Brevet FR2609649A1 — publié le 19880722

L'invention concerne un procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques à partir de fluides réactionnels en présence d'au moins un catalyseur solide, dans une zone réactionnelle multi-étagée avec conditionnements thermiques intermédiaires extérieurs. Elle concerne aussi le réacteur pour la mise en oeuvre du procédé et l'utilisation du réacteur et du procédé. L'invention est applicable notamment à la synthèse du méthanol, de l'am- moniac ainsi qu'au réformage catalytique, à l'hydrogénation stabili- satrice des essences et à l'hydrocraquage des coupes pétrolières lourdes. Plus généralement, elle est applicable dans tous les procédés de la catalyse hétérogène o des réactifs fluides, soit liquides, soit gazeux, soit les uns liquides et les autres gazeux sont amenés à réagir entre eux, dans une succession de plusieurs lits catalytiques constitués par des grains, granulés, sphères ou autres éléments solides à structures plus ou moins complexes et élaborées. Les réactions concernées se produisent généralement avec des chaleurs réactionnelles nécessitant un ou plusieurs réajustements thermiques intermédiaires avec le milieu extérieur. Lorsqu'on veut réaliser des réactions chimiques à forte chaleur de réaction, il est connu de le faire en plusieurs étapes avec un rajus- tement thermique intermédiaire après chacune d'elles. Ainsi, dans le réformage catalytique des essences par exemple (brevet FR 2 160 269 - US 4 210 519 - US 4 233 268), on dispose généralement de trois réacteurs à lits de catalyseur solide séparés par deux fours de réchauffage extérieurs. Cette multiplicité des réacteurs est coûteuse en équipement, tuyauterie et espace d'implantation. C'est la raison pour laquelle il a été souvent proposé de regrouper les différents réacteurs dans une seule et unique enceinte réactionnel3e dont 2 2609649 les parois sont calculées pour pouvoir bien résister à la pression interne relativement élevée du système. Dans cette solution, les lits de catalyseur solide sont superposes verticalement et reposent soit sur des grilles de soutien soit directement sur des cloisons de séparation horizontales. Ces grilles et cloisons doivent supporter, d'une part le poids du lit catalytique, d'autre part des contraintes nées de la perte de charge due à la circulation du fluide réactionnel à travers les équipements de transfert thermique et le lit catalytique lui-même. Il résulte de l'addition de ces deux contraintes, des charges extrêmement élevées, de l'ordre de 50 à 100 et même 150 tonnes au mètre carré alors que les spécifications courantes pour planchers industriels se limitent autour de 0.5 à 1 tonne au mètre carré. Pour éviter ce cumul des efforts qui amène à des solutions mécaniques contraignantes tant du point de vue du poids des poutrelles de soutien que de celui de l'espace mort perdu, il a été proposé, notamment pour des réacteurs de méthanol (Hydrocarbon Processing, Mai 1984 p 95-100) une superposition, non plus de réacteurs axiaux, mais de réacteurs radiaux o, le catalyseur étant placé dans une cartouche cylindrique creuse, voire dans plusieurs cartouches, le fluide réactionnel circule horizontalement soit de façon centrifuge du cylindre intérieur au cylindre extérieur soit de façon centripète du cylindre extérieur vers le cylindre intérieur. Cette solution qui a l'avantage de décharger les planchers de séparation, des charges de contraintes dues à la circulation du fluide réactionnel, a par contre, l'inconvénient de laisser beaucoup d'espace mort notamment un noyau central vide que le brevet GB 1140071 enseigne de remplir avec un échangeur de chaleur. Un inconvénient de cette solution souligné par le brevet US 4225562 3 2609649 résulte de la difficulté de bien centrer les deux cylindres délimitant la couronne de catalyseur solide. De ce décentrage, résulte une hétéro- généité dans les parcours des filets fluides, extrêmement préjudiciable à la bonne réalisation de la réaction de base et qui conduit à des dépassements thermiques mettant en danger la stabilité du catalyseur. Un autre inconvénient tient à l'obligation de chargement et de déchar- gement des cartouches catalytiques. A cet effet, on peut installer des brides de mime diamètre que celui du réacteur mais cette solution n'est pas la meilleure lorsqu'on opère sous pression et que la taille du réacteur est importante. Il est alors recommandé de souder les extrémités généralement hémisphériques au corps cylindrique mais pour effectuer le déchargement du catalyseur, il est nécessaire de scier chaque fois les dites extrémités pour retirer les cartouches et de les resouder après la phase de chargement du réacteur. L'opération est longue, délicate, soumise à chaque fois à une autorisation et un contrôle administratifs. Par ailleurs, le brevet US 4225562 enseigne de prévoir des compartiments parallélipipédiques disposés parallèlement à l'axe de l'enceinte et ayant tous la même section et le même volume. Le dispositif utilise au mieux la moitié de l'espace disponible. Outre la complexité mécanique et donc le coût important du dispositif, la standar- disation des compartiments de volume identique interdit l'adaptation du volume catalytique à la variation de la vitesse de réaction. De ce fait, le brevet ne peut s'appliquer qu'aux réacteurs soit à un seul étage cinéti- quement parlant soit réalisant des réactions dont la vitesse ne varie pas en fonction de la conversion c'est-à-dire à des réactions d'ordre zéro. En ce qui concerne les différentes variantes de réacteurs à cloisons radiales on peut signaler le dispositif enseigné par le brevet US 3898049, o la cartouche catalytique est divisée en plusieurs secteurs dans le sens longitudinal. Ces secteurs sont parcourus successivement par les fluides réactionnels, alternativement de haut en bas et de bas en haut suivant l'axe longitudinal de l'enceinte réactionnelle. Il est aisé de se rendre compte que le dispositif proposé n'est applicable que dans des 4 2609649 cas très particuliers o la longueur du parcours et, par voie de consé- quence, les pertes de charge ont peu d'importance car, par rapport à un réacteur axial de même hauteur, et à fortiori par rapport à un