FR2526677A1 - INSUFFLATION UNIT FOR A FLUIDIZED BED REACTOR - Google Patents
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Abstract
Description
Unité d'insufflation pour un réacteur à lit fluidisé.Insufflation unit for a fluidized bed reactor.
L'invention se rapporte à une unité dtin- sufflation pour un réacteur à lit fluidisé, dans laquellesont prévus un canal central pour guider un gaz susceptible de se décomposer et un canal annulaire, coaxial au canal central,pour guider un gaz porteur, le canal annulaire formant à son extrémité supérieure un étranglement sur lequel le canal central est dirigé en en étant à distance, un guidage du gaz vers le réacteur à lit fluidisé se trouvant au-dessus de l'étranglement et étant conique en s'évasant vers le haut. The invention relates to a distillation unit for a fluidized bed reactor, in which a central channel is provided for guiding a gas liable to decompose and an annular channel, coaxial with the central channel, for guiding a carrier gas, the channel annular forming at its upper end a constriction on which the central channel is directed by being at a distance therefrom, a gas guide towards the fluidized bed reactor located above the constriction and being conical by widening upwards .
On connaît une unité d'insufflation de ce type par les brevets de la République Fédérale d'Allemagne No.2.611.844 et No. 2. 937.652. Des unités d'insufflation du type mentionné ci-dessus sont prévues dans des réacteurs à lit fluidisé, ces unités se trouvant en-dessous du lit fluidisé. Dans des réacteurs à lit fluidisé de ce type, on enrobe par exemple des noyaux combustibles ou fertiles, ayant un diamètre de quelques 100 microns, par pyrolyse à l'aide de substances convenables et on empêche la libération de produits fissiles lors de la fission nucléaire. A blowing unit of this type is known from the patents of the Federal Republic of Germany No. 2,611,844 and No. 2,937,652. Insufflation units of the type mentioned above are provided in fluidized bed reactors, these units being located below the fluidized bed. In fluidized bed reactors of this type, for example combustible or fertile nuclei, having a diameter of some 100 microns, are coated by pyrolysis with the aid of suitable substances and the release of fissile products during nuclear fission is prevented .
Des gaz qui conviennent à la pyrolyse sont le méthane, le propane, le propylène, le chlore, le méthylsilane, le chlorure de molybdène V ou autres gaz semblables. Ils sont introduits,ensemble avec un gaz support convenable, comme l'argon, l'hélium, l'hydrogène, l'azote, l'oxyde de carbone, ou autres gaz semblables, dans le lit fluidisé. La température de réaction est comprise entre 1000 et 22000C. Gases suitable for pyrolysis are methane, propane, propylene, chlorine, methylsilane, molybdenum chloride V or other similar gases. They are introduced, together with a suitable support gas, such as argon, helium, hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, or other similar gases, into the fluidized bed. The reaction temperature is between 1000 and 22000C.
Dans l'unité d'insufflation connue, l'embouchure du canal central, dans laquelle passe le gaz d'enrobage, est à l'intérieur de l'unité d'insufflation et se trouve donc à une température plus basse que la température de décomposition nécessaire à la décomposition des gaz d'enrobage. Le courant de gaz d'enrobage, dirigé par le canal central sur le milieu de l'endroit le plus étroit de la paroi tubulaire, entoure aussi latéralement, quand le gaz s'écoule d'une manière laminaire, le courant de gaz porteur sortant du canal annulaire, et est maintenu ainsi éloigné de la paroi de l'unité d'insufflation menant le courant de gaz porteur à l'étranglement. On empêche ainsi également, dans une grande mesure, la formation de dépôts sur les autres parties de l'unité d'insufflation. In the known insufflation unit, the mouth of the central channel, through which the coating gas passes, is inside the insufflation unit and is therefore at a temperature lower than the temperature of decomposition necessary for the decomposition of the coating gases. The stream of coating gas, directed by the central channel on the middle of the narrowest point of the tubular wall, also surrounds laterally, when the gas flows in a laminar manner, the stream of outgoing carrier gas from the annular channel, and is thus kept away from the wall of the insufflation unit leading the stream of carrier gas to the throttle. This also prevents, to a large extent, the formation of deposits on the other parts of the insufflation unit.
