FR2663561A2 - Method for oxidising an oxidisable charge and its implementation - Google Patents

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Abstract

Method for oxidising an oxidisable charge in gaseous phase by an oxidant gas, in which the charge is introduced through the pipe 1 and the oxidant gas through the pipe 2 into a mixing region 3 and the resultant mixture is made to flow through the central region of the reaction region 4, such that, in at least a first part of the said central reaction region, the gaseous mixture has a speed V1 and that, in at least another part of the said central region, following on from the said first part, the gaseous mixture has a speed Vf less than the said speed V1, and the reaction products formed are collected through the pipe 11. The variation in speed is obtained by using a central region of the reaction region having the overall shape of a nozzle or that of a venturi.

Description

On a décrit dans la demande de brevet principal déposée le 12 septembre 1989 sous le
numéro d'enregistrement national 89/12016 un procédé d'oxydation et un réacteur
pour la mise en oeuvre de ce procédé et en particulier pour la mise en oeuvre de la
réaction d'oxydation ménagée d'une charge oxydable par un gaz oxydant ou un mélange
de gaz contenant au moins un gaz oxydant, c'est-à-dire un gaz permettant l'oxydation
de ladite charge.
The main patent application filed on September 12, 1989 has been described under
national registration number 89/12016 an oxidation process and a reactor
for the implementation of this process and in particular for the implementation of the
controlled oxidation reaction of an oxidizable charge with an oxidizing gas or a mixture
of gas containing at least one oxidizing gas, that is to say a gas allowing oxidation
of said charge.

Le procédé selon ce brevet principal est un procédé d'oxydation d'une charge oxydable
en phase gazeuse par un gaz oxydant ou un mélange de gaz comprenant au moins un gaz
oxydant dans lequel on introduit la charge oxydable et le gaz oxydant dans une zone de
mélange, on fait circuler le mélange gazeux issu de la zone de mélange dans une zone de réaction comportant une zone centrale et une zone périphérique, on établit une perte
de charge delta P1 (A P1) dans la zone centrale et une perte de charge delta P2 (AP2)
dans la zone périphérique, ces pertes de charge étant telles que l'on fait réagir
sensiblement tout le mélange gazeux issu de la zone de mélange dans ladite zone
centrale de ladite zone réactionnelle et que le différentiel de perte de charge delta
P2- delta P-l (P2 - AP1) soit positif, et on récupère les produits réactionnels
formés.
The process according to this main patent is a process for oxidizing an oxidizable charge
in the gas phase with an oxidizing gas or a mixture of gases comprising at least one gas
oxidant into which the oxidizable charge and the oxidizing gas are introduced into a zone of
mixing, the gaseous mixture from the mixing zone is circulated in a reaction zone comprising a central zone and a peripheral zone, a loss is established
delta P1 load (A P1) in the central zone and delta P2 pressure drop (AP2)
in the peripheral zone, these pressure drops being such that one reacts
substantially all of the gas mixture from the mixing zone in said zone
central of said reaction zone and that the differential pressure drop delta
P2- delta Pl (P2 - AP1) is positive, and the reaction products are recovered
trained.

Le réacteur pour la mise en oeuvre de ce procédé comprend au moins un organe de
mélange comportant des moyens d'alimentation en gaz oxydant et des moyens
d'alimentation en charge oxydable, au moins un organe de réaction, faisant suite audit
organe de mélange et situé à une distance de celui-ci au plus égale à la distance de
coincement de la flamme, et au moins un organe d'évacuation des produits réactionnels
connecté audit organe de réaction et dont la caractéristique principale porte sur un
mode de réalisation de l'organe de réaction permettant d'obtenir un différentiel de
perte de charge entre la zone centrale de l'organe de réaction et la zone périphérique dudit organe.
The reactor for implementing this process comprises at least one
mixture comprising means for supplying oxidizing gas and means
supply of oxidizable charge, at least one reaction member, following said audit
mixing member and located at a distance from it at most equal to the distance from
jamming of the flame, and at least one member for discharging the reaction products
connected to said reaction organ and whose main characteristic relates to a
embodiment of the reaction member making it possible to obtain a differential of
pressure drop between the central area of the reaction member and the peripheral area of said member.

La conception de ce réacteur permet d'éviter que par conduction la chaleur dégagée lors de la réaction d'oxydation, notamment dans sa première phase conduisant à un maximum, ou pic, de température, ne vienne réchauffer trop fortement le mélangeur de gaz placé en amont de l'organe de réaction et risquer d'y provoquer un démarrage non voulu des réactions d'oxydation. Cette conception particulière permet par ailleurs d'éviter des déperditions thermiques excessives.  The design of this reactor makes it possible to prevent the conduction of the heat given off during the oxidation reaction, in particular in its first phase leading to a maximum, or peak, of temperature, from heating the gas mixer placed too strongly. upstream of the reaction member and risk causing an unwanted start of the oxidation reactions therein. This particular design also makes it possible to avoid excessive heat loss.

Même s'il est possible, grâce à cette conception particulière, de contrôler ces risques de démarrage indésirable, le fait de soumettre le mélangeur et en particulier sa partie contiguë à l'organe de réaction, partie que l'on nomme parfois organe d'éjection, à des températures excessives peut provoquer des déformations du dit organe et imposer un remplacement précoce de tout l'organe de mélange.Even if it is possible, thanks to this particular design, to control these risks of unwanted starting, the fact of subjecting the mixer and in particular its part contiguous to the reaction organ, part which is sometimes called organ of ejection, at excessive temperatures can cause deformations of said member and require early replacement of the entire mixing member.

C'est ainsi que pour la réalisation de la zone centrale de l'organe de réaction on utilise de préférence des matériaux céramiques à faible coefficient de conduction thermique et à parois minces, afin de limiter au maximum cette conduction et de faire en sorte que le profil de température obtenu dans l'organe de réaction soit tel que le pic de température soit aussi éloigné que possible de l'extrémité du mélangeur.Thus, for the realization of the central zone of the reaction member, ceramic materials with a low coefficient of thermal conduction and thin walls are preferably used, in order to limit this conduction as much as possible and to ensure that the temperature profile obtained in the reaction member is such that the temperature peak is as far as possible from the end of the mixer.

Une possibilité pour éloigner physiquement ce pic de température de l'extrémité du mélangeur contiguë à l'organe de réaction est d'imposer aux gaz d'avoir une très grande vitesse linéaire, ce qui leur permet pendant la période d'induction des réactions d'oxydation et le temps de montée vers le pic de température de s'éloigner suffisamment de ladite extrémité du mélangeur.One possibility for physically moving this temperature peak away from the end of the mixer adjoining the reaction member is to require the gases to have a very high linear speed, which allows them during the reaction induction period d oxidation and the time of rise to the temperature peak to move away enough from said end of the mixer.

Cependant, une autre contrainte thermo-cinétique des réactions d'oxydation impose de disposer d'un temps de séjour suffisamment grand, le plus souvent de l'ordre de quelques secondes, pour permettre aux réactions de retour à l'équilibre, thermiques ou thermo-catalytiques, de s'effectuer et au mélange de gaz ainsi produit d'atteindre la composition d'équilibre telle que prévue par les calculs de la thermodynamique.However, another thermo-kinetic constraint of the oxidation reactions requires having a sufficiently long residence time, generally of the order of a few seconds, to allow the reactions to return to equilibrium, thermal or thermo - catalytic, to be carried out and with the mixture of gases thus produced to reach the equilibrium composition as provided for by the calculations of thermodynamics.

Le procédé décrit dans la demande de brevet principal et sa mise en oeuvre dans le réacteur de conception particulière décrit dans cette demande permet, en partie au moins, de répondre à ces deux contraintes apparemment contradictoires. Cependant, selon cette réalisation, plus la vitesse des gaz est élevée plus il est nécessaire d'avoir une longueur de l'organe de réaction importante, ce qui peut conduire à des pertes de charge très importantes et risque en outre d'alourdir énormément le coût de fabrication du réacteur.The process described in the main patent application and its implementation in the reactor of particular design described in this application allows, at least in part, to meet these two apparently contradictory constraints. However, according to this embodiment, the higher the speed of the gases, the more it is necessary to have a length of the significant reaction member, which can lead to very large pressure drops and furthermore risks enormously increasing the manufacturing cost of the reactor.

La présente addition a pour objet une amélioration du procédé décrit dans la demande de brevet principal, et sa mise en oeuvre dans un réacteur conçu de manière à mieux répondre aux deux contraintes mentionnées ci-avant sans conduire à des pertes de charge inacceptables, ou simplement trop importantes. Le procédé selon la
présente addition permet en particulier de pouvoir travailler avec des vitesses de
gaz à la sortie du mélangeur relativement grandes et donc d'éloigner le pic de température de l'organe de mélange, sans qu'il soit nécessaire d'augmenter
énormément la longueur de l'organe de réaction, tout en limitant au maximum les
pertes de charge.
The object of the present addition is an improvement of the process described in the main patent application, and its implementation in a reactor designed so as to better respond to the two constraints mentioned above without leading to unacceptable pressure drops, or simply too important. The process according to the
this addition allows in particular to be able to work with speeds of
gases at the outlet of the relatively large mixer and therefore to keep the temperature peak away from the mixing element, without the need to increase
the length of the reaction organ, while limiting as much as possible
pressure losses.

La présente invention propose un procédé d'oxydation tel que décrit dans la demande de brevet principal, caractérisé en ce que dans au moins une première partie de la zone centrale de la zone de réaction, côté zone de mélange, on fait circuler le mélange gazeux à une vitesse V1 et en ce que dans au moins une autre partie subséquente de ladite première partie, côté zone d'évacuation des produits réactionnels, on fait circuler ledit mélange gazeux issu de ladite première partie à une vitesse Vf inférieure à ladite vitesse V1.The present invention provides an oxidation process as described in the main patent application, characterized in that in at least a first part of the central zone of the reaction zone, on the mixing zone side, the gas mixture is circulated at a speed V1 and in that in at least one subsequent part of said first part, on the discharge side of the reaction products, said gaseous mixture from said first part is circulated at a speed Vf lower than said speed V1.

Habituellement la vitesse V1 est d'environ 2 à environ 300 mxs-1, souvent cette vitesse V1 est d'environ 10 à environ 200 mxs-1 et le plus souvent elle est d'environ 20 à environ 150 mxs-1 et la vitesse Vf est habituellement environ 0,05 à environ 250 mxs-1, souvent cette vitesse Vf est d'environ 0,1 à environ 100 mxs-1 et le plus souvent elle est d'environ 1 à 100 mxs-1. Usually the speed V1 is about 2 to about 300 mxs-1, often this speed V1 is about 10 to about 200 mxs-1 and most often it is about 20 to about 150 mxs-1 and the speed Vf is usually about 0.05 to about 250 mxs-1, often this speed Vf is about 0.1 to about 100 mxs-1 and most often it is about 1 to 100 mxs-1.

