Brevet FR2594937A1 — publié le 19870828

L'invention concerne un dispositif de refroidissement d'un réacteur, monté dans une cuve, du type comportant une chambre d'eau et une chambre de vapeur, le réacteur étant traversé par des tubes de refroidissement parcourus par de l'eau en ébullition, ces tubes se raccordant côté entrée et à l'extérieur du réacteur à la chambre d'eau, et côté sortie à la chambre de vapeur. Des dispositifs de ce type servent à évacuer, par l'eau en ébullition, la chaleur libérée lors de la réaction exo- thermique dans les réacteurs. Ce mode d'évacuation de la cha- leur présente un avantage sur le refroidissement par un réfrigérant non en ébullition, en raison du fait que la vaporisation de l'eau de refroidissement en circulation s'opère pratiquement à la même température en tous les points du réacteur. On peut ainsi obtenir en tous ces points une température de réaction identique, optimale pour la conduite de la réaction chimique. L'eau de refroidissement transformée en vapeur est continuellement remplacée par de l'eau d'appoint. Lorsque la température de cette eau d'appoint se situe au-dessous de la température de vaporisation existant dans le réacteur, il s'établit localement dans une certaine zone du réacteur une température inférieure à la température de vaporisation. Il peut en résulter dans la zone considérée du réacteur une perturbation de la réaction. L'invention a pour but de réaliser, pour un dispositif du type précité, une construction permettant d'éviter les surrefroidissements locaux de l'alimentation en eau d'appoint. Sur un dispositif du type cité ci-dessus, l'invention résoud ce problème en prévoyant que, à l'intérieur de la chambre de vapeur, est disposé un réservoir équipé d'une entrée située à l'extérieur de la cuve et d'une sortie située à l'intérieur de la chambre de vapeur, des tubes ouverts des deux côtés sur la chambre de vapeur traversant ce réservoir. Dés particularités avantageuses de l'invention sont présen- tées dans les sous-revendications. L'eau d'appoint subit en traversant le réservoir, en raison de la présence de la vapeur produite dans le réacteur, un préréchauffement qui la porte à'une température voisine de la température d'ébullition. L'eau d'appoint ainsi préchauffée se répartit régulièrement, après sa sortie du réservoir, dans la chambre d'eau de la cuve, de sorte qu'aucun abaissement local de la température ne peut se pro- duire. Dans ce qui suit, l'invention est expliquée plus en détail à l'aide d'un exemple d'exécution illustré par des figures. Celles-ci représentent: - Fig. 1: le dispositif conforme à l'invention en coupe longitudinale, Fig. 2: une coupe faite dans le plan repéré II-II sur la figure 1. A l'intérieur d'une cuve verticale cylindrique (1), est disposé un réacteur (2) servant à réaliser une réaction chi- mique entre plusieurs produits. Les produits destinés à entrer en réaction sont introduits par une tubulure d'entrée (3) et les produits résultants évacués par une tubulure de sortie (4). Le réacteur (2) est traversé par des tubes de refroidis- sement (5) fixés à leurs deux entrémités dans des plaques tubulaires (.6, 7). Pour que soit maintenue dans le réacteur (2) la température de réaction la plus uniforme possible, les tubes de refroidissement (5) sont parcourus par de l'eau en ébullition. A cet effet, est prévue dans la cuve (1) une chambre d'eau (8) dans laquelle l'eau de refroidissement est tenue en réserve et qui est remplie d'eau jusqu'à un niveau prédéterminé. La chambre d'eau (8) est raccordée à une chambre d'entrée (11) par une tuyauterie extérieure en dérivation (9) sur laquelle est montée une pompe de circulation (10). La chambre d'entrée (11) se situe au-dessous de la plaque tubu- laire inférieure (6); elle est limitée par cette plaque tubulaire et par le fond du réservoir. Au-dessus de la plaque tubulaire supérieure (7), est prévue une chambre collectrice (12) recevant le mélange eau- vapeur produit dans les tubes de refroidissement (5) lors de la