FR2532192A1 - Systeme de reaction a lits fluidises - Google Patents
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Abstract
A.SYSTEME DE REACTION A LITS FLUIDISES. B.IL COMPREND DES MOYENS10 PERMETTANT D'Y ETABLIR UN LIT FLUIDISE CONSTITUE D'UN MATERIAU PARTICULAIRE FLUIDISE PAR UN MILIEU FLUIDISANT GAZEUX POUR REALISER UNE REACTION CHIMIQUE A L'INTERIEUR DU LIT DU TYPE NECESSITANT L'APPORT D'ENERGIE THERMIQUE; DES MOYENS DE GENERATION DE CHALEUR14 DESTINES A FOURNIR DE L'ENERGIE THERMIQUE ET AU MOINS UN MOYEN DE CANALISATION DE CHALEUR44 RACCORDE ENTRE LES MOYENS DE GENERATION DE CHALEUR14 ET LES MOYENS DE REACTION A LITS FLUIDISES10 POUR TRANSFERER DE L'ENERGIE THERMIQUE DES MOYENS DE GENERATION DE CHALEUR VERS LE LIT FLUIDISE26 POUR APPORTER DE L'ENERGIE THERMIQUE A LA REACTION CHIMIQUE. C.APPLICATION: REFORMAGE DU METHANE PAR VAPEUR.
Description
La présente invention concerne les systèmes de réaction à lits fluidisés
etatrait notamment à des systèmes de réaction à
lits fluidisés dans lesquels de l'énergie thermique est inrtrodui-
të dans le lit fluidisé ou en est évacuée afin de fournir-la cha-
leur de réaction d'une réaction endothermique ou pour évacuer la
chaleur de réaction d'une réaction exothermique.
On utilise fréquemment les réacteurs à lit fluidisé pour
conduire des réactions dans des procédés chimiques dans lesquel-
les un milieu particulaire est fluidisé par un milieu de fluidi-
sation gazeux De manière typique, le milieu particulaire fluidi-
sé constitue un des réactifs et est mis à réagir avec un réactif de fluidisation gazeux pour réaliser le produit final gazeux désiré qui sort de la zone du lit fluidisé sous forme
d'effluent Les lits fluidisés sont notamment utiles pour condui-
re des réactions entre deux ou plusieurs réactifs gazeux en pré-
sence d'un catalyseur solide, parce que le catalyseur peut être granulé et fluidisé par les réactifs gazeux La réaction désirée s'effectue à l'intérieur de la zone du lit fluidisé entre les réactifs gazeux, les produits finals gazeux sortant ensuite du
lit fluidisé en vue de leur récupération et leur utilisation ul-
térieure De manière générale, le flux des gaz fluidisés, qu'ils soient réactifs, gaz porteurs ou catalyseurs,et les dimensions et la turbulence des particules fluidisées peuvent être contrôlées pour assurer un temps de séjour du réactif suffisant pour permettre de
mener à terme la réaction pour obtenir le produit final désiré.
Un problème associé à l'utilisation de réacteurs de procédés à lit fluidisé est celui d'adaptation à la chaleur de réaction,
c'est-à-dire l'addition d'énergie thermique dans une réaction en-
dothermique et l'évacuation de l'énergie thermique en excès dans une réaction exothermique Ce problème s'avère particulièrement
critique lorsque lac réaction doit être effectuée à une tempéra-
ture préférée afin d'assurer un rendement optimal de la réaction.
Dans de nombreux systèmes à lits fluidisés, des serpentins ou des systèmes à serpentins sont immergés dans le lit fluidisé et on fait traverser le serpentin par un fluide de transfert thermique pour ajouter ou évacuer de la chaleur du lit, l'énergie
thermique transférée étant fonction de la différence de tempéra-
ture relative entre le fluide de transfert thermique circulant dans le serpentin et le lit fluidisé Du fait que le fluide de transfert thermique suit un long parcours dans le serpentin, la température du fluide peut varier de manière importante en fonc- tion de la longueur du trajet parcouru et peut même provoquer une répartition inégale de la température dans le lit fluidisé Dans les cas o il s'avère spécialement important que la réaction s'effectue dans des limites de température préférées relativement étroites, ces gradients de température peuvent avoir un effet
important sur l'efficacité de la réaction.