Dans une forme de mise en oeuvre fréquente du procédé de la présente invention, le rapport des vitesses Vî : Vf est habituellement d'environ 2 1 à environ 50 1 et souvent ce rapport est d'environ 5 : 1 à environ 25 : 1 et, dans le cas le plus fréquent, ce rapport est d'environ 8 1 à environ 20 1. In a frequent implementation of the process of the present invention, the speed ratio Vî: Vf is usually from about 2 1 to about 50 1 and often this ratio is from about 5: 1 to about 25: 1 and , in the most frequent case, this ratio is from approximately 8 1 to approximately 20 1.

Le procédé de la présente invention peut être mis en oeuvre dans des réacteurs dont l'organe de réaction a une forme et des caractéristiques particulières permettant d'obtenir aisément les vitesses souhaitées du mélange gazeux dans les diverses zones dudit organe de réaction. La mise en circulation du mélange gazeux à une vitesse V1 dans au moins une première partie de la zone centrale de la zone de réaction peut être obtenu en réglant, pour un organe de réaction déterminé, le débit et/ou la pression des gaz introduits dans l'organe de mélange, la vitesse Vf étant alors essentiellement fonction des dimensions globales respectives des sections des diverses parties de l'organe de réaction. The process of the present invention can be implemented in reactors, the reaction member of which has a particular shape and characteristics making it possible to easily obtain the desired speeds of the gas mixture in the various zones of said reaction member. The circulation of the gas mixture at a speed V1 in at least a first part of the central zone of the reaction zone can be obtained by regulating, for a given reaction member, the flow rate and / or the pressure of the gases introduced into the mixing member, the speed Vf then essentially being a function of the respective overall dimensions of the sections of the various parts of the reaction member.

L'invention sera mieux comprise par la description de quelques modes de mise en oeuvre donnés à titre purement illustratif mais nullement limitatif qui en sera faite ci-aprbs à l'aide des figures annexées, sur lesquelles les organes similaires sont désignés par les mêmes chiffres et lettres de référence.The invention will be better understood from the description of a few embodiments given purely by way of illustration but in no way limiting, which will be made of it below with the aid of the appended figures, in which similar bodies are designated by the same figures. and letters of reference.

Sur la figure 1, la courbe 1 représente le profil de température (T "C en ordonnée), le long de l'axe XX' (longueur L en abcisse) d'un réacteur, tel que celui schématisé sur la figure 6 et qui correspond à un réacteur tel que décrit dans la demande de brevet principal, dans la zone centrale de l'organe de réaction, à partir de l'entrée E jusqu'à la sortie F dudit organe ; le point M est le point correspondant au maximum, ou pic, de température. Ce profil de température, représenté par la courbe 1 sur la figure 1, 'est le profil de température pour la réaction d'oxydation du méthane, par de l'air, en présence de vapeur d'eau. Ce profil a été enregistré à l'aide de 20 thermocouples disposés régulièrement tout au long de l'organe de réaction à une distance les uns des autres égale à Lg/20 pour un organe de réaction de longueur Lg.Sur cette figure 1, la courbe 2 représente le profil de température obtenu pour la réaction d'oxydation du méthane, par de l'air, en présence d'eau, en utilisant un réacteur tel que celui schématisé sur la figure 2 ; le point M' est le point correspondant au maximum de température. Le réacteur utilisé pour tracer le profil de température représenté sur la courbe 1 avait un organe de réaction comportant un garnissage formé à l'aide d'une pluralité de monolithes identiques de faible épaisseur comportant chacun une pluralité de canaux, chaque canal ayant une section de surface Sm.Ce réacteur avait un organe de réaction de même longueur que celui du réacteur utilisé pour tracer la courbe 1 et l'expérience a été conduite en conservant le temps de séjour global dans l'organe de réaction identique à celui que l'on avait choisi pour tracer la courbe 1 avec le réacteur schématisé sur la figure 6, c'est-à-dire en conservant le même volume réactionnel. A partir de la détermination de l'emplacement du pic de température M, dans le cas de l'utilisation du réacteur schématisé sur la figure 6, on peut en tenant compte du débit des gaz, déterminer le temps nécessaire pour atteindre ce pic.Si l'on utilise un réacteur tel que celui schématisé sur la figure 2 ayant le même volume réactionnel que celui schématisé sur la figure 6 et ayant servi à déterminer le temps nécessaire pour atteindre le pic de température, il est alors possible de calculer l'emplacement du pic de température M' dans ce réacteur tel que schématisé sur la figure 2.In FIG. 1, curve 1 represents the temperature profile (T "C on the ordinate), along the axis XX '(length L on the abscissa) of a reactor, such as that shown diagrammatically in FIG. 6 and which corresponds to a reactor as described in the main patent application, in the central zone of the reaction member, from the inlet E to the outlet F of said member; point M is the point corresponding to the maximum This temperature profile, represented by curve 1 in FIG. 1, is the temperature profile for the reaction of methane oxidation, by air, in the presence of water vapor. This profile was recorded using 20 thermocouples arranged regularly throughout the reaction member at a distance from each other equal to Lg / 20 for a reaction member of length Lg. In this FIG. 1, curve 2 represents the temperature profile obtained for the methane oxidation reaction with l air, in the presence of water, using a reactor such as that shown diagrammatically in FIG. 2; point M 'is the point corresponding to the maximum temperature. The reactor used to draw the temperature profile represented on curve 1 had a reaction member comprising a lining formed using a plurality of identical thin monoliths each comprising a plurality of channels, each channel having a section of Sm surface. This reactor had a reaction member of the same length as that of the reactor used to draw curve 1 and the experiment was carried out while keeping the overall residence time in the reaction member identical to that which one had chosen to draw curve 1 with the reactor shown diagrammatically in FIG. 6, that is to say while keeping the same reaction volume. From the determination of the location of the temperature peak M, in the case of the use of the reactor shown diagrammatically in FIG. 6, it is possible, taking into account the gas flow rate, to determine the time necessary to reach this peak. using a reactor such as that shown diagrammatically in FIG. 2 having the same reaction volume as that shown diagrammatically in FIG. 6 and having served to determine the time necessary to reach the temperature peak, it is then possible to calculate the location of the temperature peak M 'in this reactor as shown diagrammatically in FIG. 2.

- La figure 2 représente, suivant une coupe axiale, un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon un premier mode de réalisation de la présente invention.- Figure 2 shows, in an axial section, a reactor for implementing the method according to a first embodiment of the present invention.

- La figure 3 représente, suivant une coupe axiale, un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon un deuxième mode de réalisation de la présente invention.- Figure 3 shows, in an axial section, a reactor for implementing the method according to a second embodiment of the present invention.

- La figure 4 représente, suivant une coupe axiale, un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon un troisième mode de réalisation de la présente invention.- Figure 4 shows, in an axial section, a reactor for implementing the method according to a third embodiment of the present invention.

- La figure 5 représente, suivant une coupe axiale, un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon un autre mode de réalisation de la présente invention.- Figure 5 shows, in an axial section, a reactor for implementing the method according to another embodiment of the present invention.

- La figure 6 représente, suivant une coupe axiale, un réacteur pour la mise en oeuvre du procédé selon la demande de brevet principal.- Figure 6 shows, in an axial section, a reactor for implementing the method according to the main patent application.

Sur la figure 2, on a représenté, selon un premier mode de réalisation de l'invention, un réacteur R vertical, cylindrique, de forme allongée, d'axe XX' comprenant une paroi externe 8 en acier, un manchon en béton réfractaire 9 et un manchon en fibre céramique 10 et sensiblement en son centre un organe de mélange 3 entouré d'une enveloppe métallique 13 étanche et dans lequel on introduit par la ligne 1 une charge oxydable et par la ligne 2 un gaz oxydant, ladite zone de mélange étant constituée par l'empilement d'une série de monolithes 6 de faible épaisseur, en céramique dure, à mailles décalées et à canaux croisés ; ce réacteur comprend un organe de réaction 4, ayant la forme globale d'une tuyère, et formé par la superposition d'une série de monolithes 7 de faible épaisseur, comportant chacun une pluralité de canaux de section sensiblement carrée, lesdits monolithes étant superposés de manière à ce que l'on forme une pluralité de canaux 12, juxtaposés et sensiblement parallèles, dont au moins une partie débouche dans l'organe 5 d'évacuation des produits réactionnels par le conduit 11. La forme globale de tuyère de l'organe de réaction implique que la vitesse des gaz dans le col de la tuyère de longueur Lg1 est plus grande que dans la partie de longueur Lg3, faisant suite au divergent de longueur Lg2, et reliant ce divergent à l'organe d'évacuation des produits formés.Les canaux 12 , dans ce premier mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, ont chacun une section de surface et de forme sensiblement constante sur toute la longueur de l'organe de réaction.In FIG. 2, there is shown, according to a first embodiment of the invention, a vertical, cylindrical reactor R, of elongated shape, of axis XX 'comprising an external wall 8 of steel, a sleeve of refractory concrete 9 and a ceramic fiber sleeve 10 and substantially in its center a mixing member 3 surrounded by a sealed metal casing 13 and into which is introduced by line 1 an oxidizable charge and by line 2 an oxidizing gas, said mixing zone being constituted by the stacking of a series of monoliths 6 of small thickness, made of hard ceramic, with offset mesh and crossed channels; this reactor comprises a reaction member 4, having the overall shape of a nozzle, and formed by the superposition of a series of monoliths 7 of small thickness, each comprising a plurality of channels of substantially square section, said monoliths being superimposed on so that a plurality of channels 12, juxtaposed and substantially parallel, is formed, at least part of which opens into the member 5 for discharging the reaction products through the pipe 11. The overall shape of the nozzle of the member of reaction implies that the gas velocity in the throat of the nozzle of length Lg1 is greater than in the part of length Lg3, following the divergence of length Lg2, and connecting this divergence to the device for discharging the products formed The channels 12, in this first embodiment of the method of the invention, each have a surface section and of substantially constant shape over the entire length of the reaction member.

