Brevet FR2201125A1 — publié le 19740426

L'invention a pour objet un procédé utilisable dans les installations prévues pour traiter une charge dans un réacteur grace à un catalyseur inclus dans ce réacteur en un ou plusieurs lits catalytiques. On appelle charge les différents corps qui doivent réagir entre eux et que llon peut introduire dans le réacteur par un ou par plusieurs orifices d'entrée pour les faire passer à travers le ou les lits catalytiques. La charge est généralement en circulation continue; le catalyseur peut être réparti en lits fixes ou titre également maintenu en circulation continue par des moyens connus. L'invention est utilisable aussi bien dans l'un ou l'autre de ces cas. Dans ce qui suit, on emploiera l'expression lit catalytique pour désigner soit un lit fixe de catalyseur, soit le volume contenu à un instant donné à l'intérieur du réacteur d'un catalyseur maintenu en circulation continue. Jusqu'à présent, dans les installations connues comprenant un réacteur à lit catalytique pour le traitement d'une charge, on porte la totalité de cette charge, ou une fraction substantielle, å une température appropriée avant son entrée dans le réacteur, par exemple à l'aide d'un four, et on introduit cette charge dans le réacteur. I1 résulte de cette façon de faire de nombreux inconvénients. La charge à traiter contient fréquemment des corps agressifs ou corrosifs dont l'activité est fortement accrue par la température à laquelle on porte la charge dans le four qui précède le réacteur. On doit donc prévoir de nombreuses précautions contre cette agressivité et, en particulier, choisir des aciers alliés spéciaux dont l'utilisation en construction est conteuse. D'autre part, la température à l'intérieur de chaque lit catalytique n'est pas également répartie. tu'il s'agisse de réactions exothermiques ou endothermiques, il se produit dans les lits catalytiques des variations de température qui n'assurent pas le maintien d'une température optimum également répartie et procurant le meilleur rendement de la réaction. L'invention a pour but principal d'établir avec une bonne précision une température déterminée choisie, également répartie, à l'intérieur de chaque lit catalytique d'un réacteur. Un autre but important de l'invention est de parvenir à contrôler et à maintenir la température de chaque lit catalytique à une valeur optimum pendant toute la durée du fonctionnement du réacteur. Un but supplémentaire de l'invention est d'éliminer ou, au moins, de réduire substantiellement la nécessité d'employer des aciers spéciaux et de supprimer en grande partie les risques de corrosion de lwinstallation. On atteint ces buts selon l'invention grâce à un procédé que l'on va décrire maintenant en se référant à la figure unique annexée qui est une représentation schématique d'une installation comprenant un réacteur à plusieurs lits catalytiques. L'invention couvre aussi toute installation dans laquelle on met en oeuvre le procédé en question. Sur le schéma, un réacteur 1 contient trois lits catalytiques fixes 2o Comme on l'a dit plus haut, la nature et le nombre de ces lits ne sont pas imposés par l'invention. Ce réacteur a, en 3, un orifice d'entrée d'une charge à traiter. Celle-ci est envoyée par une pompe 4 dans une conduite 5. Le réacteur a aussi, en 6, un orifice de sortie à partir duquel les produits de la réaction sont dirigés par une conduite 7 vers d'autres appareils. Conformément au procédé de l'invention, on crée et on maintient à l'intérieur de chaque lit catalytique 2 une température choisie appropriée, la plus favorable au rendement des réactions; on utilise à cet effet un fluide dit caloporteur que l'on introduit directement, par des conduites 8, dans chaque lit catalytique 2 et on fait diffuser ce fluide aussi également que possible en de nombreux points au sein de ce lit cataly4sique. On peut employer des éléments diffuseurs 9, à surface étendue et à paroi poreuse, facilement réalisables à l'aide de techniques connues. Par exemple, on peut adopter des plaques ou des tubes ayant un espace intérieur limité par des parois perforées ou par des parois