Brevet FR2197051A1 — publié le 19740322

La présente invention concerne le domaine de la construction des appareils chimiques, plusparticulièrement les réacteurs tubulaires pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante. L'invention peut être utilisée très avantageusement dans l'industrie électrotechnique. Au cours de l'explosion détonante de l'acétylène, qui s' accompagne de la propagation de l'onde de détonation, il se produit dans le front de l'onde un chauffage de l'acétylène dû à sa compression par choc. A la suite de ce chauffage est engendrée, derrière le front de l'onde de détonation, une réaction de décomposition de l'acétylène, qui s'accompagne du dégagement d'une grande quantité de chaleur. Cotte énergie assure le maintien de l'onde de détonation. On connaît déjà un réacteur tubulaire pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante. la cuve d'un tel réacteur tubulaire comporte un canal cylindrique direct et est pourvue d'une tubulure pour l'admission de l'acétylène et d'un dispositif d'allumage pour amorcer la réaction d'autodécomposition de l'acétylène. La cuve du réacteur tubulaire est en outre munie d'une tubulure pour l'admission d'un gaz inerte destiné à former un "coussin de séparation", et d'une tubulure de sortie du noir. Cependant, au cours de l'explosion détonante de l'acétylène dans un tel réacteur tubulaire, il se produit une réflexion directe de l'onde de détonation à partir de la paroi latérale du réacteur. La pression dans l'onde de détonation elle-même est de 25 à 30 fois supérieure à la pression initiale de l'acétylène dans le réacteur. La pression derrière l'onde de détonation réfléchie est plusieurs fois supérieure à celle de l'onde de détonation, et de ce fait les pressions engendrées dans le réacteur sont plusieurs centaines de fois supérieures à la pression initiale de l'acétylène dans ie réacteur, ce qui nécessite une forte épaisseur des parois de la cuve du réacteur. Le réacteur a par conséquent un grand poids et sa fabrication pose de sérieux problèmes. L'épaisseur des parois peut être réduite en abaissant la pression initiale de l'acétylène. Cependant, cette solution n'est pas avantageuse du point de vue de la productivité du réacteur, car celle-ci baisse proportionnellement à la réduction de la pression initiale de l'acétylène. L'accroissement du rendement d'un tel réacteur par augmentation de sa longueur n'est pas lui non plus avantageux, car il entraîne un accroissement de l'aire de production occupée. Le but de la présente invention est d'augmenter le rendement du réacteur. A cet effet, l'invention vise un réacteur tubulaire pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante, dont la cuve serait réalisée de façon à éviter la réflexion de l'onde de détonation provoquant un accroissement brusque de la pressionynécessitant, par conséquent, une forte épaisseur des parois du réacteur, ce qui rend sa fabrication très difficile. Cet objectif est atteint du fait que dans un réacteur tubulaire pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante, du type comportant une cuve pourvue d'une tubulure d'admission de l'acétylène, d'un dispositif d'allumage de l'acétylène, d'une tubulure d'admission d'un gaz inerte et d'une tubulure d'évacuation du noir, selon l'invention la cuve est exécutée sous forme d'une boucle fermée à coudes progressifs conjugués à un secteur rectiligne à l'une des extrémités duquel se trouve le dispositif d'allumage, le secteur rectiligne et la tubulure d'admission du gaz inerte étant disposés de part et d'autre du dispositif d'allumage. pans un réacteur réalisé de cette façon il ne se produit pas de réflexion directe de l'onde détonante engendrant une pression de plusieurs centaines de fois supérieure à la pression initiale de l'acétylène dans le réacteur. Il se produit seulement une réflexion partielle, ce qui permet de réduire l'épaisseur des parois du réacteur et, par conséquent, son poids, et de simplifier sa fabrication en permettant d'utiliser à cet effet des tubes fabriqués en série Vu l'absence d'une réflexion directe de l'onde détonante, il est possible d'appliquer une pression initiale élevée de I'acétylène dans le réacteur, ce qui augmente son rendement. L'amélioration du rendement du réacteur est en outre obtenue en augmentant la longueur de l'appareil sans accroître l'aire de production requise. Il est préférable que le secteur rectiligne ait une longueur suffisante pour assurer la stabilisation de 1 t onde de détonation, car la réflexion d'une onde de détonation non stabilisée engendre un accroissement de pression plus brusque que la réflexion d'une onde stabilisée. Il est recommandé de disposer la tubulure d'admission du gaz inerte, par rapport au