En conséquence, un premier but de la présente invention est de réaliser un système de réaction à lits fluidisés permettant de conduire des réactions dans des procédés chimiques, dans lequel
la chaleur de réaction est adaptée de manière efficace, c'est-à-
dire en introduisant de l'énergie thermique dans le lit fluidisé lorsqu'il s'agit de réactions endothermiques ou par l'évacuation de l'énergie thermique du lit fluidisé dans le cas de réactions exothermiques. Un autre but de la présente invention est de réaliser un système de réaction à lits fluidisés permettant de conduire des réactions chimiques endothermiques, dans lequel de l'énergie thermique est introduite dans le lit fluidisé à une température
relativement constante dans de larges limites de flux thermiques.
Un autre but de la présente invention est de réaliser un système de réaction à lits fluidisés permettant de conduire des réactions de procédés chimiques exothermiques, dans lequel de l'énergie thermique est évacuée du lit fluidisé à une température
relativement constante dans de larges limites de flux thermiques.
Pour atteindre ces buts et d'autres, l'invention a pour
objet, dans un premier mode de réalisation permettant des réac-
tions endothermiques, un réacteur à lit fluidisé et un générateur thermique relié thermiquement entre eux par une pluralité de
tuyaux thermiques Les portions d'évaporation des tuyaux thermi-
ques pénètrent dans le générateur thermique et les portions de condensation des tuyaux thermiques pénètrent dans le réacteur à
lit flui-disé pour que l'énergie thermique fournie par le généra-
teur thermique soit amené dans le réacteur à lit fluidisé En fonctionnement, un matériau particulaire, soit un réactif, soit
un catalyseur, est fluidisé par un milieu fluidisant gazeux pou-
vant être un mélange de réactif gazeux De l'énergie thermique fournie par le générateur thermique est transférée par les tuyaux thermiques à leurs sections de condensation respective d'o elle est transmise au lit fluidisé Du fait que les tuyaux thermiques
transmettent de l'énergie thermique à une température relative-
ment constante dans de larges limites de flux thermiques, de
l'énergie thermique est transmise à une température essentielle-
ment constante pour contrôler ou modérer autrement la température de la réaction tout en fournissant l'énergie thermique nécessaire
à la réaction pour la mener convenahlement à terme.
Selon un second mode de réalisation, les sections d'évapora-
tion des tuyaux thermiques penètrent dans le lit fluidisé pour évacuer l'énergie thermique d'une réaction exothermique tandis
que les portions de condensation des tuyaux thermiques sont re-
liées par voie thermique à un radiateur approprié De l'énergie
thermique est évacuée d'une réaction exothermique à une tempéra-
ture relativement constante dans de larges limites de flux ther-
miques afin de contrôler et modérer la température de la réaction tout en évacuant l'énergie thermique en excès Du fait que les tuyaux thermiques peuvent être conçus pour transmettre de la chaleur à une température relativement fixe par une sélection appropriée du fluide de travail circulant dans le tuyau thermique
et de la pression interne, on peut contrôler de manière appro-
priée la température des réactions à lit fluidisé,qu'elles soient -
endothermiquesou exothermiques.