Sur la figure 3, on a représenté, selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, un réacteur R vertical, cylindrique, de forme allongée, d'axe XX' comprenant un organe de réaction 4, ayant la forme globale d'une tuyère, et formé par la superposition de trois garnissages successifs réalisés chacun à l'aide d'une série de monolithes 7 de faible épaisseur, comportant chacun une pluralité de canaux de section sensiblement carrée, lesdits monolithes étant superposés de manière à ce que l'on forme dans chaque garnissage une pluralité de canaux 12, juxtaposés et sensiblement parallèles, dont au moins une partie débouche dans l'organe 5 d'évacuation des produits réactionnels par le conduit 11.Le premier garnissage, côté organe de mélange, de longueur L1 sensiblement égale à la longueur Lg1 du col de la tuyère, comporte une pluralité de canaux ayant chacun une section de surface S1. Le deuxième garnissage, subséquent dudit premier garnissage, de longueur L2 un peu plus grande que la longueur Lg2 du divergent de la tuyère, comporte une pluralité de canaux ayant chacun une section de surface S2 supérieure à SI. Le troisième et dernier garnissage, côté organe d'évacuation, de longueur L3, comporte une pluralité de canaux ayant chacun une section de surface S3 supérieure à S2.Dans ce mode de réalisation de l'invention, les canaux 12 ont une section de forme sensiblement constante sur toute la longueur de l'organe de réaction, mais dont la surface individuelle est plus faible à proximité de l'organe de mélange qu'à proximité de l'organe d'évacuation. Dans cette réalisation, la forme globale de tuyère de l'organe de réaction implique que la vitesse des gaz dans le col de la tuyère de longueur Lg1 est plus grande que dans la partie de longueur Lg3, faisant suite au divergent de longueur
Lg2, et reliant ce divergent à l'organe d'évacuation des produits formés.Par ailleurs, selon cette réalisation, l'augmentation progressive de la dimension des espaces libres dans l'organe de réaction depuis l'entrée de la charge dans la zone centrale de l'organe (4) de réaction jusqu'à la sortie des produits réactionnels formés, au niveau de l'organe (5) d'évacuation desdits produits, permet un contrôle progressif des cinétiques d'oxydation avec pour conséquence une diminution de la température maximale atteinte au cours de la réaction.
In FIG. 3, there is shown, according to a second embodiment of the invention, a vertical, cylindrical reactor R, of elongated shape, of axis XX ′ comprising a reaction member 4, having the overall shape of a nozzle, and formed by the superposition of three successive linings each produced using a series of monoliths 7 of small thickness, each comprising a plurality of channels of substantially square section, said monoliths being superimposed so that the a plurality of channels 12, juxtaposed and substantially parallel, are formed in each lining 12, at least part of which opens into the member 5 for discharging the reaction products via the conduit 11. The first lining, on the mixing member side, of length L1 substantially equal to the length Lg1 of the throat of the nozzle, comprises a plurality of channels each having a surface section S1. The second lining, subsequent to said first lining, of length L2 slightly larger than the length Lg2 of the diverging portion of the nozzle, comprises a plurality of channels each having a surface section S2 greater than SI. The third and last lining, on the discharge member side, of length L3, comprises a plurality of channels each having a surface section S3 greater than S2. In this embodiment of the invention, the channels 12 have a shaped section substantially constant over the entire length of the reaction member, but whose individual surface area is smaller near the mixing member than near the discharge member. In this embodiment, the overall shape of the nozzle of the reaction member implies that the speed of the gases in the throat of the nozzle of length Lg1 is greater than in the part of length Lg3, following the divergence of length
Lg2, and connecting this diverging point to the device for evacuating the products formed. Furthermore, according to this embodiment, the progressive increase in the dimension of the free spaces in the reaction device since the charge entered the zone central of the reaction member (4) up to the outlet of the reaction products formed, at the level of the discharge member (5) of said products, allows progressive control of the oxidation kinetics with the consequence of a reduction in the maximum temperature reached during the reaction.

Sur la figure 4, on a représenté, selon un troisième mode de réalisation de l'invention, un réacteur R vertical, cylindrique, de forme allongée, d'axe XX' comprenant un organe de réaction 4, ayant la forme globale d'une tuyère, et formé par la superposition de trois garnissages successifs. Cette réalisation ne différe de celle représentée sur la figure 3 que par le fait que le premier garnissage a une longueur L1 inférieure à la longueur du col de la tuyère. Dans cette réalisation, la somme des longueurs des deux premiers garnissages est sensiblement égale à la longueur du col de la tuyère, le troisième garnissage s'étendant depuis le début du divergent de la tuyère jusqu'au niveau de l'organe (5) d'évacuation des produits réactionnels.In Figure 4, there is shown, according to a third embodiment of the invention, a vertical cylindrical reactor R, of elongated shape, axis XX 'comprising a reaction member 4, having the overall shape of a nozzle, and formed by the superposition of three successive linings. This embodiment differs from that shown in FIG. 3 only in that the first lining has a length L1 less than the length of the neck of the nozzle. In this embodiment, the sum of the lengths of the first two linings is substantially equal to the length of the neck of the nozzle, the third lining extending from the start of the diverging portion of the nozzle to the level of the member (5) d evacuation of reaction products.

De manière habituelle, ces modes de réalisation de l'invention, tels que schématisés sur les figures 3 et 4, correspondent au cas où l'on introduit la charge oxydable et au moins un gaz oxydant dans une zone de mélange sous une pression et avec un débit tels que la vitesse du mélange gazeux à la sortie de la zone de mélange soit égale à Vî, on fait circuler ce mélange gazeux à la vitesse V1 dans ladite première partie de la zone centrale de la zone de réaction comportant au moins un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface S1, lesdits apassages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite première partie de la zone centrale ayant une surface globale 8g1, puis on fait circuler le mélange gazeux, issu de ladite première partie, à une vitesse Vf, dans au moins une autre partie, subséquente de ladite première partie et comportant au moins un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface Ss supérieure ou égale à S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite partie de la zone centrale ayant une surface globale Sgf supérieure à Sg-l. On préfère habituellement utiliser une réalisation dans laquelle la zone centrale de l'organe de réaction comporte trois parties de longueurs respectives Lg1, Lg2 et Lg3, la première partie ayant une surface globale 8g1 sensiblement constante sur toute sa longueur, la troisième partie ayant une surface globale Sg2, supérieure à Sg1, sensiblement constante sur toute sa longueur et la deuxième partie reliant ladite première partie à ladite troisième partie ayant une surface croissante depuis la valeur Sg1 jusqu'à la valeur Sg2, ladite zone centrale ayant ainsi la forme d'une tuyère et la longueur Lg2 étant telle que l'angle alpha (a) de ladite tuyère soit d'environ 15 à 120 degrés d'angle.Usually, these embodiments of the invention, as shown diagrammatically in FIGS. 3 and 4, correspond to the case where the oxidizable charge and at least one oxidizing gas are introduced into a mixing zone under pressure and with a flow rate such that the speed of the gas mixture at the outlet of the mixing zone is equal to Vî, this gas mixture is circulated at speed V1 in said first part of the central zone of the reaction zone comprising at least one lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages the cross section of which has a surface S1, said layers having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance, said first part of the central zone having a overall surface 8g1, then the gas mixture, coming from said first part, is circulated at a speed Vf, in at least one other part, subsequent to said first part and comprises as long as at least one lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages whose cross section has an area Ss greater than or equal to S1, said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance , said part of the central zone having a global surface Sgf greater than Sg-1. It is usually preferred to use an embodiment in which the central zone of the reaction member comprises three parts of respective lengths Lg1, Lg2 and Lg3, the first part having an overall surface 8g1 substantially constant over its entire length, the third part having a surface overall Sg2, greater than Sg1, substantially constant over its entire length and the second part connecting said first part to said third part having an increasing area from the value Sg1 to the value Sg2, said central zone thus having the shape of a nozzle and the length Lg2 being such that the angle alpha (a) of said nozzle is approximately 15 to 120 degrees of angle.

Dans les formes de réalisation schématisées sur les figures 3 et 4, la zone centrale de l'organe de réaction a, à proximité de l'organe de mélange, la forme d'une tuyère dont la section a, au niveau de son raccordement à l'organe de mélange (3) et sur une longueur Lg1, une surface Sgl inférieure ou égale à environ la surface S de la section de l'organe de mélange au niveau dudit raccordement, puis sur une longueur Lg2 la surface de la section augmente, de façon sensiblement régulière, jusqu'à une valeur
Sg2 égale à environ 1,5 à 500 fois Sg1, de préférence de 2 à 200 fois Sg1, et le plus souvent de 5 à 100 fois Sg1, et est ensuite maintenue sensiblement constante sur une longueur Lg3, la somme Lg des longueurs Lg1, Lg2 et Lg3 étant de préférence sensiblement égale à la longueur de ladite zone centrale dudit organe de réaction. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention dans le cas où la longueur Lg3 serait égale à zéro. Habituellement, le premier garnissage de l'organe de réaction a des caractéristiques de longueur L1 et de surface S1 de section de passage telles que pour la réaction d'oxydation considérée le maximum de température soit atteint à une distance de l'organe de mélange au moins sensiblement égale à la valeur de la longueur
L1, indépendamment de la valeur de la longueur Lg1, de préférence ce maximum sera atteint a une distance comprise entre la valeur de la longueur LI et la valeur de la somme des longueurs L1 + L2.La longueur Lg2 est habituellement telle que l'angle alpha ( < i) de la tuyère soit d'environ 15 à environ 120 degrés d'angle, cet angle étant le plus souvent d'environ 20 à environ 90 degrés d'angle et de préférence d'environ 30 à environ 60 degrés d'angle. La longueur Lg3 sera de préférence choisie de manière à ce que le temps de séjour total dans l'organe de réaction soit suffisant pour atteindre l'équilibre. Il est possible de conserver constante et égale à Sg2 la surface de la section de la tuyère sur une longueur Lg4, puis de diminuer ou d'augmenter progressivement cette section jusqu'à ce qu'elle ait une valeur Sg3 telle que le rapport de ces surfaces
Sg2 : Sg3 soit par exemple d'environ 0,2 : 1 à environ 5 : 1, cette variation est effectuée sur une longueur Lg5.La somme des longueurs Lg4 + Lg5 étant habituellement égale à la longueur Lg3 définie ci-avant. II est parfois souhaitable d'obtenir, à la sortie de l'organe de réaction, des gaz ayant une vitesse relativement élevée ; dans ce cas, on peut diminuer la surface de la section de la tuyère à proximité de l'organe d'évacuation des produits réactionnels et on peut, dans ce cas, éventuellement choisir de maintenir ensuite constante cette section, par exemple sur une longueur Lg6 telle que la somme des longueurs Lg4 + Lg5 + Lg6 soit égale à la longueur Lg3 définie ci-avant.
In the embodiments shown diagrammatically in FIGS. 3 and 4, the central zone of the reaction member has, near the mixing member, the shape of a nozzle, the cross section of which has, at its connection to the mixing member (3) and over a length Lg1, an area Sgl less than or equal to approximately the area S of the section of the mixing member at said connection, then over a length Lg2 the area of the section increases , substantially regularly, up to a value
Sg2 equal to approximately 1.5 to 500 times Sg1, preferably from 2 to 200 times Sg1, and most often from 5 to 100 times Sg1, and is then kept substantially constant over a length Lg3, the sum Lg of the lengths Lg1, Lg2 and Lg3 preferably being substantially equal to the length of said central zone of said reaction member. It would not be departing from the scope of the present invention in the case where the length Lg3 is equal to zero. Usually, the first lining of the reaction member has characteristics of length L1 and surface area S1 of passage section such that for the oxidation reaction considered the maximum temperature is reached at a distance from the mixing member to the less substantially equal to the value of the length
L1, independently of the value of the length Lg1, preferably this maximum will be reached at a distance between the value of the length LI and the value of the sum of the lengths L1 + L2. The length Lg2 is usually such that the angle nozzle alpha (<i) is from about 15 to about 120 degrees of angle, this angle most often being from about 20 to about 90 degrees of angle and preferably from about 30 to about 60 degrees d 'angle. The length Lg3 will preferably be chosen so that the total residence time in the reaction member is sufficient to reach equilibrium. It is possible to keep constant and equal to Sg2 the surface of the section of the nozzle over a length Lg4, then to decrease or gradually increase this section until it has a value Sg3 such that the ratio of these surfaces
Sg2: Sg3 is for example from approximately 0.2: 1 to approximately 5: 1, this variation is carried out over a length Lg5. The sum of the lengths Lg4 + Lg5 usually being equal to the length Lg3 defined above. It is sometimes desirable to obtain, at the outlet of the reaction member, gases having a relatively high speed; in this case, it is possible to reduce the surface area of the section of the nozzle close to the discharge member for the reaction products and one can, in this case, optionally choose to then keep this section constant, for example over a length Lg6 such that the sum of the lengths Lg4 + Lg5 + Lg6 is equal to the length Lg3 defined above.

