'épaisseur va en augmentant dans la direc tion du flux de gaz. Cette disposition de convertisseurs permet d'énormes vitesses de gaz dans des réactions qui sont très fortement exothermiques. La quantité de catalyseur, proportionnellement à la surface de refroi dissement, dans le convertisseur la est très petite et, en dépit d'une réaction violente, il n'y a pas de danger de surchauffe.
Dans le convertisseur Ib, la couche de catalyseur est beaucoup plus épaisse et le refroidisse ment par les gaz est beaucoup moins effi cace puisque, naturellement, les gaz eux- mêmes sont chauds. La réaction finale se produit dans le convertisseur II, où les cou ches deviennent progressivement de plus en plus profondes, ce qui permet d'obtenir les quelques derniers pourcents de rendement.
La disposition des deux types de conver tisseurs, refroidis par gaz, représentés, con vertisseurs qui sont tous deux à refroidisse ment automatique, est extraordinairement efficace. Non seulement les convertisseurs sont refroidis automatiquement en propor tion de la quantité de gaz passant à travers mais le système, dans son ensemble, possède à un haut degré la faculté de s'équilibrer de lui-même.
Ainsi, par exemple, l'augmentation de vitesse du flux de gaz dans le convertis seur la augmente le refroidissement dans ce convertisseur et diminue le pourcentage de rendement et, par conséquent, la tempéra ture de sortie des gaz, qui pénètrent dans le convertisseur<B>lb</B> à une température plus basse, à une vitesse plus élevée, et, par con séquent, compensent l'effet de chauffage plus fort dû, dans ce dernier convertisseur, à la plus forte proportion de la réaction qui s'effectue.
La proportionnalité du re froidissement entre les deux convertisseurs s'établit par cela même automatiquement et il est possible d'augmenter énormément le rendement. par unité de temps et par unité d'appareil en augmentant grandement la vi tesse de gaz, ce qui ne serait pas pratica ble si l'on faisait usage d'un seul conver tisseur parce qu'il en résulterait un pour centage de rendement trop bas.
Cependant, dans la disposition représentée à la fi-.<B>9,</B> ce pourcentage de rendement moindre est com pensé par la quantité plus forte de réaction s'effectuant dans les deux autres convertis seurs, de sorte que le système dans son en semble permet des rendements très élevés par heure sans réduction dans le pourcentage de rendement et avec une régulation des plus satisfaisantes du refroidissement.
Bien entendu, on peut faire usage d'au tres combinaisons de convertisseurs refroi dis par gaz et fig. 9 n'est destinée qu'à illus trer deux convertisseurs typiques, refroidis par gaz; c'est ainsi, par exemple, qu'un des convertisseurs peut être automatique et l'au tre semi-automatique, etc. D'une façon gé nérale, il est désirable de placer le convertis seur à refroidissement complètement auto matique, le plus efficace, en tête de la série, puisque la quantité de chaleur qui s'y dégage tend à être un maximum par kilo de cata lyseur.
La disposition et la proportionna lité exactes avec un refroidissement efficace seront, bien entendu, déterminées dans cha que cas particulier par l'homme du métier.
A la fig. 10, un convertisseur I refroidi par liquide, est combiné avec un convertis seur à couches ordinaire II. Le convertisseur refroidi par liquide est de disposition con ventionnelle, consistant en une chemise 132 et des cloisons perforées 122 et 123 reliées par des tubes à catalyseur 124. Un fond 7.25 et un dessus 126 complètent la structure du convertisseur. L'espace entourant les tu bes 124 entre les cloisons 122 et 123 est rempli d'un liquide convenable à point d'é bullition élevé, qui peut être du mercure ou un alliage à bas point de fusion, ou peut être un liquide convenable quelconque sous pression. La chambre à liquide est reliée, par sa partie supérieure, avec un radiateur par le tuyau 127.
Le radiateur consiste en un collecteur inférieur 128, un collecteur su périeur 129 et des tubes de rayonnement 130, une soupape de sûreté convenable, 13l.. étant prévue pour éviter des excès de pres sion. Le dessus 126 du convertisseur I est relié à un convertisseur à couches II par un tuyau 21 et le fond 125 est relié à une con duite d'amenée de gaz.
Dans le fonctionnement, les gaz de réac tion passent de la conduite d'amenée dans le fond 125, d'où ils s'élèvent à travers les tubes à catalyseur 124 dans le dessus 126 et passent par le tuyau 21 dans le convertis seur II. La chaleur dégagée dans les tubes 124 est transmise au liquide les entourant, qui entre en ébullition, les vapeurs s'élevant dans les tubes 130 qui sont exposés à l'air ou qui peuvent, si on le désire, être refroidis à. l'eau. Les vapeurs se condensent et le 1i- quide revient par le tuyau 127.
