FR2473902A3

FR2473902A3 - Reacteur comportant une jaquette d'echange thermique doublant sa paroi

Info

Publication number: FR2473902A3
Application number: FR8001089A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-01-18
Filing date: 1980-01-18
Publication date: 1981-07-24
Also published as: FR2473902B3

Abstract

CE REACTEUR SE CARACTERISE ESSENTIELLEMENT EN CE QUE LA JAQUETTE 10 COMPREND UNE PAROI 16 ET UNE CHICANE 17 CONFORMEE EN HELICE OU EN SPIRALE INTERPOSEE ENTRE LA PAROI 5 DU REACTEUR ET LA PAROI 16, CETTE CHICANE ETANT FIXEE A L'UNE DES DEUX PAROIS PRECITEES ET S'APPUYANT ELASTIQUEMENT SUR L'AUTRE.

Description

La présente invention concerne un réacteur comportant une paroi doubléepar au moins une jaquette d'échange thermique destinée à etre parcourue par un fluide-transfert.

Il convient de noter que le mot "réacteur" utilisé ci-apres peut éventuellement désigner une cuve destinée à etre le siège d'échanges thermiques.

Les réacteurs à jaquette ont été mis au point pour réaliser toutes sortes de réactions et permettre à celles-ci de se dérouler dans des conditions optimum de rendement, de sécurité et de prix de revient. Pendant leur fonctionnement, un fluide de réchauffage ou de refroidissement circule à l'intérieur de leur jaquette et favorise l'établissement d'un échange thermique de part et d'autre de leur paroi, ce qui contribue à faire évoluer les réactions dans le sens voulu. Cet échange thermique doit toutefois être contrôlé avec soin pour qu'il puisse influer au mieux sur l'évolution des réactions et permettre le développement de celles-ci dans les conditions les plus favorables. Dans les réacteurs à jaquette eonnus à ce jour, un tel contrôle ne peut malheureusement pas être assuré de façon entièrement satisfaisante.

Dans certains appareils actuels, la jaquette est formée d'une enveloppe doublant la paroi du réacteur et d'une chicane ménageant des passages entre l'enveloppe et la paroi du réacteur. Or, à cause de ces passages, le fluide s'écoule selon des directions préférentielles et avec des vitesses variant d'un point à un autre de la jaquette. Si l'échange thermique, s'éta-blissant entre le fluide et les produits mis en réaction dans le réacteur, intéresse bien toute la paroi qui est doublée par la jaquette, son intensité dépend toutefois de l'endroit considéré à l'intérieur de celle-ci, ce qui interdit une maîtrise parfaite de l'évolution des réactions.

Dans d'autres appareils actuels, la jaquette est formée par une coquille soudée en hélice sur la face externe de la paroi du réacteur. Cette coquille, qui forne un canal dans lequel le fluide de réchauffage ou de refroidissement peut circuler avec une vitesse constante, a quant à elle l'in convénient d'etre mécaniquement fragile, d'être le siège de risques fréquents de fuites et de ne pas permettre l'établissement d'un échange thermique avec la totalité de la paroi du réacteur.

La présente invention se propose de remédier à ces différents inconvénients et, pour ce faire, elle a pour objet un réacteur qui se caractérise en ce que la jaquette comprend une paroi sensiblement parallèle à celle du réacteur et une chicane interposée entre les deux parois précitées, cette chicane étant fixée à l'une des deux parois et s'appuyant élastiquement sur l'autre.

Grâce à cette disposition, la chicane peut se dilater librement puisqu'elle n'est fixée que d'un côté. La jaquette ne risque donc pas de se détériorer sous l'effet des variations de température auxquelles elle pourrait être soumise. Il convient en outre de noter que la chicane n'a pas à être fixée de façon rigoureusement étanche à la paroi qui la porte. En effet, comme ses deux faces sont situées dans la jaquette, l'apparition de fuites entre elle et la paroi qui la porte n'aurait pas de conséquences graves sur l'écoulement du fluide de réchauffage ou de refroidissement.

La paroi du réacteur qui est doublée par la jaquette est par ailleurs entièrement exposée au fluide de sorte qu'elle participe dans sa totalité à l'établissement de l'échange thermique entre les produits en réaction et le fluide.

Avantageusement, la chicane est conformée en hélice ou en spirale.

La vitesse du fluide circulant dans la jaquette peut ainsi être parfaitement contrôlée. En effet, comme aucun passage libre n'existe entre la face inférieure et la face supérieure de la chicane, l'écoulemènt du fluide ne peut pas s'effectuer suivant des directions préférentielles, ce qui améliore la qualité de l'échange thermique s'établissant entre le fluide et les produits en réaction.