réacteur radial, le trajet du fluide est considérablement rallongé et proportionnel au nombre de sections que comporte la cartouche. Un des premiers objets de l'invention est donc de proposer un procédé et un réacteur multi-étagé, sous pression avec conditionnements thermiques intermédiaires extérieurs, qui ne présentent pas les inconvénients mentionnés ci-dessus. Notamment un objet de l'invention est de proposer un réacteur, peu coûteux qui soit de construction facile et d'une manipulation aisée pour le chargement et le déchargement du catalyseur. Un autre objet est la réalisation d'un réacteur o sensiblement tout le volume disponible peut être occupé par le catalyseur. Encore un autre objet de l'invention est de pouvoir assurer un meilleur contrôle de la répartition des vitesses du fluide à travers les lits catalytiques de façon à éviter les surchauffes locales, ce qui ne manquerait pas de désactiver le catalyseur et donc de diminuer sa durée d'utilisation et de perturber le degré d'avancement de la réaction. D'autres objets de l'invention et des avantages nouveaux apparaitront lors de la description ci-après. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques dans une zone réactionnelle comprenant au moins deux compartiments renfermant chacun, au moins en partie, au moins un catalyseur solide dans lequel on introduit un fluide réactionnel dans au moins un compartiment, on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit compartiment, on récupère un premier effluent réactionnel dudit compartiment, on échange de la chaleur à l'extérieur de la zone réactionnelle entre le premier effluent et un milieu d'échange de chaleur externe, on introduit ensuite ledit premier effluent ayant échangé de la chaleur dans au moins un compartiment subséquent, on fait circuler ledit premier effluent dans ledit compartiment subséquent et l'on récupère un second effluent 2609649 réactionnel dudit compartiment subséquent, ladite zone réactionnelle étant de forme allongée et comportant une enveloppe avec au moins une généra- trice, ladite enveloppe définissant une section fermée se situant dans un plan coupant ladite génératrice, le procédé étant caractérisé en ce qu'on fait circuler ledit fluide réactionnel ou ledit effluent réactionnel dans lesdits compartiments transversalement de façon sensiblement perpendicu- laire à ladite génératrice, lesdits compartiments étant de forme allongée suivant ladite génératrice et étanches, chacun desdits compartiments étant adjacent à un ou aux deux autres compartiments, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi mitoyenne ou commune soit sensiblement parallèle à ladite génératrice, soit sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice. Dans ces conditions le réacteur présente un bon compromis remplissage et niveau de perte de charges et de plus permet que le fluide ait des trajets réguliers dans le lit catalytique. Au lieu d'une paroi mitoyenne continuellement oblique, le réacteur peut comporter une paroi comprenant des sections décalées les unes par rapport aux autres dans la même direction, chacune d'elles étant parallèle à la génératrice, mais dont l'ensemble constitue l'équivalent d'une paroi oblique. Toutes ces sections de paroi sont reliées entre elles de façon à être étanches aux fluides. Cette caractéristique présente l'avantage de faire varier l'épaisseur du lit catalytique dans le réacteur pour améliorer la distribution du fluide dans la masse catalytique sur toute sa hauteur. La zone réactionnelle est avantageusement cylindrique à base circulaire. La longueur de chaque compartiment et de chaque paroi mitoyenne est sensiblement celle de la zone réactionnelle et la section en coupe des compartiments peut s'inscrire sensiblement dans la section de l'enveloppe. Lorsque la zone réactionnelle (section de l'enveloppe) est avantageu- sement circulaire, la section des compartiments peut s'inscrire dans le cercle défini par la section de l'enveloppe ou dans un cercle qui lui est coaxial. 6 2609649 Tous les compartiments sont hydrodynamiquement isolés et étanches de sorte qu'il n'y a aucune communication possible entre les divers compar- timents à l'intérieur de la zone réactionnelle par quelque paroi que ce soit. Le fluide ou l'effluent réactionnel pénètre habituellement dans un compartiment par une entrée connectée à une zone de distribution intérieure au compartiment et en sort après avoir traversé transver- salement tout le lit catalytique, par une issue connectée à une zone de collecte intérieure généralement située à l'opposé de la zone de distribution. Le nombre de compartiments et par conséquent d'échanges de chaleur inter- médiaires est variable suivant les cas d'espèces. La section et/ou le volume des compartiments peut être identique ou différent et est avanta- geusement déterminé en fonction des paramètres et des contraintes du procédé à réaliser, par exemple la vitesse de réaction qui est fonction du degré d'avancement de la conversion. L'invention concerne aussi le dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Plus généralement, il comprend: - un réacteur susceptible de contenir au moins un catalyseur, présentant une enveloppe substantiellement cylindrique parallèle à une droite génératrice et comportant une première extrémité et une seconde extrémité étanches, - au moins deux compartiments adjacents étanches contenus dans ledit réacteur, de forme allongée suivant ladite génératrice, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi mitoyenne ou commune soit sensiblement parallèle à ladite génératrice soit sensi- blement oblique par rapport à ladite génératrice, chaque compartiment comportant en outre au moins un moyen d'entrée du fluide réactionnel ou de l'effluent réactionnel dans ledit compartiment et au moins un moyen de sortie de l'effluent réactionnel qui a traversé ledit compartiment, lesdits moyens d'entrée et de sortie étant en communication avec l'ex- térieur du réacteur à travers ladite enveloppe, 7 2609649 - au moins un moyen de distribution dans chaque compartiment adapté à distribuer transversalement dans chaque compartiment le fluide réaction- ou l'effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice et relié