Ainsi, en utilisant un organe de réaction comportant plusieurs garnissages successifs ayant chacun des canaux de section unitaire de surface croissante dans le sens de circulation de la charge et en adoptant des conditions de travail permettant une variation de vitesse des gaz dans l'organe de réaction et par exemple une section globale de passage relativement étroite en début de zone de réaction, section globale de
surface par exemple à peu près équivalente à celle de l'organe de mélange au niveau de
son raccordement à l'organe de réaction ou à celle de l'organe d'éjection (non
représenté sur les figures) des gaz hors du mélangeur, puis en évasant
progressivement la partie interne, tel que cela est représenté sur les figures 3 et 4,
on éloigne très largement l'emplacement du pic de température dans le réacteur et
donc on minimise les risques d'échauffement de l'organe de mélange et on diminue ainsi
les risques de déformation dudit organe et ceux de détérioration des matériaux qui le
constituent. La mise en oeuvre du procédé de la présente invention permet de pouvoir
plus préchauffer les gaz que l'on introduit dans l'organe de mélange, sans risque
excessif pour celui-ci puisque le pic de température est, grâce à ce procédé et à sa
mise en oeuvre, écrêté et relativement éloigné de l'extrémité de l'organe de mélange, ce qui permet une conversion améliorée tout en conservant une marge de sécurité
largement suffisante. L'organe d'éjection peut être un organe quelconque choisi parmi ceux bien connus de l'homme du métier.Le plus souvent, cet organe d'éjection est une simple grille et il a une section de surface à peu près équivalente à celle de l'organe de
mélange au niveau de son raccordement avec celui-ci.
Thus, by using a reaction member comprising several successive linings each having channels of unit section of increasing surface in the direction of flow of the charge and by adopting working conditions allowing a variation of speed of the gases in the reaction member and for example a relatively narrow overall passage section at the start of the reaction zone, overall section of
surface for example roughly equivalent to that of the mixing member at
its connection to the reaction member or to that of the ejection member (not
shown in the figures) gases out of the mixer, then flaring
progressively the internal part, as shown in FIGS. 3 and 4,
the location of the temperature peak in the reactor is very far removed and
so we minimize the risk of overheating of the mixing element and we thus reduce
the risks of deformation of said organ and those of deterioration of the materials which
constitute. The implementation of the method of the present invention allows to be able
no more preheating the gases that are introduced into the mixing element, without risk
excessive for this one since the temperature peak is, thanks to this process and its
implementation, clipped and relatively distant from the end of the mixing member, which allows improved conversion while maintaining a safety margin
more than enough. The ejection member can be any member chosen from those well known to those skilled in the art. Most often, this ejection member is a simple grid and it has a cross section of surface roughly equivalent to that of the organ of
mixture at its connection with it.

Sans que cela soit limitatif, la forme de la tuyère sera de préférence telle que, en début de zone de réaction, sa section ait une surface de passage Sg1 à peu près
équivalente à la surface de l'organe d'éjection des gaz hors du mélangeur, ceci afin de
limiter au maximum les turbulences à ce niveau.
Without being limiting, the shape of the nozzle will preferably be such that, at the start of the reaction zone, its section has a passage surface Sg1 approximately
equivalent to the surface of the gas ejection member outside the mixer, this in order to
minimize turbulence at this level.

Dans une forme de réalisation avantageuse, la zone centrale de la zone de réaction comprend un catalyseur dans au moins une partie subséquente de la partie dans
laquelle le mélange gazeux a une vitesse V1.
In an advantageous embodiment, the central zone of the reaction zone comprises a catalyst in at least a subsequent part of the part in
which the gas mixture has a speed V1.

Dans cette forme de réalisation avantageuse, l'organe de réaction pourra, par exemple dans au moins une partie de son volume et sur au moins une partie de la longueur Lg2 et/ou sur au moins une partie de la longueur Lg3, comprendre au moins un catalyseur tel que par exemple l'un des catalyseurs bien connus de l'homme du métier pour favoriser les réactions endothermiques de retour à l'équilibre.In this advantageous embodiment, the reaction member may, for example in at least part of its volume and over at least part of the length Lg2 and / or over at least part of the length Lg3, comprise at least a catalyst such as for example one of the catalysts well known to those skilled in the art for promoting endothermic reactions returning to equilibrium.

Ce catalyseur peut être supporté par les parois des canaux du ou des monolithes, ou bien par des éléments particulaires comme cela est décrit dans la demande de brevet principal. A titres d'exemples non limitatifs de catalyseurs, on peut citer ceux comprenant un support, par exemple d'alumine ou de silice, sur lequel on a déposé, par exemple, du chlorure de cuivre et du chlorure de potassium, de l'oxyde de vanadium éventuellement assodé à du sulfate de potassium, du cérium, du lanthane, ou un composé de cérium ou de lanthane, du chrome, un métal du groupe VIII tel que par exemple le nickel et le fer, ou un composé de chrome ou d'un métal du groupe VIII tel que par exemple un composé de nickel ou de fer, du phosphomolybdate de bismuth, ou du molybdate de cobalt.Le catalyseur peut également comprendre des oxydes métalliques tels que des oxydes d'argent et/ou de cuivre et du carbure de silicium poreux recouvert d'argent. Dans une forme particulièrement avantageuse, on pourra disposer plusieurs catalyseurs de compositions différentes, chacun d'entre eux étant disposé dans la zone de réaction à l'endroit où sa composition est la mieux adaptée pour favoriser par exemple la ou les réactions endothermiques souhaiteés. This catalyst can be supported by the walls of the channels of the monolith (s), or else by particulate elements as described in the main patent application. By way of nonlimiting examples of catalysts, mention may be made of those comprising a support, for example of alumina or of silica, on which, for example, copper chloride and potassium chloride, oxide have been deposited of vanadium optionally combined with potassium sulphate, cerium, lanthanum, or a cerium or lanthanum compound, chromium, a group VIII metal such as, for example, nickel and iron, or a chromium or d compound a group VIII metal such as for example a nickel or iron compound, bismuth phosphomolybdate, or cobalt molybdate. The catalyst can also include metal oxides such as silver and / or copper oxides and porous silicon carbide coated with silver. In a particularly advantageous form, it will be possible to have several catalysts of different compositions, each of them being placed in the reaction zone at the place where its composition is best suited to favor, for example, the desired endothermic reaction (s).

Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, on introduit la charge oxydable et au moins un gaz oxydant dans une zone de mélange, puis on fait circuler ce mélange gazeux dans la zone centrale de l'organe de réaction, ladite zone centrale ayant la forme d'un venturi (figure 5) comprenant un convergent et un divergent séparés par un col, de préférence sensiblement rectiligne, ladite zone comportant un ou plusieurs garnissages adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a dans le premier d'entre eux une surface S1 et dans le dernier d'entre eux une surface Ss supérieure ou égale à S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite zone ayant une section au niveau de son raccordement à l'organe de mélange de surface globale sensiblement égale à celle dudit organe au niveau dudit raccordement, une section au niveau du col de surface globale inférieure à celle de l'organe de mélange au niveau de son raccordement audit venturi et une section à l'extrémité du divergent dont la surface globale est supérieure à celle dudit col,
I'introduction de la charge et du gaz oxydant étant effectuée sous une pression et avec un débit tels que la vitesse du mélange gazeux au niveau du col du venturi est égale à
V1, ledit mélange gazeux ayant ensuite à la sortie du divergent dudit venturi une vitesse Vf inférieure à ladite vitesse V1.
According to another embodiment of the present invention, the oxidizable charge and at least one oxidizing gas are introduced into a mixing zone, then this gaseous mixture is circulated in the central zone of the reaction member, said central zone having the shape of a venturi (FIG. 5) comprising a convergent and a divergent separated by a neck, preferably substantially rectilinear, said zone comprising one or more packings adapted to define a multiplicity of spaces having passages whose cross section has in the first of them a surface S1 and in the last of them a surface Ss greater than or equal to S1, said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance, said zone having a section at its connection to the mixing member with a surface area substantially equal to that of said member at said connection, a section at the level of the neck of the surfa this overall less than that of the mixing member at its connection to said venturi and a section at the end of the divergent whose overall surface is greater than that of said neck,
The introduction of the charge and the oxidizing gas being carried out under a pressure and with a flow rate such that the speed of the gas mixture at the level of the venturi neck is equal to
V1, said gaseous mixture then having, at the outlet of the divergent portion of said venturi, a speed Vf lower than said speed V1.