vaporisation de l'eau. La chambre collectrice (12) est limitée à sa partie supérieure par un secteur conique (13) qui constitue également la cloison inférieure de la chambre d'eau (8). La chambre collectrice (12) se raccorde à un tube vertical (14) disposé dans l'axP longitudinal de la cuve (1). Le tube vertical 1 traverse _ cnambre d'eau (S8i et débouche dans une chambre de vapeur (15) disposée dans la cuve (1) au-dessus de la chambre d'eau (8). Dans le couvercle de la cuve (1), est disposée une tubu- lure de vapeur (16; par laquelle est évacuée la vapeur pro- duite. Entre la tubulure de vapeur (16) et l'ouverture par laquelle débouche le tube vertical (14), est disposée une plaque formant chicane (17). Sur cette chicane s'opère la séparation d'une partie de l'eau contenue dans le mélange eau-vapeur. La fraction d'eau ainsi séparée du mélange revient dans la chambre d'eau (8). A l'intérieur de la chambre de vapeur (15), est disposé un réservoir (18, de forme annulaire entourant concentrique- ment le tube vertical (14;. Cette disposition donne lieu à la formation d'une fente annulaire (19) entre le réservoir (18) et le tube vertical (14, et d'une chambre annulaire (20) entre le réservoir (18, et la paroi de la cuve (1). Le réservoir (18) est traversé verticalement par des tubes (21) ouverts à leurs deux extrémités sur la chambre de vapeur (15). Les tubes (21) font saillie du réservoir (18) à leur partie supérieure pour éviter que ne soient entraînées de trop grosses charges d'eau. Le réservoir (18) est raccordé par sa partie inférieure à une arrivée d'eau d'appoint (22) aménagée à travers la cloison de la cuve (1). Sur la face intérieure du réservoir, à l'opposé de l'arrivée d'eau (22), est disposé un trop-plein d'évacuation (23) ouvert sur la fente annulaire (19). Le réservoir (18) est un dispositif dont le rôle rap- pelle celui d'un condenseur, o l'eau d'appoint introduite à une température inférieure à la température de vaporisation pour compléter la charge d'eau en vaporisation dans le réac- teur (2), arrive par la prise (22). Sur les tubes (21), se -ondense une partie de la vapeur produite dans le réacteur (2) et se trouvant dans la chambre de vapeur (15). L'eau introduite est ainsi réchauffée jusqu'à une température très proche de la température de vaporisation. L'eau réchauffée quitte le réservoir par le trop-plein (23), gagne la fente annulaire (19) et s'écoule vers la chambre d'eau (8). L'eau de condensation produite dans les tubes (21) du réservoir (18) gagne également la chambre d'eau (8). R E V E N D I A T IONS 1. Dispositif pour le refroidissement d'un réacteur (2) monté dans une cuve (1) comportant une chambre d'eau (8) et une chambre de vapeur (15), le réacteur (2) étant traversé par des tubes de refroidissement (5) parcourus par de l'eau en ébullition, ces tubes se raccordant côté entrée et à l'extérieur du réacteur (2) à la chambre d'eau (8), et côté sortie à la chambre de vapeur (15), caractérisé par le fait qu'à l'intérieur de la chambre de vapeur (15), est disposé un réservoir (18) équipé d'une entrée (22) située à l'extérieur de la cuve (1) et d'une sortie située à l'intérieur de la chambre de vapeur (15), des tubes (21) ouverts des deux côtés sur la chambre de vapeur (15) traversant ce réservoir. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'entrée (22) est raccordée à la partie infé- rieure du réservoir (18) et que celui-ci est équipé, sur son côté situé à l'opposé de l'entrée (22), d'un trop plein (23). 3. Dispositif selon les revendications 1 et 2, caracté- risé par le fait que dans l'axe longitudinal de la cuve (1), est disposé un tube vertical (14) qui traverse la chambre d'eau (8) et débouche dans la chambre de vapeur (15), et par le fait que le réservoir (18) a une forme annulaire et entoure concentriquement le tube vertical (14) en formant avec lui une fente annulaire (19). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que les tubes (21) font saillie par rapport au bord supérieur du réservoir (18).