audit moyen d'entrée, - au moins un moyen de collecte de l'effluent réactionnel de chaque com- partiment relié audit moyen de sortie dudit compartiment, et - au moins un moyen de transfert de chaleur interposé entre ledit moyen de sortie de l'effluent réactionnel d'un des compartiments et ledit moyen d'entrée de l'effluent réactionnel dans le compartiment subséquent. Un autre moyen de transfert ou d'échange de chaleur consiste selon un autre mode de réalisation, à procéder par mélange à l'aide de gaz et avantageu- sement de fluide ou d'effluent réactionnel frais et relativement froid, à un refroidissement de l'effluent à sa sortie d'au moins un compartiment et avant son envoi dans un compartiment suivant ce qui présente l'avantage de supprimer un ou plusieurs échangeurs. A cette fin, le réacteur présente généralement des moyens d'introduction de ce gaz pour réaliser cette trempe (ou "quench") ces moyens pouvant être à l'intérieur ou à l'ex- térieur du réacteur et de préférence à l'extérieur. La zone- réactionne]le ou enceinte du réacteur, de forme allongée, de préférence sensiblement cylindrique, est généralement divisée, dans le sens de la longueur, avantageusement suivant une direction sensiblement parallèle à la génératrice, en plusieurs compartiments, par des cloisons étanches, qui peuvent être reliées directement à l'enveloppe de l'enceinte. La longueur des cloisons étanches suivant la génératrice est généralement égale à la longueur du réacteur. Les compartiments ainsi définis, préalablement remplis de catalyseur solide, sont parcourus successivement par le fluide réactionnel qui est soit un gaz, soit un liquide soit un mélange gaz-liquide. Le fluide et de manière plus précise l'effluent réactionnel, après avoir partiellement réagi sur le lit catalytique d'un des compartiments, sort 8 2609649 de l'enceinte, traverse un appareil de transfert thermique qui le reconditionne à la température adéquate et repénètre dans l'enceinte pour passer sur l'étage catalytique suivant. Le volume de chaque compartiment est généralement ajusté de façon que dans chaque compartiment la variation de température entre l'entrée et la sortie de compartiment soit comprise entre environ 1 et 200 C et de préférence entre 5 et 150 C. Ce parcours du fluide engendre des pertes de charge et crée des différences de pression entre les compartiments mitoyens de l'enceinte. Ces écarts de pression dynamiques exercent sur les parois des compartiments, des contraintes mécaniques qui peuvent être considérables et qui peuvent résulter en des épaisseurs de métal difficilement acceptables. Les parois mitoyennes des différents compartiments peuvent être soit des panneaux plans supportés, verticaux ou obliques, soit des panneaux de forme courbe, auto-portante. Ils peuvent être avantageusement, sensi- blement parallèles à la génératrice de la zone réactionnelle. Lorsque les panneaux sont plans et supportés, de préférence les supports sont des tirants placés sensiblement perpendiculairement aux plans des panneaux et reliés d'une part à la cloison, d'autre part à la paroi de l'enceinte réactionnelle. Lorsque les panneaux sont de forme autoportante, de préférence, ils comportent soit des assemblages de t8les profilées, soit de secteurs cylindriques dont les génératrices sont sensiblement parallèles à la génératrice du réacteur et dont les bases sont soit des arcs de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois de préférence entre 0,5 et 50 fois celui de l'enceinte réactionnelle, soit des portions de courbes quadratiques telles que parabole, hyperbole ou ellipse. A l'intérieur des compartiments remplis d'éléments de catalyseur solide, le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel est introduit et réparti à travers la masse catalytique, au moyen de distributeurs constituant la zone de distribution. Les filets fluides ainsi formés, après avoir traversé le lit catalytique, 9 2609649 sont rassemblés et amenés vers la sortie grâce à des collecteurs généra- lement situés à l'opposé des distributeurs, qui constituent la zone de collecte. Les distributeurs et les collecteurs sont disposés de telle manière que le fluide réactionnel (et l'effluent) circule non pas dans le sens longitudinal de la zone réactionnelle, ce qui rallonge et augmente considérablement le parcours des fluides ainsi que les pertes de charge qui en résultent mais transversalement de façon perpendiculaire à l'axe du cylindre formant l'enceinte. Le parcours total du fluide à travers les lits catalytiques peut généralement rester inférieur à deux fois la longueur L, de tangente à tangente de l'enveloppe ou de la paroi cylin- drique de la zone réactionnelle, de préférence inférieur ou égal à une fois cette même longueur L. ( Voir fig 16 définie ci-dessous). A cet effet, les distributeurs et collecteurs peuvent être constitués par des tuyaux dont les sections sont soit des cercles, des secteurs de cercle, de polygone ou de plan soit encore des sections communément désignés sous le nom de "scallops". L'aire des sections peut varier le long de la génératrice en fonction du débit de fluide passant à son niveau. Les tuyaux peuvent être soit parallèles à la génératrice du réacteur soit obliques par rapport à cette génératrice. Les moyens d'entrée et de sortie du fluide ou de l'effluent réactionnels peuvent être disposes n'importe o sur chaque compartiment. Ils peuvent cependant être avantageusement situés de telle façon que les moyens d'entrée soient situés sensiblement au niveau d'une des deux extrémités du réacteur(ou du compartiment) et que les moyens de sortie soient situés sensiblement au niveau de l'autre extrémité. Selon ce mode de réalisation, la section des tuyaux de distribution à l'entrée dans le compartiment est avantageusement supérieure à celle du même tuyau de distribution à l'autre extrémité du compartiment en raison des débits plus importants de gaz au niveau de l'entrée et inversement la section du tuyau de collecte est 2 609649 avantageusement plus petite au niveau de cette entrée en raison des plus faibles débits de gaz collectés à ce même niveau, que celle du même tuyau de collecte à l'extrémité de sortie du compartiment. Cette disposition permet de