dispositif d'allumage, à une distance de 4 à 5 fois supérieure au diamètre intérieur du réacteur, car si la tubulure d'admission du gaz inerte est disposée près du dispositif d'allumage, le gaz inerte exerce une action flegmatisante sur la réaction de décomposition de l'acétylène, ce qui affecte la fiabilité de l'ignition de l'acétylène. Au contraire, une trop grande distance entre la tubulure d'admission du gaz inerte et le dispositif d'allumage n test pas avantageuse, car, par suite de la décomposition de l'acétylène dans la zone située entre le dispositif d'allumage et le "coussin de séparation", la qualité du coussin n'est pas satisfaisante. Un trop grand éloignement de la tubulure d'admission du gaz inerte peut en outre engendrer, dans la zone située entre le dispositif d'allumage et le "coussin de séparation", une onde de détonation qui rencontre l'onde de détonation se propageant de l'autre c8té du dispositif d'allumage, ce qui entraîne une brusque augmentation de la pression et la destruction du réacteur. D'autres objectifs et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, d'un exemple non limitatif de réalisation de l'invention, illustré par le dessin unique annexé représentant une vue schématique, partiellement en coupe, du réacteur-proposé. La cuve 1 du réacteur tubulaire pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante est exécutée sous forme d'une boucle fermée à coudes progressifs et un secteur rectiligne 2. le secteur rectiligne 2 est conjugué aux coudes progressifs. La zone rectiligne 2 est suffisamment longue pour assurer la stabilisation de l'onde de détonation te corps 1 est pourvu d'une tubulure 3 d'admission de l'acétylène et d'un dispositif d'allumage 4 de conception connue, consistant par exemple en un élément de résistance pour l'amorçage de la réaction d'autodécomposition de l'acétylène, disposé à l'une des extrémités de la zone rectiligne 2. Pour intensifier l'amorçage de la réaction d'autodécomposition de l'acétylène, on peut introduire de l'oxygène à l'intérieur du dispositif d'allumage 4. La cuve 1 est pourvue en outre d'une tubulure 5 d'admission d'un gaz inerte, par exemple l'azote, et d'une tubulure 6 de sortie du noir. La zone rectiligne 2 et la tubulure 5 d'admission de l'azote sont disposées de part et d'autre du dispositif d'allumage 4. La tubulure5 d'admission de l'azote est disposée, par rapport au dispositif d'allumage 4, à une distance de quatre à cinq fois supérieure au diamètre intérieur du réacteur. L'azote amené par la tubulure 5 est destiné à former un coussin de séparation s'opposant à la formation simultanée de deux ondes de détonation se propageant de différents côtés dudispositif d'allumage 4. te réacteur tubulaire proposé fonctionne de la façon suivante. On admet l'acétylène dans le réacteur tubulaire par l'intermédiaire de la tubulure 3, jusqu'à ce que la pression prescrite soit atteinte. Quand le réacteur est rempli d'acétylène, on introduit l'azote par l'intermédiaire de la tubulure 5. Immédiatement après l'admission de l'azote on alimente en courant le dispositif d'allumage 4. Il se produit une explosion détonante de l'acétylène, qui se propage seulement d'un côté du dispositif d'allumage 4, étant donné que la formation d'une onde de détonation se propageant du côté opposé est entravée par l'azote, à la frontière duquel la réaction d'autodécomposition de l'acétylène s'éteint. L'explosion détonante de l'acétylène permet d'obtenir un noir de haute qualité. Ce dernier est évacué du réacteur par la tubulure 6. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées selon l'esprit de l'invention et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. -REVENT)lCAT T0N- 1.- Réacteur tubulaire pour l'obtention de noir à partir de l'acétylène par explosion détonante, du type comportant une cuve pourvue d'une tubulure d'admission de l'acétylène, d'un dispositif d'allumage de l'acétylène, d'une tubulure d'admission d'un gaz inerte et d'une tubulure 6 de sortie noir obtenu, caractérisé en ce que la cuve est exécutée sous forme d'une boucle fermée à coudes progressifs conjugués à un secteur rectiligne, à l'une des extrémités duquel est monté le dispositif d'allumage, le secteur rectiligne et la tubulure d'admission du gaz inerte étant disposés de part et d'autre du dispositif d'allumage. 2.- Réacteur tubulaire suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le secteur rectiligne a une longueur suffisante pour assurer la stabilisation de l'onde de détonation. 3.- Réacteur tubulaire suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la tubulure d'admission du gaz inerte est disposée, par rapport au dispositif d'allumage, à une distance de 4 à 5 fois supérieure au diamètre intérieur du réacteur