De cette manière, par un réglage convenable de la soupape 131, on peut maintenir la tempé rature sensiblement constante et, en raison de la grande capacité d'absorption de cha leur du liquide, des vitesses de gaz très éle vées sont possibles.
Un refroidisseur intermédiaire ou un échangeur de chaleur, peut être intercalé entre les convertisseurs I et II, comme cela. a été décrit à propos de certaines des figures précédentes. Si l'on fait usage d'un échan geur de chaleur, il peut être relié à l'entrée de gaz, de manière à chauffer le gaz si on le trouve désirable. Un second échangeur de chaleur peut également être prévu après le convertisseur II, comme cela a été décrit à propos de fig. 1 et de certaines des au tres figures.
Le convertisseur refroidi par liquide est représenté à la fig. 10 d'une façon pu rement schématique et tout autre type con venable de convertisseur refroidi par liquide peut être utilisé.
A la fig. 11, on a représenté une com binaison de deux types différents de conver tisseurs automatiquement refroidis par gaz, associée avec des échangeurs de chaleur. Le premier convertisseur constitue un système égalisateur de température, liquide vapeur, à deux phases, tandis que le second ronver tisseur est du type refroidi par gaz, auto matique, ordinaire.- Le premier convertisseur est du type représenté à la fig. 5, mais est pourvu de tubes égalisateurs de température 140 qui pénètrent dans les tubes 70 à travers les boites à bourrage 141 et s'éten dent sur sensiblement toute la hauteur du catalyseur.
Ces tubes sont partiellement remplis d'un liquide, de préférence un liquide bouillant à peu près à la température de la réaction, comme par exemple le mercure ou un alliage métallique à bas point d'ébul lition dans le cas d'oxydations organiques. Des corps de déplacement de haute conduc- tibilité thermique, tels par exemple que des granules ou fragments de métal, peuvent être placés dans les tubes égalisateurs de température afin de diminuer la quantité de liquide nécessaire.
La chaleur dégagée dans les catalyseurs fait bouillir le liquide dont les vapeurs viennent se condenser dans la partie supérieure des tubes, au-dessus de la cloison 65, où un courant d'air ou autre gaz refroidissant pénètre dans le tuyau 143, pourvu de la vanne 142 et sort, par le tuyau 144, pourvu d'une vanne 145 et relié à un tuyau d'échappement 162. La chambre de refroidissement est également pourvue d'un dessus ou plafond 146 qui peut être assu jetti à la section 147 de la chemise par tout moyen convenable.
Le transfert rapide de chaleur à partir du milieu du catalyseur, qui est normalement le plus chaud, car il est le plus éloigné des gaz refroidissants, pro duit un contrôle de température uniforme très désirable qui est particulièrement avantageux dans des réactions exigeant un contrôle de température très délicat comme c'est le cas, par exemple, pour bien des oxy dations de composés organiques.
La chambre inférieure du convertisseur est reliée par les tuyaux 21 et 23, ce der nier pourvu de la vanne 24, à l'échangeur de chaleur III qui est de la même disposition que celui de fig. 1, les parties similaires portant les mêmes chiffres de référence.
Un tuyau de dérivation 35, pourvu d'une vanne $2, permet de faire passer plus ou moins des gaz directement dans le tuyau 155, qui relie la partie supérieure 31 de l'échangeur de chaleur III à la partie supérieure 2 du convertisseur II et est pourvu de vannes 154 et 164 dont la première contrôle la quantité de gaz sortant de l'échangeur de chaleur, tan dis que la seconde permet l'introduction de gaz froids frais.
Le convertisseur II est un convertisseur, automatiquement refroidi par gaz, ordinaire tel que celui représenté à la fig. 1, sauf qu'il n'y est pas prévu de tampons percés d'ori fices pour égaliser le flux de gaz. Ce con vertisseur est également pourvu d'une ouver ture à bride 157, pour son remplissage avec le catalyseur. Après avoir passé à travers le convertisseur refroidi par gaz, les gaz continuent par le tuyau 156 et passent dans l'échangeur de chaleur IV qui est de la même disposition que celui représenté à la fig. 1.
Les gaz froids arrivants, pénétrant dans l'échangeur de chaleur IV par le tuyau 45, sont chauffés en passant à travers cet échangeur et passent ensuite, par le tuyau 26, directement dans la chemise du conver tisseur I ou bien peuvent être amenés à re passer à travers l'échangeur de chaleur III par un réglage convenable des vannes 27 et 36, situées dans les tuyaux 26 et 29, respec tivement. Ce contrôle de circulation est le même que celui représenté à la fig. 1. Un tuyau d'admission supplémentaire 159, pourvu d'une vanne 158 et pénétrant dans le tuyau 26, peut être utilisé pour l'intro duction supplémentaire de gaz, chauds ou froids, frais ou inertes.