Une forme d'exécution de la présente invention est décrite ci-après à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
la figure 1 est-une vue latérale en élévation-, partielle-
ment en coupe transversale, d'un système de réaction à lits fluidisés comprenant un générateur thermique situé au centre et des réacteurs à lit fluidisé de part et d'autre du générateur thermique 253219 t la figure 2 est une vue schématique en plan, en coupe transversale, du système de réaction à lits fluidisés de la figure 1; la figure 3 est une vue latérale en élévation, en coupe transversale, d'un exemple de réalisation du tuyau thermi- que reliant entre eux par voie thermique le générateur thermique et le réacteur à lit fluidisé des figures 1 et 2 la figure 3 est une vue détaillée partielle en perspective du tuyau thermique représenté sur la figure 3; la figure 4 est une vue détaillée en coupe transversale d'un-ajutage à col soudé permettant d'installer un tuyau thermique dans le réacteur à lit fluidisé; et
la figure 5 est une vue schématique en élévation, partiel-
lement en coupe transversale, d'un réacteur à lit fluidisé dans lequel l'énergie thermique dégagée par une réaction -exothermique est évacuée par des tuyaux thermiques vers un
radiateur (représenté schématiquement en traits interrom-
pus). Un mode de réalisation préféré d'un système de réaction à lits fluidisés selon la présente invention est représenté sur les figures 1 et 2 et est désigné globalement par la référence 10 Le système de réaction à lits fluidisés 10 comprend des premier et
second réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 ' et un générateur ther-
mique 14 disposé centralement Les réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 ' comprennent chacun une paroi 16 délimitant un volume fermé
18 Une garniture 20 en brique réfractaire ou autre matériau ré-
fractaire est prévue pour protéger la paroi d'enveloppe 16 contre
l'endommagement par la chaleur et l'abrasion Une plaque de ré-
partition 22 est située à l'extrémité inférieure des réacteurs à
lit fluidisé 12 et 12 ' pour délimiter une chambre de gaz fluidi-
sant sous pression 24, située au-dessous de la plaque de réparti-
tion 22 et une zone de lit fluidisé 26 située au-dessus de la-
plaque.
La plaque de répartition 22-comprend une pluralité d'orifi-
ces 28 destinés à diviser un courant de gaz fluidisant qui entre dans la chambre de gaz fluidisant 24 par un orifice d'entrée 30 en plusieurs courants dirigés verticalement vers le haut, comme
cela est connu dans la technique.
Comme on le précise ci-après, le courant d'alimentation en gaz peut être constitué d'un mélange de réactifs qui sont mis en réaction, dans la zone du lit fluidisé 26 située au-dessus de la plaque de répartition 22, avec les produits de réaction sortant de la zone de franc-bord 32 d'o les produits de réaction sont
évacués par des moyens classiques.
Le générateur thermique 14 comprend une paroi d'enveloppe 34
délimitant un volume fermé 36 Une garniture 38 de briques ré-
fractaires ou d'un autre matériau réfractaire assure la protec-
tion thermique de la paroi Au moins un et de préférence une plu-
ralité de brûleurs 40 sont disposés à l'intérieur du générateur thermique 14 De l'air de combustion et un combustible approprié (du fuel, gaz, etc) sont fournis aux brûleurs 40, comme le
montrentschématiquement les flèches sur la figure 1, qui sont mélan-
gés dans le brûleur et brûlés pour dégager de l'énergie thermi-
que Les produits de combustion sont évacués du générateur ther-
mique 14 par une cheminée 42 de manière connue.
Une pluralité de tuyaux thermiques 44 sont prévus pour assu-
rer une liaison thermique entre les réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 ' et le générateur thermique 14 Comme on le voit sur la figure 1, les tuyaux thermiques 44 sont disposés en plusieurs couches ou niveaux Ll, L 2 et L 3 et, comme le montre la figure 2,
chaque niveau comprend une pluralité de tuyaux thermiques voi-
sins Les tuyaux thermiques 44 peuvent être disposés dans une
configuration régulière ou selon une configuration décalée et ré-
gulière. Comme le montre la figure 3, chaque tuyau thermique 44 comprend un tube de forme allongée 46 de préférence en un métal
résistant à la corrosion, àl'abrasion et aux hautes températu-
res, tube qui est obturé à chaque extrémité par des bouchons
appropriés 48 pour fermer l'intérieur du tuyau thermique de maniè-
re hermétique Le tube 46 est courbé, c'est-à-dire une portion est inclinée par rapport à l'autre, sous un angle A déterminé
pouvant être, par exemple, un angle de 90 Une quantité appro-
priée d'un fluide de travail de transfert de chaleur F est fermée
de manière étanche dans le tube sous une pression de vapeur sé-