Dans le mode de réalisation schématisé sur la figure 5, le venturi comporte trois garnissages formés chacun par la superposition d'une série de monolithes 7 de faible épaisseur, comportant chacun une pluralité de canaux de section sensiblement carrée,
lesdits monolithes étant superposés de manière à ce que l'on forme une pluralité de
canaux 12 juxtaposés et sensiblement parallèles dont au moins une partie débouche
dans l'organe 5 d'évacuation des produits réactionnels par le conduit 11. Ces
monolithes ont chacun individuellement une section de surface globale qui va en
diminuant depuis une valeur de surface globale de préférence sensiblement égale à
celle de la surface globale S de l'organe de mélange au niveau de son raccordement à
l'organe de réaction jusqu'à une valeur Sg4 inférieure à S.La diminution de la surface
globale de la section est effectuée sur une longueur Lg7 telle que l'angle béta (,8) du
convergent soit de préférence d'environ 30 à 120 degrés d'angle. Le col du venturi a de
préférence une section de surface globale sensiblement constante et égale à Sg4 sur
une longueur Lg8 telle que la somme des longueur Lg7 + Lg8 soit sensiblement égale à 'la longueur Lg1 définie ci-avant. On ne sortirait pas du cadre de la présente invention
dans le cas où la longueur Lg7 serait sensiblement égale à la longueur Lg1, la longueur
Lg8 étant alors sensiblement égale à zéro.Le divergent du venturi a habituellement à
son extrémité une section dont la surface globale Sg5 est supérieure à celle dudit col et
est de préférence au moins égale à celle de l'organe de mélange au niveau de son
raccordement à l'organe de réaction. L'augmentation de la surface globale de la section
est effectuée sur une longueur Lg9 telle que l'angle gamma (y) du divergent soit de
préférence d'environ 15 à 120 degrés d'angle. La somme des longueurs Lg1 + Lg9 peut
être égale ou inférieure à la longueur Lg de l'organe de réaction.Dans le cas où la
somme des longueurs Lg1 + Lg9 est inférieure à la longueur Lg de l'organe de
réaction, la surface globale de la section à l'extrémité du divergent du venturi peut
être maintenue sensiblement constante et égale à Sg5 sur une longueur Lg3 telle que la
somme des longueurs Lg1 + Lg9 + Lg3 soit égale à la longueur Lg de l'organe de
réaction.On ne sortirait pas du cadre de cet autre mode de réalisation en conservant
constante la valeur Sg5 de la surface globale de la section à l'extrémité du venturi sur
une longueur Lg4, puis en diminuant ou en augmentant progressivement cette surface jusqu'à ce qu'elle ait une valeur Sg6 telle que le rapport de ces surfaces Sg5 : Sg6 soit
par exemple d'environ 0,2 :1 à environ 5 1, cette variation étant effectuée sur une
longueur Lg5. La somme des longueurs Lg4 + Lg5 est habituellement égale à la
longueur Lg3 définie ci-avant. II est parfois souhaitable d'obtenir, à la sortie de
l'organe de réaction, des gaz ayant une vitesse relativement élevée et dans ce cas on
peut diminuer la surface globale de la section de l'organe de réaction à proximité de
l'organe d'évacuation des produits réactionnels, ce qui revient à réaliser un deuxième
convergent débouchant directement dans l'organe d'évacuation des produits réactionnels ou se prolongeant sur une longueur Lg6 avec une section de surface globale sensiblement constante jusqu'à l'organe d'évacuation des produits réactionnels, cette longueur Lg6 étant habituellement telle que la somme des longueurs Lg4 + Lg5 +
Lg6 soit égale à la longueur Lg3 définie ci-avant.Il est de même possible, comme dans le mode de réalisation précédent, d'introduire au moins un catalyseur par exemple dans au moins une partie du volume réactionnel de la zone centrale de l'organe de réaction et en particulier sur au moins une partie de la longueur Lg8 et/ou sur au moins une partie de la longueur Lg9 et/ou Lg3.
In the embodiment shown diagrammatically in FIG. 5, the venturi comprises three packings each formed by the superposition of a series of monoliths 7 of small thickness, each comprising a plurality of channels of substantially square section,
said monoliths being superimposed so that a plurality of
juxtaposed and substantially parallel channels 12 at least part of which opens out
in the member 5 for discharging the reaction products via the line 11. These
monoliths each have an overall surface section which goes in
decreasing from an overall surface value preferably substantially equal to
that of the overall surface S of the mixing member at its connection to
the reaction organ up to a value Sg4 lower than S. The reduction in the surface
overall of the section is performed over a length Lg7 such that the beta angle (, 8) of the
converge, preferably around 30 to 120 degrees of angle. The venturi neck has
preferably a substantially constant overall surface section equal to Sg4 over
a length Lg8 such that the sum of the lengths Lg7 + Lg8 is substantially equal to the length Lg1 defined above. It would not go beyond the scope of the present invention
in the case where the length Lg7 is substantially equal to the length Lg1, the length
Lg8 then being substantially equal to zero.The divergent part of the venturi usually has to
its end a section whose overall surface Sg5 is greater than that of said neck and
is preferably at least equal to that of the mixing member in terms of its
connection to the reaction device. The increase in the overall surface of the section
is performed over a length Lg9 such that the gamma angle (y) of the divergent is
preferably about 15 to 120 degrees of angle. The sum of the lengths Lg1 + Lg9 can
be equal to or less than the length Lg of the reaction organ. In the case where the
sum of the lengths Lg1 + Lg9 is less than the length Lg of the
reaction, the overall cross-sectional area at the end of the divergent venturi can
be kept substantially constant and equal to Sg5 over a length Lg3 such that the
sum of the lengths Lg1 + Lg9 + Lg3 is equal to the length Lg of the
We would not go outside the framework of this other embodiment by retaining
constant the value Sg5 of the global surface of the section at the end of the venturi on
a length Lg4, then gradually decreasing or increasing this surface until it has a value Sg6 such that the ratio of these surfaces Sg5: Sg6 is
for example from about 0.2: 1 to about 5 1, this variation being carried out on a
length Lg5. The sum of the lengths Lg4 + Lg5 is usually equal to the
length Lg3 defined above. It is sometimes desirable to obtain, at the end of
the reaction organ, gases having a relatively high speed and in this case one
may decrease the overall area of the reaction organ section near
the reaction products discharge device, which amounts to carrying out a second
converge opening directly into the discharge device for the reaction products or extending over a length Lg6 with a substantially constant overall surface section up to the discharge device for the reaction products, this length Lg6 usually being such that the sum lengths Lg4 + Lg5 +
Lg6 is equal to the length Lg3 defined above. It is likewise possible, as in the previous embodiment, to introduce at least one catalyst, for example into at least part of the reaction volume of the central zone of the reaction member and in particular over at least part of the length Lg8 and / or over at least part of the length Lg9 and / or Lg3.

Dans les divers modes de réalisation de la présente invention, L'organe de réaction a une section, de forme quelconque, définie par une courbe fermée telle que par exemple un cercle, une ellipse ou un polygone tel qu'un rectangle ou un carré. Dans le cas où cet organe a la forme d'une tuyère, celle-ci a une section dont la surface globale Sg1 est plus faible à proximité de l'organe de mélange qu'à proximité de l'organe d'évacuation où elle est égale à Sg2. Dans les modes de réalisation schématisés sur les figures 3 et 4, la tuyère a une section sensiblement carrée.In the various embodiments of the present invention, the reaction member has a section, of any shape, defined by a closed curve such as for example a circle, an ellipse or a polygon such as a rectangle or a square. In the case where this member has the shape of a nozzle, the latter has a cross section whose overall surface area Sg1 is smaller near the mixing member than near the discharge member where it is equal to Sg2. In the embodiments shown diagrammatically in FIGS. 3 and 4, the nozzle has a substantially square section.

Le procédé de la présente invention peut ainsi être mis en oeuvre dans un réacteur dont la zone centrale de l'organe de réaction a par exemple la forme d'une tuyère ou celle d'un venturi. Cette zone centrale peut comprendre s parties successives, chaque partie comportant un garnissage présentant des passages dont la section a, dans chacun d'eux, une surface constante tout au long de ladite zone centrale, ou selon une autre réalisation chaque partie comporte un garnissage présentant des passages dont la section a, dans chacun d'eux, une surface croissante, de l'un à l'autre, depuis le premier jusqu'au dernier. Habituellement s est un nombre entier positif supérieur ou égal à 2.The process of the present invention can thus be implemented in a reactor whose central zone of the reaction member has for example the shape of a nozzle or that of a venturi. This central zone can comprise s successive parts, each part comprising a lining having passages whose section has, in each of them, a constant surface throughout said central zone, or according to another embodiment each part comprises a lining presenting passages whose section has, in each of them, an increasing surface, from one to the other, from the first to the last. Usually s is a positive integer greater than or equal to 2.

Dans le cas où les passages ont une section de surface plus grande côté organe d'évacuation que côté organe de mélange, la zone centrale de l'organe de réaction est le plus souvent telle que la première partie, côté organe de mélange, comporte un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme pouvant résulter de l'oxydation de ladite charge, et dont la dernière partie, côté organe d'évacuation, comporte un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface Ss supérieure à S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme pouvant résulter de l'oxydation de ladite charge.In the case where the passages have a larger surface section on the discharge member side than on the mixing member side, the central zone of the reaction member is most often such that the first part, on the mixing member side, has a lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages the cross section of which has a surface S1, said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance which may result from the oxidation of said charge , and the last part of which, on the discharge member side, comprises a lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages the cross section of which has an area Ss greater than S1, said passages having at least one dimension in at least one direction equal to the flame jamming distance that may result from the oxidation of said charge.

Habituellement, la zone centrale de l'organe de réaction comprend s parties successives comportant chacune un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface croissante, d'une partie à la suivante, depuis la première partie jusqu'à la dernière partie. De préférence, le nombre s est un nombre entier positif de 2 à 10 et le plus souvent de 3 à 6. Les surfaces S1 et Ss sont habituellement telles que le rapport Ss : S1 soit d'environ 100 1 à environ 4 1 et fréquemment d'environ 50 1 à environ 4 1 et le plus souvent d'environ 25 1 à environ 10 1. Dans une forme de réalisation fréquente, la zone centrale de l'organe de réaction comprend trois parties successives.Usually, the central zone of the reaction member comprises successive parts, each comprising a lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages whose section has an increasing surface, from one part to the next, from the first part. until the last part. Preferably, the number s is a positive integer from 2 to 10 and most often from 3 to 6. The surfaces S1 and Ss are usually such that the ratio Ss: S1 is from approximately 100 1 to approximately 4 1 and frequently from about 50 1 to about 4 1 and most often from about 25 1 to about 10 1. In a frequent embodiment, the central zone of the reaction member comprises three successive parts.

Dans ce cas le plus fréquent où la zone centrale comporte trois parties successives, la première partie, côté organe de mélange, comporte sur une longueur L1 un garnissage adapté à définir des passages dont la section a une surface S1, la deuxième partie, subséquente de ladite première partie, comporte sur une longueur L2 un garnissage adapté à définir des passages dont la section a une surface S2 et la troisième et dernière partie, côté organe d'évacuation, comporte sur une longueur L3 un garnissage adapté à définir des passages dont la section a une surface S3, lesdites surfaces S1, 52 et S3 étant telles que le rapport S3 : SI soit d'environ 100 1 à environ 4 : 1, et le rapport S2 : S1 soit d'environ 50 : 1 à environ 1,2 : 1.In this most frequent case where the central zone comprises three successive parts, the first part, on the mixing member side, comprises over a length L1 a lining adapted to define passages the section of which has a surface S1, the second part, subsequent to said first part comprises over a length L2 a lining adapted to define passages whose section has a surface S2 and the third and last part, on the discharge member side, comprises over a length L3 a lining adapted to define passages whose section has a surface S3, said surfaces S1, 52 and S3 being such that the ratio S3: SI is from approximately 100 1 to approximately 4: 1, and the ratio S2: S1 is from approximately 50: 1 to approximately 1, 2: 1.

