Brevet FR2001275A1 — publié le 19690926

L'invention est relative à un Procédé pour la réaction de matières fluables; sous le terme "matières fluables" il faut comprendre tant des matières et mélanges de ratières gazeuses ou liquides que des mélanges fluables à partir de gaz et de liquides contenant des particules de matières solides. Dans les turbomachines actionnes aux liquides, la cavitation est un phénorene connu, Une cavitation se produit lorsqu'à un point quelconque du liquide, généralement à la suite d'une accélération locale élevée, la pression de vapeur est dépassée vers le bas et qu'il se forme des bulles de vapeur qui éclatent peu après en forr.ant des couns de pression extrêmement élevés. Rouis un certain temps on tend à exploiter ces coups de pression élevés pour amorcer, accélérer et réaliser des réactions chimiques ou physiques. L'invention vise à procurer un procédé rour la réaction de ratières fluables et qui exoloite les coups de pression élevées se mani,estant lors de la cavitation. L'invention concerne un procédé pour la réaction de matières fluables et qui se caractérise du fait que la réaction, en ex lors tant la cavitation, se produit largement à l'intérieur d'un injec- teur ou est au moins amorcée dans ce dernier. Les injecteurs sont des appareils à jet connus depuis lona- temps et qui sont principalement utilisés en tant que pompes à jet. De ce fait on tend à réaliser les injecteurs de manizre qu'il ne se produit que peu -ou pas de cavitation Ces injecteurs ont été utilisés parfois pour mélanger au moins deux liquides, partiellement également en exploitant la turbulence dans la zone de la cavitation. En opposition à ce qui précède, la présente invention propose de réaliser les injecteurs de manière que la cavitation présente un maximum d'intensité afin que les coups de rression, se produit sant ainsi, puissent être exploités pour amorcer ou accélérer une reaction. Les mesures du point de vue construction qui doivent être prises afin d'atteindre ce but sont connues, de manière qu'il ne soit pas nécessaire de les expliquer plus en détail. L'invention vise donc à obtenir sciemment-un mauvais degré d'efficacité de l'injecteur; les propriétés de transport de ce dernier ne pré- sentent donc qu'un effet secondaire.Outre par des mesures du point de vue construction, la cavitation peut évidemment également être influencée par le choix des conditions de service, par exemple par la vitesse de l'agent moteur, par la pression dans la cham bre d'aspiration, ou par la contre-pression dans le diffuseur. Un avantage particulier du Droccde conforme à l'invention réside dans le fait qu'entre le début de la cavitation et tout le développement de la cavitation, il subsiste une lare zone de travail dans laquelle l'action de transnort de l'injecteur reste plus ou oins maintenue, tandis que l'action de cavitation peut être renforcée ou affaiblie suivant les besoins. Lors de conditions de service changeantes, le procédé peut donc être commandé de la ma nière la nlus avantaeuse. I1 convient également de citer quelques autres mesures qui, tout ccnrie celles mentionnées plus haut, servent à atteindre le but visé, à savoir d'exercer une influence négative sur le Dro- cessus de circulation dans l'injecteur, mais d'exercer une influence positive sur le processus de réaction envisagé.Parmi ces resures, il convient de r:entionner l'exploitation du décollement Jans le diffuseur et oui peut etre obtenu par un grand angle cor respondant du diffuseur et, en outre, l'exploitation des coups de compression qui se produisent, principalement lors du service "agent moteur liquide - ro;en de transport gazeux", à ltentrée de la tuyère de mélange ou dans le diffuseur lorsque le gaz, circulant à une vitesse ultra-sonore, heurte fortement le liquide circulant relativement lentement, ou bien lorsqu' un mélange à plusieurs phases circule à vitesse ultra-sonore dans le diffuseur. Un choix approprié des conditions de service permet également d'obtenir que la cavitation ne se produit que dans la zone du noyau des fluides en circulation et non pas dans la paroi de l1ap- rareillaee. De ce fait il est possiblé d'empêcher la destruction des matières, par exemple celles constituant un outil d'agitation lorsque ce dernier travaille yuans la zone de cavitation. Les réactions envisagées peuvent être tant physiques que chimiques, telles que l'échane de matières, l'échange d'énergie, les réactions purement chimiques, ainsi que les réactions d'échan e combinées. L'essentiel réside dans le fait que la réaction soit déjà amorcée à l'intérieur du réacteur dans la zone de cavitation, ou s'effectue à ce point. Pour les différents types d'exploitation, on dispose des combinaisons suivantes agent moteur liquide - fluide à transporter gazeux agent moteur liquide - fluide à transporter liquide agent moteur gazeux - fluide à transporter liquide. Par ailleurs il existe de nombreuses rossîbilités d'utilisation du procédé conforme à l'invention. A l'aient moteur ou au fluide à transporter on peut ajouter des