lectionnée pour assurer le transfert de chaleur comme on l'expli-
que ci-après Le choix du fluide de travail est fonction de la température de fonctionnement et des conditions de transfert de
chaleur requises par l'application et peut comprendre, par exem-
ple, des hydrocarbures légers, l'ammoniac, le potassium, le
sodium, le lithium et d'autres matériaux Lorsque le tuyau ther-
mique 44 est positionné, comme le montre la figure 3, le fluide de travail F s'accumule normalement en phase liquide dans la portion d'évaporation inclinée des tuyaux thermiques, le reste du tuyau thermique étant désigné portion de condensation Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 3, un matériau formant mèche 50, pouvant avoir diverses formes comprenant un
réseau ou trame de fils fins, est positionné dans le tube 46 sen-
siblement le long de toute la paroi intérieure, comme cela est connu dans la technique Une pluralité d'ailettes de transfert de chaleur discoïdes 52 en un métal haute température résistant à la
corrosion et à l'abrasion, sont montées sur la portion de conden-
sation du tuyau thermique 44 à des intervalles égaux, un disque de montage annulaire plus grand 54 étant soudé ou fixé d'une autre manière sur la portion de condensation du tuyau thermique, comme le montrent les figures 3 et 3 A Le disque de montage 54 comprend une pluralité de trous de montage 56 percés selon une couronne prédéterminée de boulons pour faciliter le montage des tuyaux thermiques 44 sur les réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 '
et sur le générateur thermique 14, comme on va le décrire ci-
après. Les tuyaux thermiques 44 fonctionnent de manière classique
en ce que l'énergie thermique introduite dans la section d'évapo-
ration du tuyau thermique fait qu'une certaine quantité du fluide
de travail liquide F entre en phase vapeur La température à la-
quelle la vaporisation s'effectue est fonction du fluide de tra-
vail particulier F sélectionné et de la pression régnant à l'in-
térieur du tube Au fur et à mesure que le fluide de travail se vaporise, de l'énergie thermique est absorbée des environs et les vapeurs ainsi dégagées sont tansférées à travers le tube 46 de la section d'évaporation vers la section de condensation o la
vapeur se condense et revient à la phase liquide et, en ce fai-
sant, dégage l'énergie thermique absorbée lors de l'évaporation. Le condensat liquide est absorbé par le matériau formant mèche 50 et revient à la section d'évaporation par action capillaire Dans le mode de réalisation préféré, les sections de condensatiorr des tuyaux thermiques 44 sont en général montées horizontalement toute-fois, les sections de condensation peuvent être montées selon un angle B par rapport à l'horizontale de sorte que le condensat liquide revient à la section d'évaporation sous l'effet
de la pesanteur Dans ce dernier cas, on peut supprimer -le maté-
riau formant mèche 50 de sorte que les tuyaux thermiques fonc-
tionnent de manière analogue à des siphons thermiques.
Comme le montrent les figures 1 et 2, les réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 ' et le générateur thermique 14 sont reliés thermiquement entre eux par la pluralité de tuyaux thermiques 44, la portion de condensation tubulaire de chaque tuyau thermique traversant les parois d'enveloppe respective par un ajutage à
cou soudé 58, comme le montre en détail la figure 4 Chaque aju-
tage à cou soudé 58 comprend un cou tubulaire 60 s'étendant vers
l'extérieur qui est garni intérieurement d'un matériau réfractai-
re 20 pour délimiter un trou de passage avec jeu de la portion tubulaire du tuyau thermique 44 Une bride de montage annulaire s'étendant vers l'extérieur 62 est située à l'extrémité la plus extérieure du col 60 et le matériau réfractaire 20 s'étend vers l'extérieur au-delà de la bride sur une distance sélectionnée "d" La bride de montage 62 comprend une pluralité de trous de boulons conçus pour être alignés avec ceux du disque de montage 54.
Lors de l'assemblage des tuyaux thermiques 44 sur les réac-
teurs à lit fluidisé 12 et 12 ' et sur le générateur thermique 14, la portion tubulaire de chaque tuyau thermique 44 (sans ailettes) traverse le trou de passage délimité par le matériau réfractaire , un joint d'étanchéité 64 étant positionné entre le disque de montage 54 et la bride de montage 62 Le disque 54 et la bride 62 sont ensuite assemblés à l'aide de dispositifs filetés appropriés
66 au niveau de leurs périphéries de sorte que le disque de mon-
tage 54 entre en butée contre l'extrémité allongée du matériau réfractaire 20, un espace libre étant prévu entre le disque de montage 54 et la bride 62 Ensuite, les ailettes 52 sont montées
et fixées sur la portion de condensation du tuyau thermique 44.