Mais, comme l'a montré la pratique, on ne peut pas, dans l'unité d'insufflation connue, empêcher entièrement la formation de dépôts à l'étranglement servant de diaphragme. Car l'écoulement laminaire du gaz d'enrobage formant le jet central, ainsi que l'écoulement laminaire du gaz porteur formant le jet annulaire sont influencés, lorsqu'ils passent l'étranglement, de sorte qu'il se produit un tourbillonnement annulaire peu après l'étranglement.Une partie du gaz d'enrobage parvient ainsi sur la paroi du four Q lit fluidisé peu après l'étranglement, ce qui entraine la création faible, mais indésirable, cependant, par exemple de carbone pyrolytique
L'installation d'insufflation connue souffre en outre d'un autre inconvénient qui provient du fait que les particules à enrober -subissent, dans le lit fluidisé, des accélérations dans n'importe quelle direction. I1 faut donc, pour que les particules ne quittent pas le lit fluidisé vers le bas en passant par l'étranglement, qu'elles soient freinées par le courant gazeux venant du bas, ce qui exige un trajet de freinage d'une longueur déterminée. Mais ceci n'est pas assuré dans l'unité d'insufflation connue, puisque le lit fluidisé se raccorde directement audessus de l'étranglement.On ne peut pas donc éviter entièrement, dans l'unité d'insufflation connue, que des particules ne quittent le lit fluidisé par l'étranglement.However, as practice has shown, in the known insufflation unit, it is not possible to entirely prevent the formation of deposits at the constriction serving as a diaphragm. Because the laminar flow of the coating gas forming the central jet, as well as the laminar flow of the carrier gas forming the annular jet are influenced, when they pass the constriction, so that an annular vortex occurs little part of the coating gas thus reaches the wall of the fluidized bed furnace Q shortly after the constriction, which leads to the weak but undesirable creation, however, for example of pyrolytic carbon
The known insufflation installation also suffers from another drawback which arises from the fact that the particles to be coated undergo, in the fluidized bed, accelerations in any direction. I1 must therefore, so that the particles do not leave the fluidized bed down through the throttle, they must be braked by the gas stream from below, which requires a braking path of a determined length. However, this is not guaranteed in the known insufflation unit, since the fluidized bed is connected directly above the throttle. It is therefore not entirely possible, in the known insufflation unit, to prevent particles from leave the fluidized bed through the constriction.
L'invention vise à perfectionner une unité d'insufflation du type connu, de manière à en pallier les inconvénients mentionnés ci-dessus. The invention aims to improve an insufflation unit of the known type, so as to overcome the drawbacks mentioned above.
Suivant l'invention, le guidage du gaz est délimité par une paroi en matériau poreux, une chambre d'amenée de gaz entourant la paroi et pouvant être raccordée à un conduit d'amenée de gaz. According to the invention, the gas guidance is delimited by a wall made of porous material, a gas supply chamber surrounding the wall and being able to be connected to a gas supply duct.
Lorsque l'unité d'insufflation fonctionne, le jet central laminaire, entouré du jet annulaire laminaire, pénètre par l'étranglement dans le lit de particules. Les deux jets se contractent. L'endroit le plus étroit des jets se trouve au-dessus de l'étranglement. L'apparition d'écoulements turbulents, peu après l'étranglement, est empêchée dans l'unité d'insufflation suivant l'invention par le fait qu'un gaz, qui avantageusement est un gaz inerte, est comprime supplémentairement à travers la paroi poreuse au-dessus de l'étranglement. Ce gaz emplit l'espace compris entre le jet annulaire et la paroi et empêche ainsi la rupture de l'écoulement du jet central et du jet annulaire à l'étranglement. When the insufflation unit is operating, the central laminar jet, surrounded by the laminar annular jet, enters through the throttle in the particle bed. The two jets contract. The narrowest point of the jets is above the throat. The appearance of turbulent flows, shortly after the constriction, is prevented in the blowing unit according to the invention by the fact that a gas, which advantageously is an inert gas, is additionally compressed through the porous wall. above the throttle. This gas fills the space between the annular jet and the wall and thus prevents the flow of the central jet and the annular jet from throttling.