matières solides finement divises, par exemple des catalyseurs. Les phases liquides peuvent etre amenées à l'évaporation et, inversément, les phases de vapeur peuvent etre condensées. Il est également possible de mettre en oeuvre des fluides sous forre de plasma. Dans ce cas, ou bien lorsqu'il s'agit de fluides re- talliques en circulation, il est possible qu'à l'injecteur soit superposé un champ magnétique afin d'influencer additionnellement la réaction qui se déroule. En outre, on peut travailler avec deux ou plus de oourants qui sont introduits à des points différents dans l'injecteur. Il peut parfois également être avantageux que les fluides à transnorter et/ou les agents noteurs soient admis à plusieurs renrises. Au moyen d'encastrements il est possible qu'une giration soit im- primée au courant. De remue, plusieurs injecteurs actionn-s dans la zone de cavitation, peuvent être connectés paraîlèlerent les uns a côté des autres ou ils meuvent etre connectés les uns der- rière les autres. Plusieurs formes d'exécution, données à titre d'exemple non limitatif, sont représentées aux dessins annexés, dans lesquels La fig. 1 représente un injecteur à cavitation dans lequel les fluides sont admis par plusieurs fentes annulaires concantri- ques. La fig.2 représente un injecteur à cavitation dans lequel les fluides sont admis par plusieurs tubes qui sont disposés concen triquement au tube moteur. La fig.3 représente un injecteur à cavitation auquel est relié une chambre sous pression/vide. Dans la forme de réalisation suivant la fig.3, I 'agent moteur 1 circule à travers le tube moteur 2 jusautà la tuyère de réaction 7 et entraîne, le ce fait, les fluides de débit 3 et 4 JonI- ia quantité et la pression peuvent etre réqlees, et circulant à travers les tubes d'aspiration 5 et 6, également jusque dans la tuyè- re de réaction 7. Dans cette tuyère se produit la réaction envi- sagée avec la coopération de la cavitation. Le @@lange en voie de réaction, circule ensuite à travers le diffuseur 9 jusque dans la chambre sous vide chauffée 10 a partir de laquelle il est évacué par l'ouverture d'évacuation 11. Le procédé conforme à l'invention peut être mis en oeuvre avantageusement pour de nombreux procédés sous pression, actuellement courants dans la chimie ou l'industrie alimentaire, par exemple pour l'hydratation des graisses alir'.entaires. Comme autre exemple il convient de mentionner la réalwation d'aldéhyde n-butylique comme ratière initiale pour la fabrication de butanol. Dans ce cas, le propylène, en tant que phase liquide, et le gaz à l'eau, en tant que phase gazeuse, sont introduits dans l'iniec- teur. On ajoute du cobalt finement suspendu, servant comme catalysèur au propylène. Les deux phases sont intimement mélangées dans l'injecteur et sont amenées à réaction dans la zone de cavitation, et ce, sans être soumises à l'influence d'une pression extérieure. Le produit final est évacué, en continu, sous forme liquide et est ensuite débarrassé du cobalt formant le catalyseur. Le réglage de la température dans l'injecteur dépend des conditions de service choisies Un avantage réside également dans la réduction considérable des frais de fabrication, étant donné que le service capital, nécessaire pour les appareillages sous pression et qui représente une grande partie des frais de fabrication du produit, est pratiquement non-existant. L'invention permet d'effectuer les réactions les plus diverses sous cavitation et au moyen d'une installation simple. Les coups de pression extrêmement élevés qui se produisent lors de la cavitation, peuvent être entièrement exploités. Un avantage par- tiulier de l'invention réside dans le fait que la cavitation peut entre renforcée ou affaiblie, au choix, dans une grande zone de travail. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Procédé pour la réaction de matières fluables, carac térisé en ce que la réaction s'effectue ou est au moins amorcée à l'intérieur d'un injecteur en exploitant la cavitation. 2.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les agents moteurs ainsi que les moyens à transporter peu vent être alternativement tant liquides que gazeux. 3.- Procédé suivant les revendications l ou 2, caractérisé en ce qu'on ajoute aux matières fluables des autres matières solides et/ou liquides sous la forme finement divisée. 4.- Procédé suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les matières ajoutées sont des catalyseurs. 5.- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les matières fluables sont des fluides sous la forne de plasma. 6.- Procédé suivant la revendication 5, caractérisé en ce qu'à l'injecteur on superpose un champ magnétique. 7.- Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant les revendications 1 à 6, constituée essentiellement par un in jecteur, caractérisée en ce qu'en raison de sa construction, la cavitationffri se produit est renforcée. 8.- Injecteur suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'en raison de la construction du diffuseur, le courant se décolle dans ce dernier.