Brevet FR2561132A1 — publié le 19850920

REACTEUR A FAISCEAU DE TUYAUX. LFeiiention a pour objet un réacteur destiné à exécuter des réactions catalytiques exothermiques et endothermiques, -ïyant un faisceau de tuyaux de contact entouré par une envelIoppe du réacteur et une alimentation, respectivement I une évacuation radiale d'un fluide caloporteur par un canal circulaire au moyen d'une pompe et par un circuit incluant un échangeur de chaleur extérieure Un tel réacteur est, par exemple, connu de DE-OS 1 601 162. Par des eanaux circulaires, il est possible d'amener, respectivement d'évacuer, le fluide caloporteur par une pluralité d'ouvertures réparties sur la circonférence, à l'intérieur du réacteur. Toutefois, et malgré l'utilisation supplémentaire de disques de répartition, par exemple selon DE-OS 1 675 501, il en résulte, en particulier pour de très grands réacteurs ayant un nombre correspondant de tuyaux, ainsi que pour exécuter des réactions mettant en oeuvre une forte chaleur, certaines difficultés en ce qui concerne une alimentation ou évacuation constante de la chaleur, du fait que les différentes ouvertures se trouvent à des distances très différentes du point d'alimentation ou d'évacuation sur le canal circulaire concerné. Le fait d'augmenter la dimen- sion des canaux circulaires en conséquence signifierait des frais de construction considérables et poserait des problè- mes d'encombrement. D'autre part, l'utilisation de sections - 2 transversales d'ouvertures peu importantes augmenterait de façon non admissible les besoins en énergie de circulation du fluide caloporteur. S'y ajoute le fait que les moteurs d'entraînement électriques de 400 kW par exemple, qui sont adaptés aux grands réacteurs à forte chaleur de réaction, ne sont disponibles sur le marché, en tant que moteurs à faible vitesse, qu'en exécution à haute tension aux prix élevés qui en découlent et de grand poids et encombrement. L'invention a, par conséquent, pour objet de diminuer, pour des réacteurs relativement grands du genre indiqué ci-dessus et en particulier pour l'exécution de réactions à forte chaleur, les frais de construction en ce qui concerne l'installation, le co t et l'encombrement, tout en obtenant 1.5 un rendement élevé. Cet objet est atteint au moyen d'un réacteur ayant un faisceau de tuyaux de contact entouré par une enveloppe du réacteur, et une alimentation, respectivement une évacua- tion radiale d'un fluide caloporteur par des canaux radiaux qui communiquent avec l'intérieur de l'enveloppe du réacteur dans la région du faisceau des tuyaux de contact, au moyen d'une pluralité d'ouvertures réparties sur la circonféren- ce, par des pompes dans le circuit incluant un échangeur de chaleur extérieur et caractérisé en ce qu'à ces mêmes canaux circulaires sont reliées deux ou plusieurs pompes en des points de connexion répartis sur la circonférence. L'utilisation de plusieurs pompes pour la circulation du fluide caloporteur garantit une entrée et une sortie sensi- blement constantes du fluide caloporteur, même pour des canaux circulaires relativement étroits. En raccourcissant les voies maxima d'acheminement, les besoins en énergie diminuent plus que proportionnellement. Les quantités véhiculées par les différentes pompes peuvent être réglées et modifiées individuellement selon les besoins. De plus, des moteurs d'entraînement des pompes de par exemple 200 kW -3 - seulement sont encore disponibles pour des tensions norma- les, ce qui diminue en conséquence les frais de l'installa- tion. On connaît déjà par DE-OS 2 201 528, un réacteur ayant un faisceau de tuyaux de contact entouré par une enveloppe du réacteur, et une alimentation, respectivement une évacua- tion radiale d'un fluide caloporteur par des canaux radiaux qui communiquent avec l'intérieur de l'enveloppe du réacteur dans la région du faisceau des tuyaux de contact, au moyen d'une pluralité d'ouvertures réparties sur la circonféren- ce, par des pompes dans le circuit incluant un échangeur de chaleur extérieur. Il a une forme telle que plusieurs pompes sont reliées à des parties du réacteur se suivant sensible- ment axialement, mais se recoupant aussi en partie, par un nombre correspondant de canaux circulaires, ces pompes étant en partie reliées directement à un échangeur thermique adjoint. Toutefois, le but visé est de pouvoir influencer à volonté les caractéristiques de température le long des tuyaux de contact, et les pompes en question n'ont en aucun cas des canaux circulaires d'alimentation et d'évacuation en commun. Suivant un mode d'exécution préféré, l'échangeur de chaleur est relié à au moins un des canaux circulaires en plusieurs points de connexion par un nombre correspondant d'organes pouvant, de préférence, être réglés individuellement. Grâce à ces mesures, on peut doser exactement l'alimentation ou l'évacuation thermique non seulement localement, mais aussi temporairement, par exemple pour le démarrage de l'appareil de réaction, sans qu'une commande côté pompe