Brevet FR2190516A1 — publié le 19740201

La présente invention concerne les réacteurs chimiques et plus précisément, les réacteurs catalytiques destinés à effectuer des réactions chimiques conjuguées sans mélanger les réactifs de ces réactions. Le réacteur suivant l'invention peut trouver également des applications pour la préparation d'hydrogène très pur à partir d'hydrocarbures. On connaît déjà un réacteur catalytique destiné à effectuer des réactions conjuguées qui se compose d'un corps muni, à l'intérieur, d'une cloison. Cette cloison est constituée par un système de tubes à parois minces fixés d'une part, au couvercle du réacteur, et d'autre part, au fond du réacteur, si bien que l'enceinte réactionnelle du réacteur est partagée en deux zones. L'enceinte interne du corps sert de siège à des réactions de déshydrogénation, tandis que l'enceinte interne des tubes sert de siège à des réactiors d'hydrodésalcoylation. Les tubes sont fabriqués en matière sélectivement perméable à l'hydrogène et exerçant une activité catalytique dans les réactions de déshydrogénation et d' hydrodésalcoylation. Pendant l'utilisation du réacteur, on introduit dans les tubes un hydrocarbure qui subit la déshydrogénation sur les parois des tubes avec scission d'hydrogène, alors qu'a l'extérietr des tubes on admet un hydrocarbure qui fixe l'hydrogène. L'hydrogène qui se dégage à l'intérieur d'un tube au cours de la déshydrogénation traverse la paroi du tube par perméation et se fixe à la surface externe du tube à l'hydrocarbure que l'on introduit dans l'enceinte interne du réacteur. ainsi ce réacteur permet de conjuguer deux réactions sans mélanger les réactifs uniquement pour le compte du transfert d'un réactif commun aux deux réactions, notamment, de l'hydrogène, d'une zone du réacteur dans une autre. toutefois, un inconvénient du réacteur catalytique connu réside en ce qu'il comporte un grand nombre d'assemblages exécutés par soudure tendre, brasage ou soudage ce qui complique le montage de ce réacteur. Un autre inconvénient des réacteurs de ce genre consiste en ce que la surface de leurs tubes, c'est-à-dire du catalyseur qui intervient dans les réactions catalytiques, est coininensurable avec la surface de la matière du corps du réacteur qui peut amorcer des réactions parasites de carbonisation et de dégradation des réactifs compromettant ainsi la sécurité et l'efficacité de fonctionnement du réacteur. On s'est donc proposé de créer un réacteur catalytique pour réactions chimiques conjuguées dont la longueur des assem blagues å soudure endre ou brasés soit réduite de façon à facili cr .ersibleme rot le montage de ce réacteur et, en outre, dont le rar-port des surfaces du matériau de construction et de la matière catalytique soit minimal. On y parvient par le fait que, dans un réacteur catalytique pour réactions conjugues comprenant un corps dont l'enceinte intérieure est partagée par une cloison en deux parties, chacune de celies-ci servant à effectuer l'une des réactions conjuguées et comportant des tubes pour l'admission des réactifs et l'évacuation des produits de la réaction, la cloison précitée étant construite en un matériau sélectivement perméable au réactif commun des réactions conjuguées et exerçant une activité catalytique dans les deux réactions, suivant la présente invention la cloison précitée est une lame enroulée en forme de spirale double et encastrée par ses rives dans le corps du réacteur. Une telle réalisation du réacteur avec utilisation d'une lame enroulée en spirale double permet de réduire le nombre d'assemblages par soudure tendre, brasés ou soudés, puisque l'étanchéité des enceintes du réacteur n'est réalisée que sur les rives de la lame. Dans un réacteur de cette espèce on réduit sensiblement le rapport de la surface du matériau de construction à la surface du catalyseur ce qui permet de diminuer la formation de produits parasites et de dépôts de carbone. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront au cours de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, au dessin annexé la Fig. 1 est une vue en coupe longitudinale d'un réacteur catalytique pour réactions chimiques conjuguées suivant l'invention et, la Fig. 2 est une coupe suivant II-II de la Fig. 1. Le réacteur catalytique pour réactions conjuguées comprend un corps 1 (Fig.l) dont l'enceinte interne est partagée en deux parties A et B (Fig. 1,2) par une cloison constituée par une lame mince 2 enroulée en spirale double. L'enceinte A sert de siège à l'une des réactions conjuguées, alors que l'enceinte B est le siège de l'autre réaction conjuguée. On fabrique la lame 2 en une matiere sélectivement perméable au réactif commun des réactions conjuguées et exerçant une activité catalytique vis-à-vis des deux réactions. Les rives de la lame 2 sont encastrées ans les parois du corps 1 du réacteur. Les réactifs arrivent dans les enceintes A et B du réacteur par les tubes ou pipes 3 (Fig. 1) tandis que les produits de la réaction sont évacués par les tubes ou pipes 4. Pour éviter les déformations de la lame 2 on pet in=o- duire dans les enceintes A et B des tôles ufres (non représentées sur les figures). Le réacteur catalytique suivant l'invention pour réactions conjuguées fonctionne de la manière suivante. On porte le réacteur à une température suffisante pour la marche des réactions conjuguées. On introduit par les tubes 3 dans l'enceinte A un corps indispensable pour effectuer l'une des réactions conjuguées et dans l'enceinte B un corps indispensable pour l'autre m 'action. Le premier corps réagit sur la surface catalytique active de la lame 2 avec formation du produit visé et du réactif commun aux deux réactions conjuguées qui se dissout dans la matière de la lame 2 et passe par perméabilité vers l'autre face de la lame 2 dans l'enceinte B où se trouve le second corps. Le réactif commun qui a traversé par perméation la lame 2 réagit sur le second corps et forme un second produit visé. Les produits formés sont évacues des enceintes A et B par les pipes 4. Il est possible d'admettre le premier corps dans ltenceinte B du réacteur et le second corps dans l'enceinte A du réaF teur. Le réacteur de l'invention peut être utilisé notamment dans les déshydrogénations et les hydrodésalcoylations. Dans ce cas, on construit la lame 2 en un alliage de palladium qui manifeste son activité dans les réactions de déshydrogénation et d'hydrodésalcoylation. On introduit, par exemple, dans l'enceinte A de l'isopentène et dans l'enceinte B du toluène. L'isopentène est déshydrogéné avec dégagement d'hydrogène et formation d'isoprène. L'hydrogène se dissout dans l'alliage de palladium et traverse la lame 2 par perméabilité vers la face orientée du côté de l'enceinte B. L'hydrogène atomique hautement actif qui a traverso par perméabilité la lame 2 réagit sur le toluène et forme du benzène et du méthane. L'isoprène et le benzène formes sont évacués par les pipes 4. On peut créer dans le réacteur de l'invention une sur face catalytique plus développée par unité de volume grâce à la possibilité d'enroulement de la lame catalytique en une spirale double à spires jointives. REVEND I CATI ON Réacteur catalytique pour réactions chimiques conjuguées comprenant un corps dont l'espace intérieur est partagé par une cloison en deux enceintes dont chacune sert de siège à l'une des réactions conjuguées et qui comporte des tubes pour l'arrivée des réactifs et le départ des produits de la réaction, la cloison précitée étant construite en une matière sélectivement perméable au réactif commun des réactions conjuguées et présentant une activité catalytique dans les deux réactions, c a r a c t é r i s é en ce que la cloison précitée est une lame enroulée sous forme d'une spirale double dont les rives sont encastrées dans le corps du réacteur.