De préférence; la chicane se présente sous la forme d'une bande de faible épaisseur comportant une aile latérale fixée à la paroi du réacteur et une partie curviligne se raccordant à l'aile latérale, le bord longitudinal libre de la partie curviligne s'appuyant élastiquement sur la paroi de la jaquette.

On notera ici que la mise en place de la jaquette ne soulève pas de difficultés teehniques particulières. La chicane peut en effet être fixée sur la paroi du réacteur par exemple en soudant son aile'par points, ce qui est rapide et aisé. La paroi extérieure peut quant à elle etre installée facilement puisqu'il suffit de la mettre en forme sur place puis de l'appliquer contre la chicane et de l'immobiliser par rapport à la paroi du réacteur.

Lorsque le réacteur est utilisé pour effectuer des réactions se développant à haute pression, il est-avantageux que la chicane soit solidaire d'un support plat fixé sur la paroi d'échange thermique et qu'elle se présente sous la forme d'une bande de faible épaisseur fixée au support plat le long de l'un de ses côtés longitudinaux et s'appuyant contre la paroi de la jaquette le long d'une ligne adjacente à son autre côté longitudinal.

On conçoit aisément que le support plat renforce la paroi du réacteur et que celui-ci peut mieux résister à de fortes pressions internes ou externes. La sécurité du personnel et du matériel se trouve ainsi grandement améliorée.

Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la jaquette double extérieurement la paroi du réacteur, celle-ci étant constituéepar une virole cylindrique alors que la chicane est conformée en hélice et est fixée à la virole.

La paroi qui est doublée extérieurement pourrait toutefois être une calotte bombée sur laquelle la chicane serait fixée en spirale.

La calotte bombée, qui peut par exemple constituer le fond ou la partie supérieure du réacteur, ne risque pas d'être endommagée lorsque la fixation de la chicane est effectuée par soudage par points, ce procédé n'entraînant pas de modification sensible de la structure interne du métal ou de l'alliage constituant la calotte, en raison de la forte différence d'épaisseur entre celle-ci et l'aile de la chicane.

Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après d titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un réacteur conforme à l'invention
- la figure 2 est une vue en coupe partielle et à échelle agrandie montrant un détail d'une jaquette doublant la virole cylindrique constituant la paroi latérale du réacteur visible sur la figure 1
- la figure 3 est une vue en coupe partielle et à échelle agrandie montrant une variante de réalisation de la jaquette visible sur la figure 2 ; et
- la figure 4 est une vue en eoupe partielle et à échelle agrandie montrant un détail de la jaquette doublant la calotte bombée constituant le fond du réacteur visible sur la figure 1.

Le réacteur qui est représenté à titre d'exemple sur la figure 1 comporte une paroi métallique 1 délimitant une chambre 2 dans laquelle des produits sont destinés à réagir ensemble. Cette chambre est pourvue de façon tout à fait classique d'un agitateur 3 monté à l'extrémité d'un arbre d'entraînement 4 et pouvant éventuellement etre actionné pour mélanger les produits en présence si les réactions à effectuer l'exigent.

Dans le mode de réalisation représenté, la paroi 1 comprend une virole cylindrique 5 et deux calottes bombées 6 et 7 fermant les deux extrémités de la virole, ces deux calottes formant l'une le fond et l'autre la partie supérieure du réacteur. Selon ce mode de réalisation, la calotte 6 est pourvue d'un orifice de vidange obturé par une vanne 8 tandis que la calotte 7 comporte un presse-étoupe 9 pour le passage étanche de l'arbre 4 ainsi que des orifices de remplissage et autres piquages non représentés.

La paroi 1 pourrait bien entendu avoir une structure et une forme différentes de celles qui apparaissent sur la figure 1, celle-ci servant simplement à illustrer un mode de réalisation d'un réacteur particulier per feeticnné conformément à la présente invention.

Comme on peut le voir sur la figure 1, la virole 5 est doublée extérieurement par deux jaquettes 10 destinées à être parcourues par un fluide de réchauffage ou de refroidissement parvenant à leur partie inférieure par une conduite d'entrée 11 et sortant à leur partie supérieure par une conduite d'évacuation 12. Le fond 6 du réacteur est quant à lui doublé extérieurement par une jaquette 13 présentant un évidement autour de la vanne 8 qui doit rester accessible, cette jaquette étant pourvue d'une conduite d'entrée 14 et d'une conduite d'évacuation 15 pour qu'elle puisse à son tour être parcourue par un fluide de réchauffage ou de refroidissement.

Il convient de noter que le sens de circulation du fluide dans les jaquettes n'est pas imposé et qu'il pourrait etre inversé. Le nombre des jaquettes pourrait par ailleurs etre différent. Ainsi, les deux jaquettes 1C pourraient par exemple être remplacées par une jaquette unique plus longue.

De ferme, la jaquette 13 pourrait être remplacée par des jaquettes plus petites.

