Brevet FR2410504A1 — publié le 19790629

L'invention concerne un procédé de réglage de sécurité d'un réacteur chimique et une installation de réaction d'oxydation mettant en oeuvre ce procédé. Dans certaines oxydations de produits organiques opérant dans des conditions sévères de pression (de quelques bars à 100 bars) et de tempéra ture (100 à 3000C), il se présente d'importants risques d'inflammation, éventuellement d'explosion, qui se situent au niveau de la phase gazeuse et cela que la réaction soit uniquement en phase gazeuse, ou essentiellement en phase liquide. En effet, les risques d'inflammation ou d'explosion dans la phase liquide sont "étouffés" par le liquide lui-meme agissant comme absorbeur d'énergie. Jusqu'à présent, pour assurer cette sécurité, on s'est contenté de travailler dans des conditions opératoires qui excluent tout risque d'inflammation. Cependant, de tels risques d'inflammation peuvent se présenter pour différentes causes et notamment : - la réaction chimique peut se ralentir ou même s'arrêter, par exemple par un empoisonnement plus ou moins rapide d'un catalyseur. L'oxygène étant moins, ou plus du tout,consommé, la concentration en oxygène dépasse le seuil criti que dans la phase gazeuse. - pendant le démarrage du réacteur, il peut arriver que le débit d'air ou autre agent oxydant atteigne sa valeur nominale avant que la réaction chimique ne soit elle-même parvenue à son régime stable. Il se produit également ici un accroissement de la teneur en oxygène dans la phase gazeuse. - Il peut également se produire une panne (ralentissement ou arret) sur le circuit d'alimentation du réacteur en produits réactifs liquides. On aboutit à une suroxygènation de la phase gazeuse. - Il peut se produire également un accroissement accidentel du débit de l'agent oxydant, ce qui provoque également une sur-oxygénation de la phase gazeuse. - La réaction peut s'emballer, la température du liquide s'élève et la fraction molaire de vapeurs organiques dans la phase vapeur croit, ce qui augmente les risques dtinflammation. Un objet de la présente invention est de prévoir un procédé et une installation qui, à coup sur, évitent tous les risques d'inflammation et d'explosion dans un réacteur et plus particulièrement dans un réacteur travaillant dans des conditions sévères de pression et de température. Dans un procédé de réglage de sécurité d'un réacteur chimique dans lequel un agent oxydant, qui peut être de l'air, de l'air enrichi en oxygène ou de l'oxygène, est introduit par une entrée "basse" dans le réacteur, selon l'invention, on mesure de façon permanente la concentration en oxygène de la phase gazeuse et, dès que ladite concentration mesurée atteint une valeur de consigne, on introduit un courant d'azote gazeux à la pression et à la température de la réaction par une entrée située au niveau de ladite phase gazeuse en tout cas écartée de ladite entrée de l'agent oxydant. L'invention concerne également une installation de réaction d'oxydation comprenant un réacteur ayant une entrée *basse" pour un agent oxydant et cette installation se caractérise en ce qu'elle comprend un appareil de mesure en continu de la concentration en oxygéne avec une sonde en position "haute" dans ledit réacteur, un dispositif de stockage d'azote liquide, un moyen de pompage dudit azote liquide vers un vaporiseur , dont une sortie est raccordée audit réacteur par une vanne dont la position d'ouverture ou de fermeture est asservie audit appareil de mesure. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dont la figure unique représente schématiquement une installation de réaction d'oxydation. Cette installation de réaction d'oxydation comprend un réacteur 1 avec une cuve 2 et un dôme 3. Ce réacteur est équipé d'un conduit d'admission 4 pour des produits organiques et d'un diffuseur 5 pour un agent oxydant gazeux. Cet agent oxydant gazeux peut entre amené par une conduite mélangeuse 6 à partir d'une conduite d'amenée d'air 7 à compresseur 8 et d'une conduite d'oxygéne sous pression 9 à vanne 10. Les produits de réaction sont évacués par une canalisation 11 sous forme liquide et par une canalisation 12 sous forme gazeuse.De façon habituelle, on dispose d'un échangeur 13 immergé dans la phase liquide pour évacuer l'énergie calorifique de réaction et l'on prévoit un condenseur 14 dans la phase gazeuse qui lui-m & e évacue vers l'ex- térieur une partie de l'énergie calorifique et condense une partie des vapeurs organiques. L'installation est équipée d'un dispositif d'injection d'azote gazeux comprenant un injecteur 16 dans la phase gazeuse, alimenté par une conduite 17 à vanne 18 à partir d'un vaporigeur 19 dont entrée est raccordée par pompe 20 à un réservoir d'azote liquide 21. Avantageusement, le vaporiseur est réchauffé par de la vapeur admise en 22 et évacuée en 23. Les vannes 10 du conduit d'oxygène 9 et 18 du conduit d'azote 17 sont asservies à un appareil de commande 24 qui forme également appareil de mesure de la concentration en oxygène dans la phase gazeuse gr'ace à une sonde 25 placée en position haute à une certaine distance du condenseur 14. Au cours de la réaction, si l'une des causes perturbatrices dont la plupart ont été énumérées précédemsent apparait, conduisant à un accrois sement de la teneur en oxygène dans la phase gazeuse, la sonde 25 enregistre cet accroissement et par l'intermédiaire de l'appareil de commande 24 assure l'ou- verture de la vanne 18 provoquant l'admission d'un jet d'azote gazeux au niveau de l'injection 16. Une fois que la concentration en oxygène dans la phase gazeuse est descendue en dessous de la valeur de cansigne, l'appareil de cosnande 24 assure la fermeture de la vanne 18. On notera que dans les cas od l'accroissement de la concentration d'oxygène mesurée par la sonde 25 est trop rapide et/ou trop important, l'appareil de mesure 24 assure en outre la fermeture de la vanne 10 d'aliaen- tation en oxygène. La présente invention s'applique aux installations d'oxydatio de produits organiques opérant à forte pression et température élevée, dans des réacteurs en phase liquide ou en phase gazeuse. REVENDICATIONS 1. - Procédé de réglage de sécurité d'une phase gazeuse d'un réacteur chimique, dans lequel un agent oxydant, qui peut oestre de l'airs de l'air enrichi en oxygène, ou de l'oxygène, est introduit par une entrée basse dans ledit réacteur, caractérisé en ce qu'on mesure de façon permanente la concentration en oxygène de la phase gazeuse et en ce que, dès que ladite concentration mesurée atteint une valeur de consigne, on introduit un courant d'azote gazeux à la pression et à la température par une entrée située au niveau de ladite phase gazeuse, en tout cas écartée de ladite entrée de l'agent oxydant. 2. - Procédé de réglage de sécurité selon la revendicationl,. selon lequel l'agent oxydant est de l'air enrichi en oxygène, caractérisé en ce qu'en plus de l'introduction d'azote dans la phase gazeuse, on réduit le degré d'enrichissement en oxygène de l'agent oxydant. 3. - Installation de réaction d'oxydation, comprenant un réacteur ayant une entrée "basset pour un agent oxydant, caractérisée en ce qu'elle comprend un appareil de mesure en continu de la concentration en oxygène avec une sonde en position thaute" dans ledit réacteur, un dispositif de stockage stockage d'azote liquide, rm moyen de pompage dudit azote liquide vers un vaporiseur, dont une sortie est raccordée au dit réacteur par une vanne dont la position d'ouverture ou de fermeture est asservie audit appareil de mesure. 4. - Installation de réaction d'oxydation selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'elle comprend en axent de l'entrée "basse" pour l'agent oxydant un conduit d'amenée d'air et un conduit d'amenée d'oxygène aboutissant à un conduit cotnnm et en ce qu'une vanne dudit conduit d'amenée d'oxygène est asservie audit appareil de mesure de la concentration en oxygène. 5. - Installation de réaction d'oxydation selon la revendication 3, caractérisée en ce que le vaporiseur est du type à vapeur d'eau.