Fréquemment le rapport S3 : S1 sera d'environ 50 : 1 à environ 4 : 1 et le plus souvent il sera d'environ 25 : 1 à environ 10 : 1 et le rapport S2 : S1 sera fréquemment d'environ 25 : 1 à environ 1,5 : 1 et le plus souvent il sera d'environ 10:1 à environ 2: 1. Frequently the S3: S1 ratio will be from about 50: 1 to about 4: 1 and most often it will be from about 25: 1 to about 10: 1 and the S2: S1 ratio will frequently be from about 25: 1 to about 1.5: 1 and most often it will be from about 10: 1 to about 2: 1.

De manière préférée dans le procédé de la présente invention, on fait circuler le mélange gazeux dans la zone centrale de la zone de réaction dans des conditions telles que pour la réaction d'oxydation considérée le maximum de température soit atteint dans la zone de vitesse maximum en un point situé entre le milieu de ladite zone et son extrémité située du côté de la zone d'évacuation.Preferably in the process of the present invention, the gas mixture is circulated in the central zone of the reaction zone under conditions such that for the oxidation reaction considered the maximum temperature is reached in the zone of maximum speed at a point between the middle of said zone and its end located on the side of the evacuation zone.

Le plus souvent, dans le cas où la zone centrale de l'organe de réaction comporte plusieurs garnissages ayant des passages de section de surface variable, les conditions de vitesse et de dimensions (en particulier longueur L1 du premier garnissage et surface S1 de la section des passages de ce premier garnissage) seront choisies de manière à ce que pour la réaction d'oxydation considérée, le maximum de température soit atteint à une distance de l'organe de mélange au moins sensiblement égale à la valeur de la longueur L1.Le plus souvent, les caractéristiques de longueur Lî et L2 et de surface S1 et S2 de section de passage des deux premiers garnissages seront telles que le maximum de température soit atteint à une distance de l'organe de mélange sensiblement comprise entre la valeur de la longueur L1 et la valeur de la somme des longueurs LI + L2.Most often, in the case where the central zone of the reaction member comprises several packings having cross-sections of variable surface area, the conditions of speed and dimensions (in particular length L1 of the first packing and surface S1 of the section passages of this first lining) will be chosen so that for the oxidation reaction considered, the maximum temperature is reached at a distance from the mixing member at least substantially equal to the value of the length L1. more often, the characteristics of length L1 and L2 and surface area S1 and S2 of passage section of the first two linings will be such that the maximum temperature is reached at a distance from the mixing member substantially between the value of the length L1 and the value of the sum of the lengths LI + L2.

'Aussi bien dans le cas de la tuyère que dans celui du venturi, il peut être avantageux, suivant les caractéristiques de longueur et de surface de sections de passages des deux premiers garnissages, que pour la réaction d'oxydation considérée le maximum de température soit atteint à une distance de l'organe de mélange sensiblement comprise entre environ 0,8 fois et environ 1 fois la valeur de la longueur Lg ; en effet ce choix présente plusieurs avantages:: - le pic de température est en général repoussé relativement loin du mélangeur, surtout si la surface globale de la section de la zone de réaction est relativement faible et donc la vitesse des gaz relativement grande, - au niveau du pic de température, on aura ainsi une épaisseur du second garnissage formant un manchon (10), réalisé à l'aide d'un matériau réfractaire et isolant thermique, relativement importante, minimisant ainsi les pertes thermiques à ce niveau, - enfin, la section de passage étant resserrée au niveau du pic de température, la capacité à emmagasiner de la chaleur sera réduite, les gaz emportant un maximum de celle-ci vers la suite du réacteur pour les réactions de retour à l'équilibre.'' As well in the case of the nozzle as in that of the venturi, it may be advantageous, depending on the length and surface characteristics of passage sections of the first two linings, that for the oxidation reaction considered the maximum temperature is reached at a distance from the mixing member substantially between approximately 0.8 times and approximately 1 time the value of the length Lg; this choice has several advantages: - the temperature peak is generally pushed relatively far from the mixer, especially if the overall surface area of the section of the reaction zone is relatively small and therefore the speed of the gases relatively large, - at level of the temperature peak, there will thus be a thickness of the second lining forming a sleeve (10), produced using a refractory and heat insulating material, relatively large, thus minimizing the heat losses at this level, - finally, the passage section being constricted at the level of the temperature peak, the capacity to store heat will be reduced, the gases carrying a maximum of this towards the continuation of the reactor for the reactions of return to equilibrium.

Comme précisé ci-avant, le pic de température est de préférence atteint dans la zone où les gaz ont la vitesse maximum, mais on ne sortirait pas du cadre de la présente invention dans le cas où ce pic ne serait atteint que dans une zone subséquente à ladite zone de vitesse maximum. Habituellement, dans un cas comme dans l'autre, le pic de température est atteint dans la zone comprenant le deuxième garnissage aussi bien dans le cas de la tuyère que dans le cas du venturi.On peut ainsi distinguer par exemple dans le cas de la tuyère deux formes de réalisation : la première dans laquelle la partie de plus faible section de la tuyère comprend sur toute sa longueur un ou plusieurs garnissages ayant des caractéristiques de dimension, de surface des sections de passages et de longueur telles que pour la réaction d'oxydation considérée et dans les conditions choisies de vitesse des gaz le maximum de température soit atteint dans ladite partie et la deuxième dans laquelle la partie de plus faible section de la tuyère comprend sur toute sa longueur un ou plusieurs garnissages ayant des caractéristiques de dimensions, de surface des sections de passages et de longueurs telles que pour la réaction d'oxydation considérée, le maximum de température soit atteint dans une des 'parties subséquentes de ladite partie et donc ne soit pas atteint dans ladite partie.As specified above, the temperature peak is preferably reached in the zone where the gases have the maximum speed, but it would not be departing from the scope of the present invention in the event that this peak is only reached in a subsequent zone. at said maximum speed zone. Usually, in one case as in the other, the temperature peak is reached in the zone comprising the second packing both in the case of the nozzle and in the case of the venturi. We can thus distinguish for example in the case of the nozzle two embodiments: the first in which the portion of smaller section of the nozzle comprises over its entire length one or more linings having characteristics of dimension, surface of the passage sections and length such as for the reaction of oxidation considered and under the chosen conditions of gas speed the maximum temperature is reached in said part and the second in which the part of smaller section of the nozzle comprises over its entire length one or more linings having characteristics of dimensions, area of passage sections and lengths such that for the oxidation reaction considered, the maximum temperature is att eint in one of the subsequent parts of said part and therefore is not reached in said part.

Dans le cas du venturi, celui-ci comprend de préférence sur toute sa longueur un ou plusieurs garnissages ayant des caractéristiques de dimension, de surface des sections de passages et de longueurs telles que pour la réaction d'oxydation considérée et dans les conditions choisies de vitesse des gaz, le maximum de température soit atteint en un point situé après le milieu du col dans le sens de circulation de la charge mise en réaction et de préférence en un point situé à une distance supérieure à 0,8 fois la longueur du col à partir du début de celui-ci dans le sens de circulation de la charge.In the case of the venturi, the latter preferably comprises over its entire length one or more packings having characteristics of dimension, surface area of the passage sections and lengths such as for the oxidation reaction considered and under the chosen conditions of gas velocity, the maximum temperature is reached at a point located after the middle of the neck in the direction of flow of the reacted charge and preferably at a point located at a distance greater than 0.8 times the length of the neck from the start of it in the direction of flow of the load.

Les conditions de mise en oeuvre du procédé sont, dans ce cas, le plus souvent choisies de sorte que le pic de température soit atteint avant l'extrémité du col située du côté de l'organe d'évacuation.The conditions for implementing the method are, in this case, most often chosen so that the temperature peak is reached before the end of the neck situated on the side of the discharge member.

Globalement, le procédé selon la présente invention est particulièrement avantageux.Overall, the method according to the present invention is particularly advantageous.

Ainsi, selon la présente invention, en particulier dans le cas d'une zone centrale de réaction dont l'organe comporte des canaux de section de surface croissante dans le sens de circulation des gaz, lorsque l'on passe de la zone de mélange à la zone de réaction, on passe du point de vue de la cinétique des réactions d'oxydation d'une situation de blocage pratiquement complet de l'avancement des réactions d'oxydation, en particulier dans le cas des mélangeurs à poudre, puisque la poudre de granulométrie contrôlée a précisément ce rôle, à une situation d'avancement contrôlé de ces réactions.Ceci permet d'une part, par la présence de canaux même fins au début de l'organe de réaction, de limiter la perte de charge de l'ensemble, d'autre part, d'un point de vue cinétique, les réactions d'oxydation sont limitées, voire totalement contrôlées par des effets de parois, ce qui est beaucoup moins le cas des réactions de retour à l'équilibre type vaporéformage thermique. On voit donc bien qu'il est possible, partiellement, de limiter les réactions d'oxydation exothermiques en multipliant notablement les effets de parois puisque la taille moyenne des canaux est plus faible et simultanément de laisser plus de temps aux réactions endothermiques de retour à l'équilibre.Ainsi, en terme d'espace libre, on passe d'une situation où la taille moyenne des espaces (en terme de surface moyenne de section de passage) est habituellement de l'ordre de quelques dizaines de microns carrés à une situation où la taille moyenne des espaces est de l'ordre de quelques millimètres carrés. Le procédé de la présente invention, mis en oeuvre dans les conditions décrites ci-avant, permet donc un contrôle des cinétiques des réactions d'oxydation dans la zone de réaction en ayant au début de cette zone des espaces libres de dimensions relativement faibles et en augmentant les dimensions de ces espaces tout au long de cette zone. Une telle réalisation permet d'obtenir ce que l'on pourrait appeler un "décoincement progressif" des cinétiques des réactions d'oxydation.Thus, according to the present invention, in particular in the case of a central reaction zone the member of which has channels of increasing cross-sectional area in the direction of gas flow, when passing from the mixing zone to the reaction zone, we go from the point of view of the kinetics of the oxidation reactions to a situation of almost complete blockage of the progress of the oxidation reactions, in particular in the case of powder mixers, since the powder of controlled particle size has precisely this role, to a situation of controlled progress of these reactions. This allows on the one hand, by the presence of even fine channels at the beginning of the reaction organ, to limit the pressure drop of the together, on the other hand, from a kinetic point of view, the oxidation reactions are limited, or even totally controlled by wall effects, which is much less the case for return to equilibrium reactions such as steam reforming tea rmique. It is therefore clear that it is possible, in part, to limit the exothermic oxidation reactions by considerably increasing the wall effects since the average size of the channels is smaller and simultaneously to allow more time for the endothermic reactions to return to l So, in terms of free space, we go from a situation where the average size of the spaces (in terms of average surface area of passage section) is usually of the order of a few tens of square microns to a situation where the average size of the spaces is of the order of a few square millimeters. The process of the present invention, implemented under the conditions described above, therefore makes it possible to control the kinetics of the oxidation reactions in the reaction zone by having free spaces of relatively small dimensions at the start of this zone. increasing the dimensions of these spaces throughout this area. Such an embodiment makes it possible to obtain what one might call a "progressive loosening" of the kinetics of the oxidation reactions.