En prolongeant l'extrémité extérieure du matériau réfractaire 20 au-delà de la bride de montag e 62 afin de réaliser un espace libre entre la bride de montage 62 et le disque de montage 64, on
établit une barrière d'isolation thermique, ce qui permet de réa-
liser le disque 54 à partir d'un matériau classique au lieu d'un
matériau résistant à la température D'autres techniques drassem-
blage comprennent la fabrication ou la préfabrication des tuyaux thermiques 44 en tronçons séparés, la mise en place des divers
tronçons et ensuite l'assemblage par soudage des pièces pour réa-
liser le tuyau thermique complet.
Les tuyaux thermiques sont reliés au générateur thermique 14
de manière analogue bien que les sections d'évaporation à l'inté-
rieur du générateur thermique 14 soient inclinées par rapport aux sections de condensation, comme on l'a décrit ci-dessus en regard
de la figure 3, pour exposer aux brûleurs 40 une plus grande sur-
face de réception de rayonnement.
En fonctionnement, un matériau particulaire, tel qu'un cata-
lyseur solide sous forme granulée, est fluidisé par des réactifs gazeux passant vers le haut et traversant les orifices 28 percés dans la plaque de répartition 22 Le courant du réactif gazeux est contrôlé pour que le matériau catalytique soit fluidisé à une hauteur sélectionnée H (figure 1) avec une turbulence suffisante pour que la réaction désirée entre les réactifs gazeux s'effectue dans les limites du lit fluidisé 26 situé audessus de la plaque de répartition 22, les produits de réaction sortant de la zone du lit fluidisé dans la zone de franc-bord 32 des réacteurs à lit fluidisé 12 et 12 ' en vue de leur évacuation Dans la figuration
de la figure 1, on suppose que la réaction est du type endother-
mique et, pour cela, la chaleur de réaction est fournie p-ar les tuyaux thermiques 44, l'énergie thermique étant absorbée dans les sections d'évaporation des tuyaux thermiques qui pénètrent dans le générateur 14 et transférée rapidement vers les sections de condensation o l'énergie thermique est transférée par les ailettes 52 aux réactifs Les tuyaux thermiques pouvant être
considérés comme des dispositifs de transfert thermiques à tempé-
rature constante dans des limites relativement larges de flux thermiques, fonction du fluide de travail sélectionné F et de la pression de fonctionnement interne du tuyau thermique, l'énergie
thermique est fournie aux réactifs avec une répartition relative-
ment uniforme de la température Cette introduction de l'énergie thermique par les tuyaux thermiques apporte un avantage sur les systèmes d'introduction thermiques de type à serpentin en ce que le fluide calporteur doit parcourir un serpentin relativement long, parce que la température du fluide calporteur diminuera en fonction de la plus grande longueur de trajet parcourue Par
conséquent, les tuyaux thermiques 44 apportent un avantage fonc-
tionnel dans les situations dans lesquelles la réaction doit se
faire dans d'es limites de température relativement étroites.
Le système que l'on vient de décrire se prête notamment au reformage de méthane par vapeur dans lequel un O hydrocarbure gazeux, tel que le méthane, et de la vapeur d'eau servent de réactifs de fluidisation et des sphères en céramique ou aluminium inertes recouvertes d'un catalyseur d'un composé de nickel servent de particules fluidisées La vapeur d'eau et le méthane réagissent en présence du catalyseur à une température établie
par l'apport d'énergie thermique pour former du monoxyde de car-
bone gazeux et de l'hydrogène comme produit final En plus du ca-
talyseur recouvrant les particules fluidisées, les ailettes 52
peuvent être réalisées à partir du matériau catalyseur ou revê-
tues de ce matériau pour augmenter la surface d'exposition du
catalyseur à l'intérieur du lit.