maintenir une vitesse sensiblement constante de gaz en tout point du distributeur et du collecteur, ce qui permet aussi d'optimiser le remplissage en catalyseur du compartiment. Pour atteindre cet objectif, selon un mode de réalisation particulier, la paroi du distributeur et du collecteur peut comprendre sur les parties faisant face au lit catalytique soit au moins une section de distribution et de collecte (une grille par exemple) sensiblement parallèle à la géné- ratrice, soit au moins une section de distribution et de collecte sensi- blement oblique par rapport à ladite génératrice, chacune de ces sections de distribution et de collecte étant décalée dans la même direction, l'une par rapport à l'autre de façon que les fluides traversent une épaisseur de lit catalytique constante. Le nombre de distributeurs peut être supérieur ou inférieur au nombre de collecteurs. De préférence, le nombre de distributeurs est le même que le nombre de collecteurs, ce qui permet une bonne répartition du débit gazeux. Lorsque les distributeurs et collecteurs d'un compartiment sont en nombre réduit, égal ou inférieur à trois, ils peuvent être disposés contre la paroi de l'enceinte près des jonctions entre paroi de l'enceinte et parois mitoyennes. Cette solution est particulièrement intéressante pour traiter des débits faibles et est très simple de mise en oeuvre. La circulation du fluide et de l'effluent réactionnel est alors sensiblement parallèle aux parois mitoyennes. De préférence, lorsque les distributeurs ou collecteurs sont en nombre égal ou supérieur à quatre,ils sont répartis le long des parois mitoyennes et le cas échéant sur les parties de paroi de l'enceinte faisant face à ces mêmes parois mitoyennes. Cet agencement permet de traiter des débits importants de fluide et d'effluent réactionnels. Il im- pose une circulation du fluide et de l'effluent réactionnel de manière sen- siblement perpendiculaire aux parois étanches mitoyennes des compartiments. 11n. 2609649 Pour répartir ou collecter le fluide réactionnel, les distributeurs et collecteurs peuvent être, soit percés de trous, soit constitués par des grilles comprenant des ouvertures formées à partir de fils métalliques, soit croisés, soit parallèles et dont les profils peuvent être étudiés pour faciliter au maximum l'écoulement du fluide. Dans certains compartiments, le parcours moyen d'un filet fluide d'un distributeur à un collecteur, ou distance entre distributeur et collecteur peut être identique d'un distributeur à un autre, mais ce parcours moyen d'un filet fluide peut être variable d'un distributeur à un autre. De préférence, la section d'ouverture sur le lit catalytique du distributeur et du collecteur lui faisant face est variable en fonction de la longueur du parcours moyen reliant ces éléments c'est-à-dire à la distance distributeur-collecteur lui faisant face. Ces différentes caractéristiques ainsi que d'autres éléments faisant intégralement partie de l'invention sont décrits plus amplement dans la description qui suit. Suivant un mode de réalisation, le fluide réactionnel et les effluents peuvent circuler de façon sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne qui délimite deux compartiments adjacents, ce qui est avantageux lorsque les volumes de catalyseur dans les différents compartiments sont sensiblement du même ordre. Suivant un autre mode de réalisation du procédé, la circulation peut s'effectuer de façon sensiblement perpendiculaire à ladite paroi notam- ment quand les distributeurs ou collecteurs sont situés sur cette paroi. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux lorsque les volumes de catalyseur dans les différents compartiments sont très différents. La vitesse des fluides dans les compartiments est généralement comprise entre 1 et 200 m/s et de préférence comprise entre 5 m/s et 100 m/s et dépend bien entendu de la réaction et des conditions opératoires choisies. 12 2609649 La températures des fluides dans les divers compartiments est généra- lement comprise entre 100 et 800 C, de préférence entre 200 et 600 C. L'invention sera mieux comprise et les avantages apparaîtront nettement au vu des exemples et des différentes figures illustrant schématiquement l'appareil et le procédé à titre non limitatif, parmi lesquelles: - Les figures la, lb, lc et ld représentent des modes de réalisation différents du procédé et du réacteur selon l'invention, - Les figures 2, 3, 4, 5 et 6 montrent différents types de parois mitoyennes étanches, Les figures 7, 8, 9, 10, 11, 12 et 13 illustrent différents types de distributeurs et collecteurs et différents modes de circulation du fluide et de l'effluent réactionnel, - Les figures 14 et 15 représentent une coupe transversale partielle sensiblement au niveau de chaque extrémité du réacteur suivant AA et BB, et - La figure 16 représente une coupe longitudinale du réacteur. Dans les figures la, lb, lc, et Id, on a représenté les mêmes éléments du dispositif selon l'invention par les mêmes références suivies des lettres a, b, c et d. A titre d'exemple, dans l'application de l'appareil de l'invention à la synthèse du méthanol (figure la) un mélange comprenant principalement l'hydrogène et des oxydes de carbone est amené par le conduit d'entrée la sur le haut du réacteur 2a contenant du catalyseur du type de ceux décrits dans le livre "Applied Industrial Catalysis" (Volume 2, Chap 6, p226 et suivantes). Le réacteur 2a qui est un cylindre vertical comprenant une enveloppe 10 de section cylindrique et de base circulaire fermé aux deux bouts par des fonds ellipsoides ou de préférence par des fonds hémisphériques (30 et 31 13 2609649 fig 16) est partagé en trois compartiments sans communication interne, 201a, 202a et 203a, de volumes respectivement croissants V1 du réacteur 2a. Le catalyseur a été chargé par le fond supérieur du réacteur dans les divers compartiments. L'ensemble des sections en coupe des compartiments s'inscrit dans l'enveloppe 10 de base circulaire. Le fluide réactionnel, préalablement conditionné du point de vue de la pression à 8 MPa et du point de vue de la température aux alentours de 250 C est introduit dans le compartiment 201a de façon sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne par au moins un distributeur 20 percé d'ou- vertures 12 (fig 8) généralement dispersées autour de sa paroi externe faisant face au collecteur. Au contact du catalyseur 11 dans le compar- timent, l'hydrogène se combine avec les oxydes de carbone pour donner le méthanol selon les équations: CO + 2H2 CH3 OH (1) CO2 + 3H2 CH3 OH + H20 (2) Les réactions (1) et (2) sont exothermiques et au fur et à mesure que la conversion progresse, la température du fluide ou de l'effluent réaction- nel augmente. Lorsque l'élévation de la température de l'effluent réactionnel atteint à 60 C ce qui correspond à une présence d'environ 1 à 3 % volume de méthanol dans le gaz, celui-ci est prélevé de 201a par au moins un collecteur 21 percé d'ouvertures (fig 8)ou à grille 12 et amené par le conduit 3a situé dans la partie basse vers un moyen de transfert de chaleur 4a connu en soi, par exemple un réfrigérant extérieur, qui le ramène sensiblement à sa température initiale au moment de l'entrée dans 201a. Au lieu d'un échange thermique sur 4a, on peut effectuer une trempe grâce à des moyens d'introduction 4f d'au moins une partie du fluide réactionnel ou de l'effluent froid sur le conduit amenant l'effluent vers le compartiment suivant. 14 2609649 Du réfrigérant 4a qui peut être, soit un aéroréfrigérant, soit unrécupérateur calorifique préchauffant par exemple tout ou partie de la charge ou produisant de l'eau chaude ou de la vapeur d'eau sous pression, le mélange gazeux est ramené par le conduit 5a sur le haut du réacteur 2a o il est introduit par au moins un distributeur 22 dans le compartiment 202a symétriquement opposé au compartiment 201a. Lorsque, du fait de la réaction, la température du gaz est à nouveau relevée de 20 à 60 C par rapport à sa température d'entrée, l'effluent réactionnel est à nouveau soutiré par au moins un collecteur 23 dans la partie basse du réacteur, amené par le conduit 6a, sur le réfrigérant 7a qui le reconditionne, à nouveau, à la température optimale initiale. De 7a, le fluide emprunte le conduit 8a à la partie supérieure du réacteur pour parvenir au compartiment 203a du réacteur 2a par au moins un distributeur 24. A la sortie de 203a, le mélange qui contient finalement entre 2 à 12 % en volumes de méthanol est livré par le collecteur 25 et par le conduit 9a dans la partie basse du réacteur à l'unité de condensation et de purifi- cation de l'alcool synthétisé. Suivant cette figure la, on fait circuler le fluide et l'effluent réac- tionnel transversalement de façon sensiblement perpendiculaire à la génératrice du réacteur et de façon parallèle à la paroi mitoyenne. Les compartiments 201a, 202a, 203a peuvent être disposés côte à c8te, avec le compartiment 202a occupant la position centrale. Cet ordre mini- mise les efforts de contrainte exercés par les différences de pression sur les parois mitoyennes 210a, 211a. Une disposition préférée est que le dernier compartiment 203a (figla) occupe une position centrale par rapport aux deux premiers 201a et 202a. Des études comparatives ont montré en effet que c'est cette disposition qui est la plus favorable au point de vue de l'optimisation de l'espace utile disponible. 2 2609649 Dans la description ci-dessus (fig la), le réacteur 2a est disposé de façon verticale. Lorsque les conditions locales l'imposent, par exemple, lorsque le sol est spongieux et peu résistant, le réacteur 2 peut être disposé horizontalement suivant un autre mode de réalisation comme l'indique la figure lb. Dans cette alternative, de préférence, les conduits lb, 3b, 5b, 6b, 8b et 9b sont placés de telle sorte que la circulation du fluide réactionnel se fait de manière sensiblement parallèle à la paroi mitoyenne et de haut en bas, ce qui évite les dangers de déstabilisation des lits catalytiques par soufflage des grains de catalyseur. Sur la figure lc illustrant un autre mode de réalisation, on a représenté un système réactionnel destiné au rêformage catalytique des essences, qui est endothermique. Le schéma illustre en même temps un exemple o le fluide et l'effluent réactionnels circulent perpendiculairement aux parois 210c, 211c, dans les compartiments 201 c et 202 c, et o ils circulent parallèlement à ces mêmes parois dans le compartiment 203c. Dans le circuit lc, circulent des vapeurs de naphta ainsi que de l'hydrogène recyclé. Le mélange de gaz et de vapeur de naphta est préalablement conditionné sous environ 0,5 à 3 MPa à environ 500 à 530 C. Dans le compartiment 201 c du réacteur 2c, le catalyseur de réformage qui peut être du platine déposé sur support acide et dopé par divers autres métaux nobles, comme par exemple le rhénium, fait subir au naphta essen- tiellement des réactions de déshydrogénation qui abaissent fortement la température du fluide réactionnel, jusqu'aux alentours de 450 - 480 C. Ce fluide est alors extrait de 201c pour venir par le conduit 3c sur le four extérieur 4c, connu en soi, qui le ramène à nouveau aux alentours de 500 C. Le fluide est ensuite envoyé par le conduit 5c sur le compartiment 202c. Dans le compartiment 202c, aux réactions de déhydrogénation, viennent s'ajouter des réactions de réarrangement de la molécule et l'abaissement de la température est beaucoup moins important. 16 2609649 Lorsque cet abaissement atteint autour de 10 à 30 C, le fluide est sorti du deuxième compartiment 202 c et réchauffé à nouveau aux alentours de 500 C dans le four 7c. Le troisième compartiment 203 c est pratiquement isotherme. En effet, aux réactions de déshydrogènation et de réarrangement moléculaires sont venues s'ajouter des réactions d'hydrogénation qui sont exothermiques et dont la chaleur de réaction compense pratiquement celle du réformage proprement dit. Les procédés de l'invention selon les figures la, lb et lc s'appliquent aux réacteurs dont les différents compartiments peuvent être connectés en série de façon à constituer une succession d'étages au sens cinétique du mot. Ils s'appliquent également aux réacteurs multi- étagés dont certains compartiments peuvent être connectés en parallèle (figure ld) pour former ensemble soit le premier soit le dernier étage réactionnel. Ce mode de réalisation particulier peut tre avantageux