Brevet FR2118099A1 — publié le 19720728

71-^5084 î 2118099 La présente invention concerne tin dispositif de chauffage sur des réacteurs. Afin de maintenir une température de service sensiblement constante, comprise en général entre 350 et 4-50°C, dans des réacteurs destinés à effectuer des réactions thermiques, on y fait habituellement circuler au moyen d'une pompe tin fluide échangeur de chaleur par lequel la chaleur dégagée lors du processus de réaction est à nouveau cédée à un dispositif refroidis-seur monté dans son parcours de circulation. L'installation doit de temps à autre être arrêtée et ensuite remise en marche, par exemple pour échanger le catalyseur. Lors du démarrage le processus de réaction ne commence que lorsqu'on atteint une température supérieure à celle existant au départ. Par conséquent, il faut prévoir un préchauffage approprié au réacteur ; à cette fin, on peut utiliser un fluide é-changeur de chaleur additionnel que l'on fait passer par l'espace de réaction. Cependant, on ne dispose guère de vapeur portée à une température suffisamment élevée, tandis que l'utilisation d'air chaud et de gaz de combustion entraîne une dépense considérable en matière de groupes de chauffage et appareillages annexes et/ou des défauts de fonctionnement. Il existe également des dispositifs de chauffage qui sont incorporés dans les réacteurs et agissent dans ceux-ci sur le fluide échangeur de chaleur. De tels dispositifs sont cependant limités quant à leurs dimensions, par conséquent, leur capacité de chauffage. En outre, ces dispositifs incorporés déterminent une perte de pression constante en cours de service de l'installation de sorte que la pompe de circulation du fluide échangeur de chaleur doit avoir des dimensions accrues en conséquence. En outre, chaque contrôle ou réparation du dispositif de chauffage oblige à arrêter toute l'installation, même lorsque le fonctionnement du dispositif de chauffage au moment concerné n'est pas du tout nécessaire. La présente invention part, au contraire, du principe également connu suivant lequel le dispositif de chauffage pour le fluide échangeur de chaleur circulant dans le réacteur est situé à l'extérieur de ce dernier. A cet égard, l'élément nouveau et particulier suivant l'invention réside dans le fait que le dispositif de chauffage, monté en parallèle avec le circuit de 71 45084 2 2118099 circulation normal du fluide échangeur de chaleur, est relié au réacteur en deux endroits se trouvant sous une pression différente afin d'y faire passer temporairement un courant partiel, de préférence réglable, du fluide, 5 Suivant une autre caractéristique de l'invention le dispo sitif de chauffage peut être relié au réacteur du côté d'entrée ou de sortie par l'intermédiaire d'un organe combiné d'arrêt et de réglage. L'invention est expliquée plus en détail ci-dessous à 10 l'aide de deux exemples de réalisation non limitatifs illustrés aux dessins annexés. La fig. 1 est une coupe longitudinale d'un réacteur muni extérieurement de dispositifs pour refroidir et chauffer le fluide échangeur de chaleur mis en circulation. 15 La fig. 2 est une coupe transversale de la même forme de réalisation suivant le ]±an II - II. La fig. 3 représente, de manière analogue à la fig. 1, une autre forme de réalisation dans laquelle seul le dispositif de chauffage se trouve à l'extérieur du réacteur, le dispositif 20 de refroidissement étant par contre placé à l'intérieur du réacteur. La fig. 4 représente une forme de réalisation particulière du seul dispositif de chauffage. Dans la forme de réalisation suivant les fig. 1 et 2 un 25 réacteur 1 qui dans sa partie médiane, limitée entre une coiffe supérieure 2 et une coiffe inférieure 3 par deux plateaux à tubes 4, 5 présente de manière connue un faisceau de tubes 6, communique au moyen de 1'espace entourant les tubes constitutifs de ce faisceau, à une faible distance au-dessous du plateau à 30 tubes supérieur 4 et à une faible distance au-dessus du plateau à tubes inférieur 5, respectivement avec un canal annulaire 7 et 8 entourant le réacteur 1 concentriquement. Sur des côtés opposés du réacteur 1 il est relié aux deux canaux annulaires 7 et 8 une enceinte 9 et une enceinte 10 dans 35 lesquelles sont placés respectivement un dispositif refroidis-seur 11 et un dispositif de chauffage 12. Dans 1'enceinte 9 du dispositif refroidisseur se trouve en outre une roue à aubes 13 fonctionnant en tant que pompe et qui est commandée par un moteur non représenté situé à l'extérieur de l'enceinte. Dans la 71 45084 5 2118099 zone de commun!cation inférieure de l'autre enceinte 10, dans laquelle se trouve le dispositif de chauffage 12, il est prévu un organe combiné d'arrêt et de réglage 14. Lorsque l'installation fonctionne, le fluide échangeur de 5 chaleur circule, sous l'action de la roue à aubes 13» seulement entre le réacteur 1 et l'enceinte 9 du dispositif refroidiaseur 11. Dans ce cas, comme représenté par les flèches des fig. 1 et 2, le fluide échangeur de chaleur à nouveau refroidi par le dispositif refroidisseur 11, passe par l'intermédiaire du canal 10 annulaire inférieur 8, en étant réparti de tous les côtés, dans l'espace intérieur du réacteur 1 qui entoure les tubes constitutifs du faisceau 6. Après être passé dans le réacteur sensiblement vers le haut, c'est-à-dire à contre-courant de la matière réactive dirigée de haut en bas par les tubes, et après 15 avoir absorbé ainsi la chaleur dégagée lors du processus de réaction, le fluide échangeur de chaleur, en se répartissant dans tous les sens, passe dans le canal annulaire supérieur 7 et retourne à partir de celui-ci dans l'enceinte 9 pour être refroidi à nouveau. 