Il serait également possible de prévoir une jaquette à la partie supérieure Ctlréacteur ou encore de prévoir une seule jaquette autour de la virole et du fond.

En se référant maintemant à la figure 2, on remarquera que chaque jaquette 10 comprend une paroi 16 s'étendant parallèlement à la virole 5 et une chicane en hélice 17 interposée entre la paroi 16 et la virole 5. Conformément à l'invention, cette chicane se présente sous la forme d'une bande de métal de faible épaisseur comportant une aile latérale 18 fixée sur la virole 5 ainsi qu'une partie curviligne 19 prolongeant l'aile 18 ets'appuyant élastiquement contre la paroi -16 par l'intermédiaire de son bord longitudinal libre.

Dans certains modes de réalisation, il serait toutefois possible que l'aile 18 soit fixée sur la paroi 16 et que la partie curviligne 19 s'appuie contre la virole 5. En outre, la concavité de la partie 19 pourrait être tournée vers le bas et non vers le haut comme le montre la figure 2.

Il convient de noter ici que l'aile 18 est de préférence fixe par soudage par points sur la paroi qui la porte et que la paroi 16 est fermée à chacune de ses extrémités supérieure et inférieure par un profilé annulaire 20 qui est soudé à la paroi 5 du réacteur.

La figure 3 montre une variante de réalisation de la jaquette 10 qui vient d'etre décrite. Selon cette variante, la chicane 21 est portée par un support plat 22 soudé en hélice sur la virole 5 et se présente encore sous la forme d'une bande métallique de faible épaisseur. Cependant, elle est soudée le long de l'un de ses côtés longitudinaux sur la face inférieure du support 22 et s'appuie élastiquement contre la paroi 16 de la jaquette le long d'une ligne 23 adjacente à son autre côté longitudinal.

Naturellement, la chicane 21 pourrait hêtre soudée sur la face supérieure du support 22. En outre,sa concavité pourrait être tournée vers le bas au lieu d'etre orientée vers le haut.

Les extrémités supérieure et inférieure de la paroi 16 sont pas ailleurs fermées par deux profilés annulaires 2h soudés à la virole 5, ces profilés étant semblables au profilé 20 qui est représenté sur la figure 2.

On notera ici que le support 22 constitue une sorte de ceinture assurant le renforcement de la virole 5 et permettant donc au réacteur de résister à des pressions internes ou externes plus élevées.

La figure h représente la partie droite de la jaquette 13 visible sur la figure 1. On voit ainsi que cette jaquette comprend une paroi 25 espa cdc de la face externe du fond 6 et une chicane 26 ayant la forme d'une spirale dont le centre est situé sur l'axe du réacteur.

La chicane 26, qui est interposée entre le fond 6 et la paroi 25, a une forme similaire à celle de la chicane 19 visible sur la figure 2. Elle comporte en effet une aile latérale 27 soudée par points au fond 6 et une partie curviligne 28 s'appuyant élastiquement contre la paroi 25. Pour être complet, on remarquera qu'un profilé annulaire 29 ferme la paroi 25 au niveau de son extrémité adjacente à la vanne 8, et qu'un profilé annulaire semblable aux profilés '20 et 24 la ferme au niveau de son autre extrémité, celle-ci étant en fait l'extrémité supérieure d'un manchon 30 permettant de prolonger la jaquette 13 légèrement au dessus du plan de soudage du fond 6 avec la virole 5.

Claims

REVENDICATIONS

1. Réacteur --cmportant une paroi doublée par au moins une jaquette d'échange thermique destinée à etre parcourue par un fluide, caractérisé en ce que la jaquette eo-nprend une paroi sensiblement parallèle à celle du réacteur et une chicane interposée entre les deux parois précitées, cette chicane étant fixée à l'une des deux parois et s'appuyant élastiquement sur l'autre.

2. Réacteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la chicane est conformée en hélice ou en spirale.

3. Réacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chicane se présente sous la forme d'une bande de faible épaisseur comportant une aile latérale fixée à la paroi du réacteur et une partie curviligne se raccordant à l'aile latérale, le bord longitudinal libre de la partie curviligne s'appuyant élastiquement sur la paroi de la jaquette.

h. Réacteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la chicane est solidaire d'un support plat fixé en hélice sur la paroi du réacteur et se présente sous la forme d'une bande de faible épaisseur fixée au support plat le long de l'un de ses côtés longitudinaux et s'appuyant contre la paroi de la jaquette le long d'une ligne adjacente à son autre côté longitudinal.

5. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la jaquette double extérieurement sa paroi qui est constituée par une virole cylindrique, la chicane étant conformée en hélice et fixée à la virole.

6. Réacteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la jaquette double extérieurement sa paroi qui est constituée par une calotte bombée, la chicane étant conformée en spirale et fixée à la calotte.