dans certains cas, notamment en synthèse de l'ammoniac. En effet, on sait que l'on peut opérer actuellement cette synthèse sous des conditions relativement douces (pression autour de 10}Sa et température autour de 400 C) et que sous ces conditions, il n'est plus nécessaire de prévoir une double enveloppe pour refroidir la paroi * extérieure de l'enceinte réactionnelle. Par contre, il se pose toujours pour ces réacteurs à paroi non refroidie dits "réacteurs à paroi chaude" le problème des pertes de charge dues au grand débit volumique des gaz à travers le lit catalytique. Le fait de pouvoir diviser le débit du gaz par deux aux endroits critiques permet de contourner cette difficulté. Sur la figure ld, on a représenté le schéma d'un réacteur pour synthèse d'ammoniac, réalisé selon le procédé de l'invention. Un mélange de gaz de synthèse contenant environ 25 % d'azote, 75 % d'hydrogène, des traces d'ammoniac et d'argon ( 17 2609649 cylindre formant volume réactionnel. Grâce à cette mise en parallèle, le volume du premier étage catalytique, bien que faible par rapport au débit volumique du gaz de synthèse, n'offre finalement que peu de résistance au passage gazeux. A la sortie des compartiments en parallèle 201 dl et 202 d2, le gaz de synthèse contient environ 4 à 7 % d'ammoniac et sa température s'est élevée d'environ 40 à 60 C. Par les conduits 3dl et 3d2 les débits de gaz aboutissent au conduit 3d qui débouche sur l'échangeur récupérateur de chaleur 4d. A la sortie de l'échangeur 4d, les gaz refroidis à la température op- timale d'environ 350-400 C sont amenés par le conduit 5 d sur le com- partiment central 202 d du réacteur 2d. Les gaz effluents du réacteur 2d, qui contiennent environ 8 à 14 % en vo- lumes d'ammoniac et qui se trouvent approximativement à 400-450 et sous environ 10 MPa, sont envoyés par le conduit 6d à l'unité de conditionnement et de récupération d'ammoniac située en aval de la section réactionnelle. Dans les réacteurs ainsi décrits,(fig la, lb, lc) les cloisons de séparation 210-211, si elles sont déchargées du poids du catalyseur qui repose directement sur la paroi de l'enceinte, ont cependant à résister en général à la poussée due à la différence de pression entre compartiments mitoyens 201-203 d'une part, 203-202 d'autre part. Ces différences de pression qui sont dues à la perte de charge à travers les lits catalytiques et les appareils de transfert thermiques sont de l'ordre de 0,1 à 0,4 MPa et peuvent même atteindre lMPa dans le cas o interviennent des fours de réchauffage comme avec le réformage par exemple. Dans l'exemple du réacteur pour synthèse du méthanol représenté par la figure la, la paroi 210a qui a par exemple 3200 mn de large et 20 mm d'épaisseur est prévue pour résister à une différence de pression de 0,3 MPa. 18 2609649 Lorsqu'on emploie un système de supportage parallèle au plan de cette paroi on peut utiliser des poutrelles du type HEM 400 réparties par exemple tous les 500 mm (figure 2). Avec un système de supportage perpendiculaire, on peut utiliser par exemple, des tirants de 25 mm de diamètre, disposés selon un maillage carré de 500 mm de côté, les tirants étant reliés d'une part à la cloison 210, d'autre part à la paroi de l'enceinte réactionnelle 10 (figure 3). Lorsqu'on adopte une forme autoportante, on peut employer des profilés du type indiqué sur la figure 4 et dont la hauteur peut tre de 300 mm et le pas de 395 mm. Les figures 5 et 6 représentent les formes autoportantes préférées de l'invention avec convexité et concavité orientés vers les compartiments 201 et 202. La combinaison de ces diverses formes peut aussi se rencontrer. Les parois 210, 211 sont des secteurs de cylindre dont les génératrices sont sensiblement parallèles à la génératrice de l'enceinte réactionnelle et dont les bases sont des arcs de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois, de préférence entre 0,5 et 50 fois, celui de l'enceinte réactionnelle. Dans les réacteurs selon l'invention, les fluides réactionnels circulent transversalement de façon perpendiculaire à la génératrice de l'enceinte. A cet effet, les distributeurs 20, 22, 24 et collecteurs 21, 23, 25 sont constitués de préférence par des tuyaux sensiblement parallèles à cette génératrice, qui présentent des ouvertures 12 généralement dispersées autour de leurs parois en direction du lit catalytique. De préférence, la section des tuyaux de distribution 20, 22, 24 et/ou collecte 21, 23, 25 peut adopter une des formes représentées sur les figures, soit une section circulaire (fig 7), soit un secteur formé à l'endroit de la jonction entre la paroi réactionnelle et la paroi de séparation mitoyenne et fermé par un plan (fig 8) ou par un morceau de 19 2609649 cylindre à base circulaire (Fig 9); la circulation des fluides s'effectue alors de façon sensiblement parallèle aux parois mitoyennes. Lorsque la section totale des distributeurs ou celle des collecteurs représente plus que 10 %, de préférence, plus que 20 Z de celle réservée au catalyseur, les distributeurs 20, 22, 24 et collecteurs 21, 23, 25 sont de préférence réalisés en plusieurs tuyaux (fig 10, 11 et 12) sensiblement parallèles et répartis le long de la paroi de séparation 210 mitoyenne et le cas échéant le long de la partie de paroi de l'en- ceinte réactionnelle lui faisant face 211; la circulation s'effectue alors sensiblement perpendiculairement aux parois mitoyennes. Ces différents tuyaux de distribution 20a, 20b, 20c... du premier compartiment traversé, 22a, 22b, 22c,... du deuxième compartiment traversé et 24a, 24b, 24c du troisième compartiment traversé ainsi que les différents tuyaux de collecte 21a, 21b, 21c..., 23a, 23b, 23c..., 25 a, 25 b, 25c respectivement du premier, deuxième et troisième compartiment peuvent avoir la forme de secteurs de cercle (Fig 10) ou de polygones par exemple de triangle (fig 12), de carré ou rectangle (fig 11) . Cette mime figure 11 illustre le cas o le nombre de distributeurs 24 est inférieur au nombre de collecteurs 25... On aurait pu tout aussi bien réaliser un réacteur o le nombre de collecteurs est inférieur au nombre de distributeurs. La figure 13 représente un autre mode de réalisation des distributeurs et collecteurs soit en arc de cercle 20, 23 contre l'enveloppe, soit plans 21, 22, 24, 25 contre les parois mitoyennes 210 et 211; Selon ces divers modes de réalisation, une plus grande section des ouvertures 12 compense le nombre plus réduit de distributeurs ou de collecteurs. Les ouvertures 12 pour l'introduction et la collecte des fluides peuvent avoir une forme quelconque, circulaire par exemple, et elles ont avanta- geusement leur aire proportionnelle au parcours moyen correspondant à chaque couple distributeur-collecteur de façon à minimiser les passages préférentiels des fluides gazeux. 