en alumine frittée, en billes agglomérées par frittage ou d'autres moyens équivalents, en fonction des conditions opératoires qui règnent au sein des lits catalytiques 2. tes éléments diffuseurs 9 sont raccordés à l'extérieur du réacteur 1 aux conduites 8. il est avantageux de disposer, avant l'entrée3du réacteur1 un appareil mélangeur 10 auquel aboutissent d'une part la conduite 6 de la charge à traiter, d'autre part une tubulure provenant d'une conduite 8 et dirigeant à cet appareil 10 une fraction du fluide caloporteur. Selon un premier aspect de l'invention, on peut utiliser comme fluide caloporteur un des constituants de la charge à traiter. Dans ce cas, on choisit un constituant ayant des propriétés corrosives ou d'agressivité les moins gênantes ou les moins désavantageuses à la température qui lui est donnée avant son arrivée au réacteur. Selon un second aspect de l'invention on utilise comme fluide caloporteur un fluide qui ne fait pas partie de la charge à traiter, qui est un gaz supplémentaire dont le rôle principal est d'assurer le maintien de la température à la valeur choisie du ou des lits catalytiques du réacteur il est évident que ce fluide peut servir aussi bien à apporter des calories qu'à en soustraire au réacteur de façon à assurer la constance de la température optimum de réaction. On peut adopter un fluide neutre vis à vis des composants de la charge à traiter et vis à vis du lit catalytique. Selon les conditions opératoires, ce gaz neutre pourra & re de l'anhydride carbonique, de l'azote ou un autre gaz ou un mélange de gaz ou encore, dans certains cas particuliers, un liquide ou un mélange de liquides il est possible aussi, selon l'invention, d'adopter comme fluide caloporteur, un fluide jouant un certain rtle particulier, par exemple favorisant l'action du lit catalytique comme dans certains cas, le chlore ou R2S. Quel que soit le fluide caloporteur retenu, il est avantageux, comme le montre la figure, de le faire circuler en circuit fermé. Quand on choisit un composant de la charge, on le fournit en excès et on en recueille la fraction excédentaire en aval du réacteur. Un compresseur Il entratné par un moteur 12 refoule dans une conduite 13 le fluide caloporteur qui traverse un échangeur 14 où s'effectue un échange de chaleur entre les produits de la réaction venant du réacteur par la conduite 7 et le gaz caloporteur. Celui-ci est conduit ensuite à un appareil d'échange de chaleur 16 qui peut titre, comme sur la figure, un four d'un type quelconque approprié, ou un réfrigérant. lies conduites 8 sont raccordées à la sortie du four 16. Le fluide caloporteur sort du réacteur par la conduite 7 avec les produits de la réaction. L'ensemble traverse des échangeurs de chaleur-17 qui se trouvent sur la conduite 6 d'alimentation de l'appareil mélangeur 10. Ensuite la conduite 7 aboutit à un séparateur 18 d'où une canalisation 19 évacue les produits désirés tandis que la canalisation 7 arrive à un épurateur 20 du fluide caloporteur; celui-ci est alors dirigé à l'entrée du compresseur 11. Le séparateur 18 et l'épurateur 20 ne sont indiqués qu'à titre d'exemple; ils peuvent neutre remplacés par d'autres appareils selon les réactions provoquées, les produits recueillis et le type de l'installation. Dans l'appareil d'échange de chaleur 16 le fluide caloporteur est porté à une température déterminée pour qu'il règne finalement, compte tenu du bilan thermique du réacteur, la température optimum désirable au sein des lits catalytiques. S'il s'agît en particulier, d'apporter de la chaleur au réacteur, il est possible d'élever la température du fluide caloporteur dans le four 16 à une valeur très élevée sans que l'on emploie des alliages spéciaux résistant à la corrosion et sans craindre de dégradation trop rapide puisque le fluide en question est neutre ou, en variante, il est choisi en raison de son faible pouvoir corrosif. Bien entendu, les conduites 8 et la tubulure qui aboutit au mélangeur 10 peuvent etre équipées, comme on le voit sur la figure, de vannes de réglage classiques commandées par un détecteur de température placé dans les lits catalytiques