Les jets restent laminaires. La paroi poreuse est protégée de tout mouillage par le gaz d'enrobage.The jets remain laminar. The porous wall is protected from any wetting by the coating gas.
Elle est en outre aussi refroidie par le gaz supplémentaire qui la traverse.It is also also cooled by the additional gas passing through it.
Suivant un mode de réalisation avantageux de l'unité d'insufflation suivant l'invention, le guidage du gaz vers le réacteur à lit fluidisé est en forme de double cône, l'angle d'ouverture inférieur du double cône étant compris entre 20 et 600, et l'angle d'ouverture supérieur du double cône étant de 90". Dans ce mode de réalisation de l'unité d'insufflation, le gaz devient turbulent après la traversée du cône inférieur, en raison de l'importante augmentation de section droite et du mouvement des particules. Mais tout mouillage par le gaz d'enrobage de la paroi poreuse dans la région du cône supérieur est empêché par la sortie du gaz comprimé à travers la paroi. According to an advantageous embodiment of the blowing unit according to the invention, the guiding of the gas towards the fluidized bed reactor is in the form of a double cone, the lower opening angle of the double cone being between 20 and 600, and the upper opening angle of the double cone being 90 ". In this embodiment of the insufflation unit, the gas becomes turbulent after passing through the lower cone, due to the significant increase in cross section and movement of the particles, but any wetting by the coating gas of the porous wall in the region of the upper cone is prevented by the exit of the compressed gas through the wall.
La sortie du gaz comprimé à travers la paroi poreuse est commandée par la perte de pression dans la paroi, perte qui dépend de l'épaisseur et de la porosité de la paroi. The outlet of the compressed gas through the porous wall is controlled by the pressure loss in the wall, which loss depends on the thickness and the porosity of the wall.
La figure unique du dessin annexé est un schéma d'un exemple de réalisation de l'unité d'insufflation suivant l'invention. The single figure of the accompanying drawing is a diagram of an exemplary embodiment of the insufflation unit according to the invention.
Comme il ressort du dessin, l'unité d'insufflation présente un canal central 1 qui, suivant la représentation 2, est subdivisé, en vue d'augmenter le débit, en courants partiels,par la mise en oeuvre d'un faisceau tubulaire. La paroi délimitant le canal annulaire 3 débouche dans un étranglement 4 qui se trouve en-dessous du lit fluidisé 5 représenté seulement partiellement au dessin. La plaque 6 poreuse sert à obtenir un profil de vitesse uniforme du courant du jet annulaire. En même temps, le canal central 1 est centré au moyen de la plaque 6. As is apparent from the drawing, the insufflation unit has a central channel 1 which, according to the representation 2, is subdivided, with a view to increasing the flow rate, in partial currents, by the use of a tubular bundle. The wall delimiting the annular channel 3 opens into a constriction 4 which is located below the fluidized bed 5 shown only partially in the drawing. The porous plate 6 is used to obtain a uniform velocity profile for the current of the annular jet. At the same time, the central channel 1 is centered by means of the plate 6.
Le guidage 7 du gaz vers le réacteur à lit fluidisé est en forme de double cône, avec un angle d'ouverture vers le haut, et est délimité par une paroi 8 en matériau poreux. La paroi 8 poreuse est entourée d'une chambre 9 d'introduction du gaz qui peut être raccordée à une alimentation en gaz par un raccord 10. La pression qui est nécessaire dans la chambre 9 d'introduction du gaz est établie au moyen d'un régulateur 11. The guide 7 of the gas towards the fluidized bed reactor is in the form of a double cone, with an opening angle upwards, and is delimited by a wall 8 made of porous material. The porous wall 8 is surrounded by a gas introduction chamber 9 which can be connected to a gas supply by a connector 10. The pressure which is necessary in the gas introduction chamber 9 is established by means of a regulator 11.
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