2609649 Comme le montrent les figures 14, 15 et 16, illustrant un mode de réalisation des moyens de distribution et de collecte, le conduit la de la figure la est sensiblement situé au niveau de l'une des extrémités du réacteur ou du premier compartiment 201a tandis que le conduit 3a de sortie est sensiblement situé au niveau de l'autre extrémité 31 du réacteur ou du premier compartiment. La section du tuyau de distribution, par exemple 20, dans le compartiment 201a au niveau de l'extrémité 30 (fig 14 coupe AA) est supérieure à la section de distribution 20 au niveau de l'extrémité 31 (fig 15 coupe BB) tandis que la section du tuyau de col- lecte 21 au niveau de l'extrémité 30 est inférieure à celle du tuyau de collecte 21 au niveau de l'extrémité 31. Il en est de même pour les sections des autres tuyaux de distribution 22, 24 et de collecte 23, 25 dans les autres compartiments (fig 14, 15). Selon la figure 16 illustrant de manière plus particulière ce mode de réalisation, les parois du distri- buteurs 20 et du collecteur 21 faisant face au lit catalytique peuvent comprendre des sections (grilles à trous 12 par exemple) sensiblement pa- rallèles à la génératrice qui sont décalées les uns par rapport aux autres dans la même direction de sorte que l'épaisseur du lit traversé par les fluides est la même tout le long du réacteur et que les dites parois sont globalement obliques par rapport à la génératrice. Les opérations de chargement du catalyseur peuvent s'effectuer généra- lement par au moins une ouverture 32 sur le fond supérieur du réacteur et de préférence par au moins une ouverture par compartiment. Dans le cas de réacteurs horizontaux à parois mitoyennes verticales 210b et 21lb (figure lb), le chargement peut s'effectuer par des ouvertures généralement disposées sur l'enveloppe du réacteur au droit de chaque compartiment. Le déchargement s'effectue généralement par le bas par au moins une ou- verture d'évacuation 33 et de préférence par au moins une ouverture dans chaque compartiment. Ces opérations de chargement et de déchargement sont faciles à réaliser et n'immobilisent pas longtemps le réacteur. Les parois du réacteur (celles de l'envelbppe et/ou les parois mitoyennes) peuvent être isolées thermiquement. On peut introduire un fluide intermé- 21 2609649 diaire, de chauffage ou de refroidissement qui peut éventuellement cir- culer dans les cloisons notamment dans les parois mitoyennes de compar- timents adjacents. Dans les figures ci-dessus, on a seulement représenté un réacteur à trois compartiments et deux moyens de transfert thermique pour une raison de clarté. Il est évident que l'on peut construire selon l'invention un réacteur avec une pluralité de compartiments par exemple de 3 à 10 et de moyens de transfert thermique intermédiaires. 22 2609649 REVENDICATIONS l.Procédé pour effectuer sous pression des réactions chimiques dans une zone réactionnelle comprenant au moins deux compartiments renfermant chacun au moins en partie au moins un catalyseur solide dans lequel on introduit un fluide réactionnel dans au moins un compartiment, on fait circuler ledit fluide réactionnel dans ledit compartiment, on récupère un premier effluent réactionnel dudit compartiment, on échange de la chaleur à l'extérieur de la zone réactionnelle entre le premier effluent et un milieu d'échange de chaleur externe, on introduit ensuite ledit premier effluent ayant échangé de la chaleur dans au moins un compartiment subséquent, on fait circuler ledit premier effluent dans ledit compartiment subséquent et l'on récupère un second effluent réactionnel dudit compar- timent subséquent, ladite zone réactionnelle étant de forme allongée et comportant une enveloppe avec au moins une génératrice, ladite enveloppe définissant une section fermée se situant dans un plan coupant ladite génératrice, le procédé étant caractérisé en ce qu'on fait circuler ledit fluide réactionnel ou ledit effluent réactionnel dans lesdits compartiments transversalement de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice, les dits compartiments étant de forme allongée suivant ladite génératrice et étanches, chacun desdits compartiments étant adjacent à un ou deux autres compartiments, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi commune ou mitoyenne soit sensiblement parallèle à ladite génératrice, soit sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice. 2. Procédé selon les revendications 1 dans lequel la zone réactionnelle est cylindrique à base de section ciculaire. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel on introduit le fluide réactionnel dans le premier compartiment et l'effluent réactionnel à l'exception du dernier dans le ou les autres compartiments par au moins une zone de distribution et on récupère le ou les effluents réactionnels par au moins une zone de collecte après que l'on ait fait circuler ledit fluide ou lesdits effluents à travers le catalyseur. 23 2609649 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3 dans lequel on échange de la chaleur en procédant à un mélange desdits effluents réactionnels avec du gaz relativement froid. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 dans lequel on fait circuler ledit fluide et ledit effluent dans lesdits compartiments de façon que le parcours total dans la zone réactionnelle soit inférieur à deux fois la longueur L de ladite zone réactionnelle. 6. Procédé selon l'un quelconque des revendications 1 à 5 dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et l'effluent réactionnel de façon sensiblement parallèle à la dite paroi mitoyenne. 