ou à l'entrée du réacteur. il peut exister aussi un circuit plus complet de régulation, de type connu en soi, contrant la température et/ou le débit du fluide caloporteur dans le four 16, en fonction de la température à l'intérieur des lits catalytiques, REVENDICATIONS 1. Procédé pour l'amélioration de l'efficacité des installations à lit catalytique comprenant un réacteur, au moins un lit catalytique inclus dans ce réacteur, au moins un orifice d'entrée d'une charge à traiter dans le réacteur et un orifice de sortie des produits de la réaction, caractérisé en ce aune, pour créer et maintenir une température déterminée dans le lit catalytique, on utilise un fluide dit caloporteur, on fait passer ce fluide à travers un appareil d'échange de température pour lui donner une température appropriée, on l'introduit directement dans chaque lit catalytique du réacteur et on le fait diffuser aussi également que possible en de nombreux points au sein du lit catalytique. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on emploie comme fluide caloporteur un des constituants de la charge à traiter choisi parmi ceux ayant les propriétés les moins désavantageuses à la température appropriée qui lui est donnée. 30 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on emploie comme fluide caloporteur un fluide neutre vis à vis des composants de la charge à traiter et vis à-vis du lit catalytique. 4. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on emploie comme fluide caloporteur un fluide favorisant l'action du lit catalytique. 5. Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'on fait diffuser au sein de chaque lit catalytique du fluide caloporteur en exçès, on recueille l'excès de ce fluide avec les produits de la réaction, on l'isole et on ltenvoie à nouveau à l'appareil d'échange de chaleur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 et 4 , caractérisé en ce qu'on recueille le fluide caloporteur avec les produits de la réaction, on le sépare de ces derniers et on l'envoie à nouveau à l'appareil d'échange de chaleur. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce qu'on mklange à l'entrée du réacteur une fraction du fluide caloporteur à la charge à traiter. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1,5 et 6, caractérisé en ce qu'on effectue un échange de chaleur entre les produits de la réaction après leur sortie du réacteur et le fluide caloporteur avant son entrée dans l'appareil d'échange de chaleur. 9. Installation comprenant un réacteur contenant au moins un lit catalytique, avec au moins un orifice d'entrée d'une charge à traiter et un orifice de sortie des produits de la réaction, caractérisée en ce que, pour créer et maintenir une température déterminée dans le lit catalytique, des éléments diffuseurs sont répartis au sein de chaque lit catalytique et sont raccordés directement, à l'extérieur du réacteur, à une conduite d'un fluide caloporteur, cette conduite traversant un appareil d'échange de température qui donne à ce fluide une température appropriée. 10. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que ltorifice dtentrée du réacteur est raccordé à un appareil mélangeur auquel sont raccordées également une conduite d'alimentation en charge à traiter et une tubulure provenant de la conduite de fluide caloporteur. 110 Installation selon l'une quelconque des revendications 9 et 10, caractérisée en ce que le fluide caloporteur est un fluide choisi parmi les constituants de la charge ayant les propriétés les moins désavantageuses à la température qui lui est donnée. 12. Installation selon l'une quelconque des revendications 9, 10 caractérisée en ce que le fluide caloporteur est un fluide neutre, tel que CO2, N2 vis-à-vis des composants de la charge à traiter et vis-à-vis du lit catalytique. 13. Installation selon l'une quelconque des revendications 9, 10, caractérisée en ce que le fluide caloporteur est un fluide favorisant l'action du lit catalytique tel que H2S, Cl. 14. Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce que les éléments diffuseurs sont des éléments à surface étendue et à paroi poreuse.