Dans certaines réactions, il peut être désirable de maintenir le gaz à une haute température, mais, en même temps, de ra lentir la réaction dans le convertisseur I. Ceci peut être effectué en remettant en cir culation au moyen de la soufflerie 148, par le tuyau 149, dans le tuyau 26, une certaine quantité des gaz ayant réagi. Des gaz sup plémentaires, soit frais ou inertes, peuvent être introduits dans le tuyau 149 par les tuyaux<B>160</B> et 161 qui se réunissent pour former le tuyau 150. Des vannes convena bles,<B>151,</B> l52 et<B>153</B> contrôlent le flux dans ces tuyaux. On pourrait aussi n'envoyer qu'une partie de ces gaz à travers les échan geurs de chaleur, et l'autre directement dans le catalyseur.
Il est donc possible de régler la tempé- ra$ure de réaction dans les deux convertis seurs avec une grande exactitude et de main tenir une température excessivement uni forme en particulier dans le convertisseur I où la proportion de beaucoup la plus grande de la réaction s'effectue.
Cela rend la disposition particulièrement convenable pour des réactions délicates telles que l'oxy- dation, dans la phase vapeur, de naphtaline en a-naphtaquinone et anhydride phtalique et d'autres oxydations organiques sensibles. Les installations représentées sur les dif férentes figures sont applicables à un grand nombre de réactions catalytiques différentes, la disposition, la structure et les dimensions particulières des convertisseurs variant, bien entendu, avec les conditions dans lesquelles ils doivent fonctionner.
On peut noter que les combinaisons représentées aux fig. 1 à 8 sont très satisfaisantes pour des réactions dans lesquelles le produit final est relative ment stable vis-à-vis de réactions catalyti ques ultérieures. Ainsi, par exemple, ces ty pes d'appareil peuvent être utilisés d'une fa çon satisfaisante dans des réductions, déshy dratations, hydrogénations, déshydrogéna- tions, oxydations, condensations et autre: réactions, catalytiques, similaires.
On peut également en faire usage pour.des réactions combinées, pour des réactions à haute pres sion et pour certaines réactions spéciales telles que l'épuration catalytique de gaz, l'enlèvement catalytique de matières noci ves, le procédé catalytique de fabrication de gaz à l'eau, la synthèse de l'ammoniaque, la synthèse d'acide cyanhydrique et la pro duction de produits de réduction d'oxy dcs de carbone tels, par exemple, que le métha nol, divers combustibles pour moteurs, etc.
Parmi les nombreuses réactions pour les quelles convient l'appareil, on peut citer la réduction de produits nitrés en les amines correspondantes, comme, par exemple, la réduction de nitrobenzol, de nitrotoluol, de nitrophénol, de nitronaphtaline, etc., la pro duction de camphre en partant de bornéol, la réduction de phénol en cyclohexanol et de naphtaline en tétraline, etc., d'aldéhyde cro- tonique en alcool butylique normal, d'al déhyde acétique en alcool éthylique.
Bien des réactions d'oxydation sont avan tageusement mises en pratique dans l'ap pareil représenté aux fig. 1 à 8, notamment l'oxydation d'anhydride sulfureux en anhy dride sulfurique, l'oxydation catalytique d'ammoniaque en oxyde d'azote, la fabrica tion de gaz à l'eau, l'épuration d'ammonia que de goudron de houille par des procédés d'oxydation catalytique, ete. Bien que l'appareil puisse être utilisé d'une façon très satisfaisante pour des cata lyses à haute pression, telle que la synthèse d'alcool méthylique et de combustible pour moteurs, aussi bien que la synthèse de l'am moniaque,
les auteurs de l'invention ont trouvé qu'un avantage particulier de cette dernière est que certaines de ces réactions, comme par exemple la production de combus tible pour moteurs ou de méthanol, peuvent également être mises en pratique à des pres sions ordinaires, car l'invention permet le contrôle thermique exact de la réaction.
Les combinaisons représentées aux fig. 9 à 11 et particulièrement à la, fig. 11 consti tuent des combinaisons de convertisseurs qui conviennent remarquablement bien pour des réactions catalytiques très sensibles telles, par exemple, que l'oxydation fortement exo thermique de composés organiques comme.
par exemple, l'oxydation catalytique de naphtaline en a-naphtaquinone et anhydride phtalique, de toluol. de chlorotoluols, de ni- trotoluols, et de dérivés similaires en les al déhydes et acides correspondants, de xy- lènes. mésitylène, pseudocumènes, paracumè- nes, etc., en les aldéhydes et acides corres pondants, la production de vanilline et d'acide vanillique en partant d'isoeugénol,
l'oxyda tion d'alcool méthylique en aldéhyde for mique, de chlorhydrine d'éthylène en acide chloracétique, d'acénaphtène en anhydride naphtalique, etc.