Le système que l'on vient de décrire peut être utilisé éga-
-lement pour évacuer l'énergie thermique de réactions exothermi-
ques et pour contrôler la température de celle-ci Comme le montre schématiquement la figure 5, le réacteur à lit fluidisé comprend une pluralité de tuyaux thermiques 44 ', les sections d'évaporation de ceuxci pénétrant dans la zone du lit fluidisé 26 ' Le matériau particulaire, tel qu'un catalyseur granulé, est
fluidisé par un mélange de réactifs gazeux, le débit étant con-
trâlé pour assurer un temps de séjour suffisant La chaleur de réaction en excès est absorbée par les sections d'évaporation des
tuyaux thermiques et transportée par le mécanisme décrit ci-
dessus aux portions de condensation o les calories sont évacuées par un radiateur 102 (représenté schématiquement), par exemple, par rayonnement, air forcé, convection, refroidissement par eau ou analogue Du fait que, comme on l'a déjà mentionné, les sections d'évaporation des tuyaux thermiques 44 absorbent de l'énergie thermique à une température relativement constante dans des limites relativement larges de flux thermiques, de l'énergie thermique peut être évacuée de la réaction exothermique à une
température relativement constante.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au mode de réalisations décrit ci-dessus du système de réaction à lits fluidisés sans pour autant sortir du cadre de
l'invention, cadre défini par les revendications annexées.
1 1
Claims (21)
1 Système de réaction à lits fluidisés, caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de réaction à lits fluidisés ( 10) permettant d'y établir un lit fluidisé ou un matériau particulaire est fluidisé
par un milieu fluidisant gazeux pour effectuer une réaction chi-
mique à l'intérieur du lit du type nécessitant l'apport d'énergie thermique; des moyens de génération de chaleur ( 14) destinés à fournir de l'énergie thermique; au moins un moyen de canalisation thermique ( 44) raccordé
entre les moyens de génération de chaleur et les moyens de réac-
tion à lits fluidisés pour transférer de l'énergie thermique des moyens de génération de chaleur ( 14) vers le lit fluidisé ( 12, 12 ') pour fournir l'énergie thermique nécessaire à la réaction chimique.
2 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que les moyens de canalisation de chaleur ( 44) comprennent une pluralité de tuyaux thermiques comportant chacun une section d'évaporation reliée thermiquement
aux moyens de génération de chaleur ( 14) et une section de con-
densation reliée thermiquement aux moyens de réaction à lits fluidisés ( 10), les sections de condensation pénétrant dans le
lit fluidisé ( 26).
3 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 2, caractérisé en ce que les tuyaux thermiques comprennent en outre:
un tube de forme-allongé fermé hermétiquement ( 46) renfer-
mant un fluide de travail (F), ce fluide de travail (F) s'accumu-
lant normalement-dans la section d'évaporation en phase liquide o il s'évapore pour devenir une phase vapeur, ladite vapeur passant vers la section de condensation o elle -se condense en un
condensat, ce condensat revenant à la section d'évaporation.
4 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 1, caractérisé en ce que le matériau particulaire est un catalyseur d'un composé de nickel sous forme particulaire et le milieu fluidisant gazeux se compose d'un mélange de vapeur d'eau et de méthane, la vapeur d'eau et le méthane réagissant en présence du catalyseur de composé de nickel pour dégager du monoxyde de carbone et de l'hydrogène, lesdits moyens de canalisation de chaleur ( 44) transférant de l'énergie thermique des moyens de génération de chaleur ( 14) à la vapeur d'eau et au méthane présents dans le lit
fluidisé ( 26) afin de leur fournir de l'énergie thermique.
Système de réaction à lit fluidisé selon la revendication
1, caractérisé en ce que: -
les moyens de réaction à lits fluidisés ( 10) comprennent un
récipient fermé ( 36) comportant une plaque de répartition perfo-
rée ( 22) qui délimite une chambre de gaz fluidisant sous pression ( 24) au-dessous de la plaque et le lit fluidisé ( 26) au-dessus de la plaque, le matériau particulaire étant fluidisé par le courant du milieu fluidisant gazeux traversant les orifices de la plaque de répartition ( 22) depuis la chambre de gaz fluidisant sous
pression ( 24).
6 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que:
les moyens de génération de chaleur ( 14) comprennent un ré-
cipient fermé ( 36) comprenant au moins un brûleur combustible/air
( 40) en vue de la production d'énergie thermique.