soit nécessai- re. L'invention sera mieux comprise à la lumière de la descrip- tion ci-après. - 4 - Au dessin annexé: La figure 1 est le schéma en élévation d'un appareil de réaction selon l'invention, et des organes reliés à celui-ci; La figure 2 est une coupe de cet appareil à hauteur du canal circulaire supérieur; et La figure 3 la même coupe à hauteur du canal circulai- re inférieur. Le réacteur représenté possède une enveloppe 2 entourée de deux canaux circulaires 4, 6. Les canaux circulaires 4 et 6 sont reliés à l'intérieur de l'enveloppe 2, dans la région du faisceau des tuyaux de réaction, par une multiplicité d'ouvertures 8 réparties sur la circonférence, par lesquel- les le fluide caloporteur entre à l'intérieur de l'envelop- pe, ou en est évacué comme indiqué par des flèches sur les figures 2 et 3. Le faisceau des tuyaux de réaction n'est pas représenté dans les figures pour plus de clarté. A deux endroits se faisant face diagonalement, deux pompes , pour la circulation du fluide caloporteur, sont reliées aux canaux 4 et 6 de la manière visible sur la figure 1. Les flèches correspondantes indiquent la direction de circula- tion du fluide caloporteur, dont les flux partiels se réunissent à l'intérieur de l'enveloppe 2, ce qui provoque un mélange supplémentaire; les canaux circulaires 4 et 6 sont séparés, à distance égale des points de connexion 12, par des cloisons 14 (figures 2 et 3). De cette manière, chaque pompe 10 est reliée à deux quarts de chaque canal circulaire. Une extrémité des sections de canal circulaire 16-22 ainsi formées est chaque fois reliée, par un point de connexion 23, à un échangeur thermique 24, la liaison avec les sections du canal circulaire supérieur 16 et 18 étant effectuée par des organes de réglage 26 pouvant être réglés individuellement. Par l'échangeur thermique 24, - refroi- disseur ou dispositif de chauffage selon la réaction thermi- que présente - le fluide caloporteur reçoit ou perd de la chaleur, par un circuit dérivé par rapport au circuit proprement dit. Par les organes de réglage 26, il est possible de commander la chaleur à apporter ou à évacuer séparément pour les deux côtés du réacteur et selon les exigences du moment, qui sont, en principe, différentes au démarrage et pendant le fonctionnement. Les organes de réglage 26 forment avantageu- sement partie d'un circuit de réglage. e réqlage décrit de l'échangeur thermique 24, permet de 13 l'utiliser pour des températures d'entrée et de sortie toujours constantes, tandis que la temperature moyenne du circuit peut être commandée, par la quantité déviée chaque fois vers l'échangeur thermique, pour une opération en continu des pompes 10. - 6 - Revendications de brevet 1. Réacteur destiné à exécuter des réactions cataly- tiques exothermiques et endothermiques, ayant un faisceau de tuyaux de contact entouré par une enveloppe du réacteur (2), et une alimentation, respectivement une évacuation radiale d'un fluide caloporteur par des canaux radiaux (4, 6) qui communiquent avec l'intérieur de l'enveloppe du réacteur {2) dans la région du faisceau des tuyaux de contact, au moyen d'une pluralité d'ouvertures (8) réparties sur la circonfé- rence, par des pompes (10) dans le circuit incluant un échangeur de chaleur (24) extérieur, caractérisé en ce qu'à ces mêmes canaux circulaires (4, 6) sont reliées deux ou plusieurs pompes (10) en des points de connexion (12) répartis sur la circonférence. 2. Appareil de réaction selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins un des canaux circulaires (4, 6) est partagé entre les points de connexion (12) des pompes (10) et, de préférence, à la même distance de ces points de connexion (12), par des cloisons (14), en des sections (16, 18, 20, 22) correspondant au nombre des pompes. 3. Appareil de réaction selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les quantités partielles du fluide caloporteur qui sont véhiculées par les différentes pompes (10) ont, à l'intérieur de l'enveloppe du réacteur, la possibilité de se réunir en un flux commun. 4. Appareil de réaction selon l'une des revendica- tions précédentes, caractérisé en ce qu'un échangeur commun (24) est relié aux mêmes canaux radiaux (4, 6) par des points de connexion t23) situés entre les points de connexion (12) des différentes pompes (10). - 7 - 5. Appareil de réaction selon la revendication 4, caractérisé en ce que les points de connexion (23) de l'échangeur de chaleur (24) sur le canal circulaire (4, 6) correspondant se trouvent à la même distance des points de connexion (12) des pompes (10). 6. Appareil de réaction selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'échangeur de chaleur (24) est relié à au moins un (4) des canaux circulaires (4, 6) en plusieurs points de connexion (23) par un nombre correspondant d'orga- nes (26) pouvant, de préférence, être réglés individuelle- ment. 7. Appareil de réaction selon la revendication 6, caractérisé en ce que les organes de réglage (26) font partie d'un circuit de réglage.