20 Lorsqu'il s'agit de mettre l'installation en route ou lors que pour une raison quelconque la température nécessaire pour effectuer le processus de réaction ne règne pas dans le réacteur 1, on ouvre l'organe d'arrêt et de réglage 14 et met en marche le dispositif de chauffage 12. Alors, en fonction de la 25 section de passage libérée, une partie plus ou moins importante du fluide échangeur de chaleur entre à partir du canal annulaire inférieur 8 dans l'enseinte 10 et passe, après chauffage par le dispositif 12, dans le canal annulaire supérieur 7 dans lequel elle se mélange à nouveau avec l'autre partie qui s'est écoulée 30 autour du faisceau de tubes 6. Le fait que la partie du fluide échangeur de chaleur dirigée le long du dispositif de chauffage 12 s'écoule vers le haut est dû non seulement à l'influence du chauffage progressif mais aussi à la différence de pression existant entre les canaux annulaires inférieur et supérieur 8 35 et 7, c'est-à-dire essentiellement entre le côté de refoulement et le côté d'aspiration de la roue à aubes 13. Dans la deuxième forme de réalisation représentée à la fig. 3, la roue à aubes 15 et le dispositif refroidisseur 16 sont, également de manière connue, placés centralement à l'in 71 45084 4- 2118099 térieur du réacteur 17, le faisceau de tubes 18 étant réalisé sous forme d'anneau. Un conduit de guidage 19 limitant l'espace central libre du faisceau de tubes 18 dans sa zone médiane et trois plateaux annulaires 20-22 entourant ce conduit à des dis-5 tances axiales dont les bords extérieur et intérieur présentent des sections de passage situées alternativement sur des diamètres différents servant, comme indiqué par les flèches, à dévier le fluide échangeur de chaleur mis en circulation à travers le réacteur 17. 10 Ici aussi, le dispositif de chauffage 23 est placé dans une enceinte spéciale 24 qui se trouve à l'extérieur du réacteur et qui, au moyen de tubulures 25»26 est reliée au réacteur en deux endroits, à savoir sensiblement aux extrémités inférieure et supérieure du faisceau de tubes 18. Dans la tubulure supé-15 rieure 26 est monté un organe combiné d'arrêt et de réglage 27 qui, essentiellement de la même manière que dans la première forme de réalisation suivant les fig. 1 et 2, mais à la différence de celle-ci dans la zone de retour de coûtant, permet de régler la partie du fluide échangeur de chaleur mis en circu-20 lation qui doit être éventuellement chauffé par le dispositif de chauffage 23. En outre, la fig. 4 représente encore la forme de réalisation particulière d'un dispositif de chauffage électrique à utiliser dans le cadre de la présente irr ention. Dans ce dis-25 positif des tubes protecteurs 31 pénètrent d'en haut dans l'enceinte 28 qui est à nouveau reliée par des tubulures 29, 30 non représenté, en deux endroits situés à des niveaux différents, lesquels tubes protecteurs 31 sont fermés à leurs extrémités inférieures et sont reliés de manière étanche à un plateau à 30 tube 32 par leurs extrémités supérieures ouvertes. Dans ces tubes protecteurs se trouvent des barres chauffantes électriques 33 dont les bornes de raccordement 34 sont placées dans tin capuchon supérieur amovible et aéré 35 de l'enceinte 28 de façon à être protégées contre le risque d'explosion. Une vanne 36 35 susceptible de se déplacer vers le haut et vers le bas sert à fermer la tubulure d'entrée 29 ou éventuellement à régler de manière variable une section de passage voulue de celle-ci. Le dispositif de chauffage peut cependant également fonctionner avec toute autre énergie thermique appropriée. 71 45084 5 2118099 Les avantages particuliers de la présente invention résident dans le fait que non seulement le dispositif de chauffage se trouve à l'extérieur du réacteur, mais est en outre disposé de façon que la partie restante de l'installation, y compris les 5 dispositifs de circulation et de refroidissement du fluide échangeur de chaleur, peut fonctionner, tout à fait indépendamment du dispositif de chauffage. Ce dernier peut par conséquent à tout moment être réparé ou entièrement démonté sans porter préjudice aux possibilités de fonctionnement de l'installation. 10 En outre, il ne se produit aucune perte de pression suplémentaire dans le circuit de circulation du fluide échangeur de chaleur puisque, le dispositif de chauffage étant arrêté, ce fluide passe en totalité sur le faisceau de tubes du réacteur et que, le dispositif de chauffage étant en marche, la partie du fluide 15 s'écoulant au contact de ce dispositif n'a pas besoin de passer le long de l'autre faisceau de tubes. 71 45084 6 2118099 REVENDICATIONS 1 - Agencement d'un dispositif de chauffage placé à l'extérieur d'un réacteur et prévu pour le fluide échangeur de chaleur mis en circulation dans ce dernier, caractérisé en ce 5 que le dispositif de chauffage 12, 23, monté en parallèle avec le circuit de circulation normal du fluide échangeur de chaleur, est relié au réacteur 1, 17 en deux endroits soumis à des pressions différentes afin d'y faire passer temporairement un courant partiel, de préférence réglable, du fluide échangeur 10 de chaleur mis en circulation. 2 - Agencement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de chauffage est relié au réacteur du côté d'entrée ou âu côté de sortie par l'intermédiaire d'un organe combiné d'arrêt et de réglage 14, 27.