7 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 5, caractérisé en ce que: les moyens de canalisation de chaleur ( 44) comprennent une pluralité de tuyaux thermiques constitués par des tubes creux de
forme allongée, chacun des tuyaux thermiques comprenant une sec-
tion d'évaporation qui traverse une portion de la paroi du réci-
pient des moyens de génération de chaleur et est thermiquement reliée à ceux-ci pour en absorber de l'énergie thermique et une section de condensation qui traverse une portion de la paroi ( 16)
du récipient des moyens de réaction à lits fluidisés ( 10) et pé-
nètre dans le lit fluidisé ( 26) pour y fournir la chaleur ainsi absorbée, les tuyaux thermiques ( 44) contenant chacun un fluide
de travail (F) sous une pression sélectionnée, le fluide s'accu-
25321 92.
mulant normalement en phase liquide dans la section d'évaporation o il se vaporise, la vapeur résultant étant transférée à la section de condensation en vue de sa condensation en un condensat
liquide, ce condensat revenant ultérieurement à la section d'éva-
poration.
8 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que:
chacun des tuyaux thermiques ( 44) comprend un matér iau for-
mant mèche ( 50) disposé intérieurement, le condensat dans la section de condensation revenant à la section d'évaporation par
action capillaire dans le matériau formant mèche.
9 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que:
les sections de condensation des tuyaux thermiques ( 44) pé-
nétrant dans le lit fluidisé ( 26) comprennent des ailettes de
transfert de chaleur ( 52) montées sur ceux-ci.
Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que: la portion des tuyaux thermiques ( 44) traversant la portion de la paroi du récipient des moyens de génération de chaleur ( 14)
et dudit réacteur à lit fluidisé ( 12, 12 ') est sensiblement hori-
zontale tandis que les portions d'évaporation des tuyaux thermi-
ques ( 44) dans les moyens de génération de chaleur ( 14) sont in-
clinées sous un angle sélectionné par rapport à l'horizontale.
11 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 10, caractérisé en ce que: les portions d'évaporation inclinées sont inclinées sous un
angle sensiblement égal à 900.
12 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que: le tronçon sensiblement horizontal du tuyau thermique ( 44)
est incliné par rapport à l'horizontale pour permettre au conden-
sat liquide de revenir dans la section d'évaporation sous l'in-
fluence de la pesanteur.
13 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 7, caractérisé en ce que:
la portion tubulaire de chaque tuyau thermique ( 14) traver-
sant les parois des récipients passe par un ajutage à col soudé ( 58) qui comprend un col tubulaire s'étendant vers l'extérieur ( 60) et une bride radiale ( 62), chaque tuyau thermique ( 44) comprenant un disque de montage ( 54) qui est fixé sur la bride de
montage ( 62) par des moyens de fixation.
14 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 13, caractérisé en ce que: -
ledit col ( 60) est garni intérieurement d'un matériau ré-
fractaire ( 20) qui s'étend vers l'extérieur à partir de la bride de montage ( 62) sur une distance sélectionnée pour éloigner le
disque de montage ( 54) de ladite bride ( 62).
Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 14, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fermeture étanche ( 64) disposés entre la bride ( 62) et le disque de montage ( 54) pour assurer l'étanchéité entre ceux-ci. 16 Système de réaction à lits fluidisés caractérisé en ce qu'il comprend un réacteur à lit fluidisé ( 12, 12 ') qui comprend une paroi d'lenveloppe ( 16) qui délimite un volume fermé ( 32), une plaque de
répartition perforée ( 22) disposée dans le réacteur pour délimi-
ter une chambre de gaz fluidisé sous pression ( 24) au-dessous de
la plaque de distribution et une zone de lit fluidisé ( 26) au-
dessus de la plaque de distribution, et une entrée ( 30) d'admis-
sion d'un milieu fluidisant gazeux dans la chambre de gaz fluidi-
sé ( 24) en vue de sa répartition par la plaque de répartition
perforée ( 22) en courant de gaz ascendant pour fluidiser le maté-
riau particulaire dans la zone du lit fluidisé ( 26) située au-
dessus de la plaque de distribution; des moyens de génération de chaleur ( 14) destinés à produire de l'énergie thermique; une pluralité de tuyaux thermiques tubulaires ( 44) ayant une extrémité raccordée thermiquement auxdits moyens de génération de
chaleur ( 14) et dont l'autre extrémité traverse la paroi d'enve-
loppe ( 16) du réacteur à lit fluidisé ( 12, 12 ') et pénètre dans
253219 t-
la zone du lit fluidisé ( 26), les tuyaux thermiques ( 44) fonc-
tionnant pour transférer de l'énergie thermique depuis les moyens
de génération de chaleur ( 14) vers la zone du lit fluidisé ( 26).