7. Procédé selon l'un quelconque des revendication 1 à 5 dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et l'effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite paroi mitoyenne. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la zone réactionnelle est horizontale. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 dans lequel la zone réactionnelle est verticale. 10. Procédé selon la revendication 8 dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et l'effluent réactionnel de haut en bas dans lesdits compartiments. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel la zone réactionnelle comprend au moins trois compartiments et dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel en parallèle dans deux compartiments. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10 dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel puis l'effluent réactionnel dans une succession de compartiments de volume de plus en plus grand. 24 2609649 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à' 10 et 12 dans lequel on fait circuler le fluide réactionnel et/ou l'effluent réaction- nel dans chacun des compartiments reliés en série. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications I à 13 dans lequel.la vitesse des gaz est comprise entre lm/s et 200/ms. 15. Appareil pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 14 caractérisé en ce qu'il comprend: - un réacteur (2) susceptible de contenir au moins un catalyseur, présentant une enveloppe (10) substantiellement cylindrique définie par au moins une génératrice et comportant une première extrémité (30) et une seconde extrémité étanches (31), - au moins deux compartiments (201,203) adjacents étanches, contenus dans ledit réacteur, de forme allongée suivant ladite génératrice, chaque groupe de deux compartiments adjacents comportant une paroi (210) mito- yenne ou commune soit sensiblement parallèle à ladite génératrice, soit sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice, chaque compartiment comportant en outre au moins un moyen d'entrée (1) du fluide réactionnel ou de l'effluent réactionnel dans ledit compartiment et au moins un moyen de sortie (3) de l'effluent réactionnel qui a traversé ledit compartiment, lesdits moyens d'entrée et de sortie étant en communication avec l'ex- térieur du réacteur à travers ladite enveloppe (10), - au moins un moyen de distribution (20) dans chaque compartiment adapté à distribuer transversalement dans chaque compartiment le fluide réactionnel ou l'effluent réactionnel de façon sensiblement perpendiculaire à ladite génératrice et relié audit moyen d'entrée, - au moins un moyen de collecte (21) de l'effluent réactionnel de chaque compartiment relié audit moyen de sortie dudit compartiment, et, - au moins un moyen de transfert de chaleur (4) interposé ente ledit moyen de sortie (3) de l'effluent réactionnel d'un des compartiments et le moyen d'entrée (8) de l'effluent réactionnel dans le compartiment suivant (203), 2609649 16. Appareil selon la revendication 15-dans lequel lesdits compartiments présentent des sections en coupes qui s'inscrivent dans l'enveloppe substantiellement cylindrique du réacteur. 17. Appareil selon l'une des revendications 15 et 16 dans lequel l'enveloppe (10) du réacteur a une base de section circulaire. 18. Appareil selon l'une des revendications 15 à 17 dans lequel ladite paroi mitoyenne (210) comprend des panneaux plans supportés. 19. Appareil selon l'une des revendications 15 à 17 dans lequel ladite paroi mitoyenne (210) comprend des panneaux de forme courbe autoportante. 20. Appareil selon la revendication 19 dans lequel les panneaux de forme courbe autoportante présentent une base soit en arc de cercle dont le rayon est compris entre 0,1 et 100 fois celui du réacteur soit en portion de courbes quadratiques. 21. Appareil selon l'une quelconque des revendications 15 à 20 dans lequel ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte sont disposés de façon sensiblement parallèle à la dite génératrice, dans chaque compartiment. 22. Appareil selon l'une des revendications 15 à 21 dans lequel lesdits moyens d'entrée (1) et de sortie (3) sont respectivement situés sensi- blement au niveau de la première extrémité (30) et de la seconde extré- mité (31) du réacteur, caractérisé en ce que la section du moyen de distribution (20 fig 14) au niveau de ladite première extrémité est supé- rieure à la section du moyen de distribution, (20 fig 15) au niveau de la seconde extrémité et en ce que la section du moyen de collecte (21 fig 14) au niveau de la première extrémité est inférieure à celle du moyen de collecte (21 fig 15) au niveau de la seconde extrémité. 23. Appareil selon l'une des revendications 22 dans lequel lesdits moyens de distribution et de collecte comprennent soit au moins une 26 2609649 section de distribution et de collecte sensiblement parallèle à ladite génératrice soit au moins une section de distribution ou de collecte sensiblement oblique par rapport à ladite génératrice, chacune de ces sections étant décalée l'une par rapport à l'autre dans la mime direction tout le long du réacteur. 24. Appareil selon l'une des revendications 15 à 23 dans lequel ledit moyen de distribution (20) et ledit moyen de collecte (21) comportent une pluralité d'ouvertures (12) disposées le long desdits moyens et dont les sections respectives sont sensiblement proportionnelles à la distance entre ledit moyen de distribution et ledit moyen de collecte. 25. Appareil selon l'une des revendications 15 à 24 dans lequel le réacteur est horizontal et comporte au moins une paroi mitoyenne (210 b, fig lb) sensiblement verticale. 26. Appareil selon l'une des revendications 15 à 25 comportant des moyens d'introduction (4f) de gaz froids disposés à la sortie de l'effluent réactionnel d'un compartiment avant son entrée dans le compartiment subséquent. 27. Utilisation du procédé selon l'une des revendications 1 à 14 ou de l'appareil selon l'une des revendications 15 à 26 pour la synthèse de l'ammoniac à partir d'hydrogène et d'azote ou pour la synthèse du méthanol ou d'alcools homologues supérieurs à partir d'hydrogène et d'oxydes de carbone ou pour le réformage catalytique des essences.