Habituellement, la dimension des divers passages dans la zone centrale de l'organe de réaction reste inférieure à environ 10-2 mètre (m), cette dimension est le plus souvent d'environ 5x10-5 à environ 2x10-3 m et de préférence d'environ 10-4 à environ 10-3 m. En termes de surface de section ces espaces auront ainsi une surface habituellement d'environ 0,0025 à environ 100 mm2 et le plus souvent d'environ 0,01 à environ 4 mm2.Usually, the dimension of the various passages in the central zone of the reaction member remains less than about 10-2 meters (m), this dimension is most often from about 5x10-5 to about 2x10-3 m and preferably from about 10-4 to about 10-3 m. In terms of cross-sectional area these spaces will thus have a surface area usually of about 0.0025 to about 100 mm2 and more often about 0.01 to about 4 mm2.

En outre, lorsque l'on cumule cette action de "décoincement progressif" des cinétiques des réactions d'oxydation avec l'effet de vitesse en choissisant des conditions de mise en oeuvre telles que la vitesse V1 soit très élévée et que la vitesse Vf soit relativement faible, on éloigne au maximum le pic de température du mélangeur sans augmenter énormément les pertes de charge ni démesurément la longueur totale du réacteur.In addition, when this action of “progressive loosening” of the kinetics of the oxidation reactions is cumulated with the speed effect by choosing operating conditions such that the speed V1 is very high and that the speed Vf is relatively low, the temperature peak is moved as far away from the mixer as possible without greatly increasing the pressure drops nor excessively the total length of the reactor.

Le procédé d'oxydation s'applique en particulier à l'oxydation d'une charge d'hydrocarbures, et par exemple d'une charge d'hydrocarbures aliphatiques saturés tels que le méthane et les effluents du procédé de réformage catalytique à la vapeur,
I'orthoxylène, le naphtalène, le benzène, le méthanol, les mélanges méthane-toluène, et les mélanges éthylène-acide chlorhydrique. On peut utiliser comme gaz oxydant par exemple de l'air ou de l'air enrichi en oxygène, sans inconvénients notables, et en particulier sans formation excessive de suies. Le procédé de la présente invention est en particulier applicable à l'oxydation ménagée d'une charge d'hydrocarbures par un mélange de gaz comprenant de l'oxygène, en vue de produire un mélange de gaz, utilisable pour la synthèse de l'ammoniac ou la synthèse d'alcools, comprenant de l'hydrogène et du monoxyde de carbone.Habituellement, les gaz réactifs sont préchauffés de manière à ce que la température du mélange à l'entrée de la zone de réaction soit d'environ 300 "C à environ 800 "C et le plus souvent d'environ 350 "C à environ 750 "C. Les rapports molaires gaz oxydant sur charge oxydable que l'on préconise, et par exemple le rapport molaire oxygène/méthane, sont habituellement d'environ 0,5 1 à environ 0,75 1. Le temps de séjour des gaz réactifs dans la zone de réaction est habituellement d'environ 2 millisecondes à environ 10 secondes, et de 'préférence d'environ 50 millisecondes à environ 1 seconde.
The oxidation process applies in particular to the oxidation of a charge of hydrocarbons, and for example of a charge of saturated aliphatic hydrocarbons such as methane and the effluents of the catalytic steam reforming process,
Orthoxylene, naphthalene, benzene, methanol, methane-toluene mixtures, and ethylene-hydrochloric acid mixtures. As the oxidizing gas, for example, air or oxygen-enriched air can be used, without notable disadvantages, and in particular without excessive formation of soot. The process of the present invention is in particular applicable to the controlled oxidation of a hydrocarbon feedstock by a gas mixture comprising oxygen, in order to produce a gas mixture, usable for the synthesis of ammonia or the synthesis of alcohols, including hydrogen and carbon monoxide. Usually, the reactive gases are preheated so that the temperature of the mixture at the entrance of the reaction zone is about 300 "C at around 800 "C and most often around 350" C to around 750 "C. The molar ratios of oxidizing gas to oxidizable charge which are recommended, and for example the molar ratio of oxygen / methane, are usually from approximately 0.5 1 to approximately 0.75 1. The residence time of the reactive gases in the zone The reaction time is usually from about 2 milliseconds to about 10 seconds, and preferably from about 50 milliseconds to about 1 second.

Exemple
On effectue l'oxydation d'une charge de méthane en présence de vapeur d'eau, par de l'air dans un réacteur R vertical de forme tubulaire (figure 3) comportant une enveloppe extérieure 8, métallique, supportant la pression, deux entrées 1 et 2 pour les gaz et une sortie 1 1 pour les effluents.
Example
Oxidation of a methane charge is carried out in the presence of water vapor, with air in a vertical reactor R of tubular shape (FIG. 3) comprising an outer casing 8, metallic, supporting the pressure, two inlets 1 and 2 for gases and an outlet 1 1 for effluents.

A l'intérieur de la dite enveloppe et sensiblement en son centre, on place un mélangeur de gaz entouré lui-même d'une enveloppe métallique 13 étanche, cylindrique de 10-1 m de hauteur et de 4x10-2 m de diamètre (I'ensemble forme l'organe de mélange 3).Inside said envelope and substantially at its center, a gas mixer is placed, itself surrounded by a sealed metallic envelope 13, cylindrical 10-1 m high and 4x10-2 m in diameter (I 'together forms the mixing member 3).

Ce mélangeur est formé par des disques 6 empilés les uns sur les autres comprenant des canaux croisés de type SULZER ; ces disques et l'espace libre les surmontant sont remplis de poudre d'alumine de granulométrie comprise entre 5x10'5 m et 10-4 m (50 à 100 um (micromètre)).This mixer is formed by discs 6 stacked on each other comprising crossed channels of the SULZER type; these discs and the free space surmounting them are filled with alumina powder with a particle size between 5x10'5 m and 10-4 m (50 to 100 µm (micrometer)).

Dans l'organe de mélange, à son extrémité supérieure, deux conduits permettent d'apporter les deux fluides (méthane + vapeur d'eau d'un côté par le conduit 1, air de l'autre par le conduit 2).In the mixing member, at its upper end, two conduits make it possible to supply the two fluids (methane + water vapor on one side by the conduit 1, air on the other by the conduit 2).

L'enveloppe cylindrique entourant le mélangeur est terminée par une trémie retenant la poudre d'alumine placée sur une grille (non représentée sur la figure 3) comportant 16 trous de 4x10-5 m de diamètre disposés à l'intérieur d'un carré central de 10-2 m de côté. Cette grille joue le rôle de l'organe d'éjection des gaz depuis l'organe de mélange dans l'organe de réaction.The cylindrical envelope surrounding the mixer is terminated by a hopper retaining the alumina powder placed on a grid (not shown in Figure 3) having 16 holes 4x10-5 m in diameter arranged inside a central square 10-2 m side. This grid plays the role of the member for ejecting the gases from the mixing member in the reaction member.

Les gaz sortant de l'organe de mélange pénètrent à travers la grille centrale dans la partie réactionnelle 4 qui est constituée par l'empilement de 50 pièces unitaires carrées en zircone mullite de section de surface globale variable, mais de même épaisseur égale à 10-2 m . On rencontre d'abord un empilement de 12 pièces de 10-2 m de côté comportant 100 trous carrés de 0,25x10'3 m de côté, puis 10 pièces de dimensions globales variables allant de 1,2 à 4,8x1 0-2 m de côté avec un pas de 0,4x10-2 m comportant un nombre croissant de trous, proportionnellement aux dimensions globales, lesdits trous ayant 0,5x10-3 m de côté, puis 28 pièces de 5x10-2 m de côté comportant 1296 trous carrés de 10-3 m de côté.The gases leaving the mixing member penetrate through the central grid into the reaction part 4 which is constituted by the stacking of 50 square unitary pieces in mullite zirconia with a section of variable overall surface area, but of the same thickness equal to 10- 2 m. We first find a stack of 12 pieces of 10-2 m side with 100 square holes of 0.25x10'3 m side, then 10 pieces of variable overall dimensions ranging from 1.2 to 4.8x1 0-2 m side with a pitch of 0.4x10-2 m comprising an increasing number of holes, in proportion to the overall dimensions, said holes having 0.5x10-3 m side, then 28 pieces of 5x10-2 m side having 1296 holes squares of 10-3 m side.

L'enveloppe métallique 13, entourant le mélangeur, et les monolithes 7, de la partie réactionnelle 4, sont enserrés dans un manchon en fibre d'alumine de diamètre externe 14x10-2 m. Ce manchon 10 en fibre est entouré d'un manchon 9 en béton réfractaire faisant la liaison avec la paroi métallique 8 formant l'enveloppe extérieure du réacteur R. Les fibres d'alumine utilisées pour fabriquer le manchon ont un diamètre moyen de 3x10-6 m et une longueur moyenne de 150x10-6 m. La densité apparente du manchon mesurée aprés 10 heures de fonctionnement du réacteur est de 0,3 et la dimension moyenne des espaces interfibres est de 6x1 0-6m. The metal casing 13, surrounding the mixer, and the monoliths 7, of the reaction part 4, are enclosed in an alumina fiber sleeve with an external diameter of 14 × 10 −2 m. This fiber sleeve 10 is surrounded by a refractory concrete sleeve 9 connecting with the metal wall 8 forming the outer envelope of the reactor R. The alumina fibers used to manufacture the sleeve have an average diameter of 3 × 10 -6 m and an average length of 150x10-6 m. The apparent density of the sleeve measured after 10 hours of operation of the reactor is 0.3 and the average dimension of the fiber spaces is 6 × 10 -6 m.