17 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 16, caractérisé en ce que: les tuyaux thermiques ( 44) sont constitués d'un tube creux fermé de forme allongée comprenant une section d'évaporation disposée dans les moyens de génération de chaleur et une section de condensation disposée dans la zone du lit fluidisé ( 26), ces
tuyaux thermiques ( 44) contenant une certaine quantité d'un flui-
de de travail (F) qui s'accumule normalement en phase liquide dans la section d'évaporation o il se vaporise, la vapeur étant transférée à la section de condensation o elle -se condense en condensat liquide, ce condensat liquide revenant à la section
d'évaporation.
18 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 16, caractérisé en ce que:
chacun des tuyaux thermiques ( 44) traverse la paroi d'enve-
loppe par un ajutage à col soudé ( 58) comprenant un col ( 60) s'étendant vers l'extérieur à partir de ladite enveloppe et une bride de montage radiale ( 62) d Xsposée à l'extrémité éloignée dudit col ( 60), les tuyaux thermiques ( 44) comprenant un disque de montage ( 54) qui est assemblé avec la bride de montage ( 62)
par des moyens de fixation.
19 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 18, caractérisé en ce que:
le dit col ( 60) de l'ajutage à col soudé ( 58) est garni in-
térieurement d'un matériau réfractaire qui s'étend vers l'exté-
rieur depuis la bride de montage ( 62) sur une distance sélection-
née pour éloigner le disque de montage ( 54) de ladite bride.
Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: des moyens de fermeture étanche ( 64) disposés entre la bride de montage ( 62) et le disque de montage éloigné ( 54) pour assurer
l'étanchéité entre ceux-ci.
21 Système de réaction à lits fluidisés caractérisé en ce qu'il comprend: des moyens de réaction à lits fluidisés ( 10) permettant d'y établir un lit fluidisé ( 26) constitué d'un matériau particulaire fluidisé par un milieu fluidisant gazeux pour effectuer une réac-
tion chimique à l'intérieur du lit du type nécessitant l'évacua-
tion d'énergie thermique; des moyens d'évacuation de chaleur permettant d'évacuer l'énergie thermique; au moins un moyen de canalisation de chaleur ( 44) raccordé
entre les moyens d'évacuation de chaleur et les moyens de réac-
tion à lits fluidisés ( 10) pour transférer de l'énergie thermique des moyens de réaction à lits fludisés ( 10) vers les moyens
d'évacuation de chaleur pour évacuer de l'énergie thermique déga-
gée par la réaction chimique.
22 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 21, caractérisé en ce que: les moyens de canalisation de chaleur ( 44) comprennent une pluralité de tuyaux thermiques ( 44) comprenant chacun une section de condensation raccordée thermiquement aux moyens d'évacuation de chaleur et une section d'évaporation raccordée thermiquement
aux moyens de réaction à lits fluidisés ( 10), la section d'évapo-
ration pénétrant dans le lit fluidisé ( 26).
23 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 22, caractérisé en ce que les tuyaux thermiques ( 44) com-
prennent en outre:
un tube de forme allongée hermétiquement fermé ( 46) renfer-
mant un fluide de travail (F), ce fluide de travail s'accumulant normalement dans la section d'évaporation en phase liquide o il s'évapore en phase vapeur, ladite vapeur passant dans la section de condensation o elle se condense pour former un condensat, ce
condensat revenant à la section d'évaporation.
24 Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 23, caractérisé en ce que:
chacun des tuyaux thermiques ( 44) comprend un matériau for-
mant mèche ( 50), le condensat présent dans la section de conden-
sation revenant à la section d'évaporation par action capillaire
dans le matériau formant mèche-( 50).
Système de réaction à lits fluidisés selon la revendica-
tion 24, caractérisé en ce que: les sections d'évaporation des tuyaux thermiques ( 44) péné- trant dans le lit fluidisé ( 26) comprennent des ailettes de
transfert de chaleur ( 52) montées sur elles.
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| ST | Notification of lapse |