Dans le réacteur tel que décrit ci-avant et fonctionnant sous 4MPa, on introduit par la ligne 1 du méthane et de la vapeur d'eau, et par la ligne 2 de l'air en proportions telles que le mélange de gaz a la composition molaire suivante: CH4 = 450 H2O = 900 2 = 290
N2 =1130
Le débit total des gaz aux conditions d'entrée dans le réacteur est de 4,1 m3xh-1 (mètre cube par heure). Dans ces conditions, la vitesse des gaz calculée (en tenant compte du débit et de la surface totale de passage ) au niveau de l'entrée des gaz dans la zone centrale de l'organe de réaction est de 23,3 mxs-1 (mètre par seconde) et les gaz ont sensiblement la même vitesse à l'extrémité du col de la tuyère.La vitesse des gaz calculée au niveau de la sortie de la zone centrale de l'organe de réaction est de 1,4 mxs-1. La température du mélange gazeux à l'entrée de l'organe de mélange est de 480 C. A la sortie 1 1 du réacteur, on récupère un gaz à une température de 890"C, dont la composition molaire est, après condensation de l'eau, la suivante
CH4 = 15
N2 = 1130 2 = 0
H2 = 903
CO = 256 Cl2= 179
Aprés 5 heures de fonctionnement, les conditions thermiques sont stabilisées et la réaction a pu être effectuée durant 600 heures sans aucun problème. Le différentiel de perte de charge (AP2- aP1), mesuré aprés 5 heures de fonctionnement, est de 0,1 MPa.Au cours de ce fonctionnement, la température de la paroi métallique du réacteur mesurée sur sa face externe n'a pas dépassé 1500C. Après arrêt du test et démontage des divers éléments formant le réacteur, on n'a pas constaté de fissures dans la couche de béton, ni aucune détérioration, ni du manchon fibreux, ni des diverses pièces en céramique. Par ailleurs, au cours de ce test, on a pu mesurer une teneur en coke égale à environ 8 milligrammes de coke par mètre cube de gaz (ramenée à température et pression normales) à la sortie 1 1 du réacteur. Ces résultats montrent que l'on peut, sans problème majeur, travailler avec des gaz ayant une température d'entrée plus élevée et obtenir une meilleure conversion avec une diminution de la formation du coke par rapport à ce que l'on avait obtenu avec le réacteur selon la demande principale.
In the reactor as described above and operating under 4MPa, methane and water vapor are introduced through line 1, and through air line 2 in proportions such that the gas mixture has the composition following molar: CH4 = 450 H2O = 900 2 = 290
N2 = 1130
The total gas flow rate at the conditions of entry into the reactor is 4.1 m3xh-1 (cubic meter per hour). Under these conditions, the calculated gas velocity (taking into account the flow rate and the total passage surface) at the level of the gas inlet in the central zone of the reaction member is 23.3 mxs-1 ( meter per second) and the gases have substantially the same speed at the end of the throat of the nozzle. The gas speed calculated at the outlet of the central zone of the reaction member is 1.4 mxs-1 . The temperature of the gas mixture at the inlet of the mixing member is 480 C. At the outlet 1 1 of the reactor, a gas is recovered at a temperature of 890 "C, the molar composition of which is, after condensation of 1 the next
CH4 = 15
N2 = 1130 2 = 0
H2 = 903
CO = 256 Cl2 = 179
After 5 hours of operation, the thermal conditions are stabilized and the reaction could be carried out for 600 hours without any problem. The pressure drop differential (AP2- aP1), measured after 5 hours of operation, is 0.1 MPa. During this operation, the temperature of the metal wall of the reactor measured on its external face did not exceed 1500C. After stopping the test and dismantling the various elements forming the reactor, there were no cracks in the concrete layer, no deterioration, neither of the fibrous sleeve, nor of the various ceramic parts. Furthermore, during this test, it was possible to measure a coke content equal to approximately 8 milligrams of coke per cubic meter of gas (brought back to normal temperature and pressure) at the outlet 1 1 of the reactor. These results show that it is possible, without major problem, to work with gases having a higher inlet temperature and to obtain a better conversion with a reduction in the formation of coke compared to what was obtained with the reactor according to main demand.

Claims (10)

REVENDICATIONS 1 - Procédé d'oxydation selon la revendication 15 ou 16 de la demande principale caractérisé en ce que dans au moins une première partie de la zone centrale de la zone de réaction, côté zone de mélange, on fait circuler le mélange gazeux à une vitesse V1 et en ce que dans au moins une autre partie subséquente de ladite première partie, côté zone d'évacuation des produits réactionnels, on fait circuler ledit mélange gazeux issu de ladite première partie à une vitesse Vf inférieure à ladite vitesse V1.1 - Oxidation process according to claim 15 or 16 of the main application characterized in that in at least a first part of the central zone of the reaction zone, on the mixing zone side, the gas mixture is circulated at a speed V1 and in that in at least one subsequent part of said first part, side of the reaction product discharge zone, said gas mixture from said first part is circulated at a speed Vf lower than said speed V1. 2 - Procédé selon la revendication 1 dans lequel la vitesse V1 est d'environ 2 à environ 300 mxs-1 et la vitesse Vf est d'environ 0,05 à environ 250 mxs-1.2 - Method according to claim 1 wherein the speed V1 is from about 2 to about 300 mxs-1 and the speed Vf is from about 0.05 to about 250 mxs-1. 3 - Procédé selon la revendication 1 ou 2 dans lequel le rapport des vitesses VI : Vf est d'environ 2 1 à environ 50 1. 3 - Method according to claim 1 or 2 wherein the speed ratio VI: Vf is from about 2 1 to about 50 1. 4 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on introduit la charge oxydable et au moins un gaz oxydant dans une zone de mélange sous une pression et avec un débit tels que la vitesse du mélange gazeux à la sortie de la zone de mélange soit égale à V1, on fait circuler ce mélange gazeux à la vitesse V1 dans ladite première partie de la zone centrale de la zone de réaction comportant au moins un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface SI, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite première partie de la zone centrale ayant une surface globale Sg1, puis on fait circuler le mélange gazeux, issu de ladite première partie, à une vitesse Vf, dans au moins une autre partie, subséquente de ladite première partie et comportant au moins un garnissage adapté à définir une multiplicité d'espaces présentant des passages dont la section a une surface4 - Method according to one of claims 1 to 3 wherein the oxidizable charge and at least one oxidizing gas are introduced into a mixing zone under pressure and with a flow rate such that the speed of the gaseous mixture at the outlet of the zone mixture is equal to V1, this gaseous mixture is circulated at speed V1 in said first part of the central zone of the reaction zone comprising at least one lining adapted to define a multiplicity of spaces having passages whose cross section has a surface SI, said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance, said first part of the central zone having a global surface Sg1, then the gas mixture, originating from said, is circulated first part, at a speed Vf, in at least one other part, subsequent to said first part and comprising at least one lining adapted to define a multiplicity of spaces pr showing passages whose cross-section has a surface Ss supérieure ou égale à S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite partie de la zone centrale ayant une surface globale Sgf supérieure à Sg1. Ss greater than or equal to S1, said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance, said part of the central zone having an overall surface Sgf greater than Sg1. 5 - Procédé selon la revendication 4 dans lequel la zone centrale de l'organe de réaction comporte trois parties de longueur respective Lg1, Lg2 et Lg3, la première partie ayant une surface globale Sg1 sensiblement constante sur toute sa longueur, la troisième partie ayant une surface globale Sg2, supérieure à 8g1, sensiblement constante sur toute sa longueur et la deuxième partie reliant ladite première partie à ladite troisième partie ayant une surface croissante depuis la valeur Sg1 jusqu'à la valeur Sg2, ladite zone centrale ayant ainsi la forme d'une tuyère et la longueur Lg2 étant telle que l'angle alpha (a)de ladite tuyère soit d'environ 15 à 120 degrés d'angle.5 - The method of claim 4 wherein the central region of the reaction member comprises three parts of respective length Lg1, Lg2 and Lg3, the first part having an overall surface Sg1 substantially constant over its entire length, the third part having a overall surface Sg2, greater than 8g1, substantially constant over its entire length and the second part connecting said first part to said third part having an increasing surface from the value Sg1 to the value Sg2, said central zone thus having the shape of a nozzle and the length Lg2 being such that the angle alpha (a) of said nozzle is approximately 15 to 120 degrees of angle. 6 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on introduit la charge oxydable et au moins un gaz oxydant dans une zone de mélange, puis on fait circuler ce mélange gazeux dans la zone centrale de l'organe de réaction, ladite zone centrale ayant la forme d'un venturi comprenant un convergent et un divergent séparés par un col, ladite zone comportant un ou plusieurs garnissages adaptés à définir une multiplicité 'd'espaces présentant des passages dont la section a dans le premier d'entre eux une surface S1 et dans le dernier d'entre eux une surface Ss supérieure ou égale à S1,6 - Method according to one of claims 1 to 3 wherein the oxidizable charge is introduced and at least one oxidizing gas in a mixing zone, then this gas mixture is circulated in the central zone of the reaction member, said central zone having the shape of a venturi comprising a convergent and a divergent separated by a neck, said zone comprising one or more linings adapted to define a multiplicity of spaces having passages of which the section has in the first of them a surface S1 and in the last of them a surface Ss greater than or equal to S1, lesdits passages ayant suivant au moins une direction une dimension au plus égale à la distance de coincement de la flamme, ladite zone ayant une section au niveau de son raccordement à l'organe de mélange de surface globale sensiblement égale à celle dudit organe au niveau dudit raccordement, une section au niveau du col de surface globale inférieure à celle de l'organe de mélange au niveau de son raccordement audit venturi et une section à l'extrémité du divergent dont la surface globale est supérieure à celle dudit col, I'introduction de la charge et du gaz oxydant étant effectués sous une pression et avec un débit tels que la vitesse du mélange gazeux au niveau du col du venturi est égale à V1, ledit mélange gazeux ayant ensuite à la sortie du divergent dudit venturi une vitesse Vf inférieure à ladite vitesse Vî.  said passages having in at least one direction a dimension at most equal to the flame jamming distance, said zone having a section at its connection to the mixing member with an overall surface area substantially equal to that of said member at said connection, a section at the neck of the overall surface less than that of the mixing member at its connection to said venturi and a section at the end of the divergent whose overall surface is greater than that of said neck, the introduction of the charge and of the oxidizing gas being carried out under a pressure and with a flow rate such that the speed of the gas mixture at the level of the neck of the venturi is equal to V1, said gaseous mixture then having at the outlet of the diverging portion of said venturi a lower speed Vf at said speed Vî. 7 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 6 dans lequel la zone centrale de l'organe de réaction comporte des garnissages présentant des passages dont la section a, dans chacun d'eux, une surface constante tout au long de ladite zone centrale.7 - Method according to one of claims 4 to 6 wherein the central area of the reaction member comprises linings having passages whose section has, in each of them, a constant surface throughout said central area . 8 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 6 dans lequel la zone centrale de l'organe de réaction comporte des garnissages présentant des passages dont la section a, dans chacun d'eux, une surface croissante, de l'un à l'autre, depuis le premier jusqu'au dernier.8 - Method according to one of claims 4 to 6 wherein the central region of the reaction member comprises linings having passages whose section has, in each of them, an increasing surface, from one to one other, from the first to the last. 9 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 8 dans lequel on fait circuler le mélange gazeux dans la zone centrale de la zone de réaction dans des conditions telles que pour la réaction d'oxydation considérée le maximum de température soit atteint dans la zone de vitesse maximum en un point situé entre le milieu de ladite zone et son extrémité située du côté de la zone d'évacuation.9 - Method according to one of claims 4 to 8 wherein the gas mixture is circulated in the central zone of the reaction zone under conditions such that for the oxidation reaction considered the maximum temperature is reached in the zone maximum speed at a point between the middle of said zone and its end located on the side of the evacuation zone. 10 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 9 dans lequel la zone centrale de la zone de réaction comprend un catalyseur dans au moins une partie subséquente de la partie dans laquelle le mélange gazeux a une vitesse V1. 10 - Method according to one of claims 1 to 9 wherein the central zone of the reaction zone comprises a catalyst in at least a subsequent part of the part in which the gas mixture has a speed V1.
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