Brevet FR2628092A1 — publié le 19890908

RÉPUBLIQUE FRAN AISE N de publication: 2 628 092 (à n'utiliser que pour les INSTITUT NATIONAL commandes de reproduction) DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE * LAPRORIÉTÉINDUSRIELL N d'enregistrement national 89 00948 PARIS Int Cl4: C 01 B 7/01; F22 B 1/00. @ DEMANDE DE BREVET D'INVENTION A1 Date de dépôt: 26 janvier 1989. ( Demandeur(s): Société dite: SIGRI GMBH. - DE. Q Priorité: DE, 5 mars 1988, n P 38 07 264.5. ) Inventeur(s): Eduard Gohl; Johann -Muller; Alois Spa- derna. Y Date de la mise à disposition du public de la demande: BOPI "Brevets " n 36 du 8 septembre 1989. ) Références à d'autres documents nationaux appa- rentés Titulaire(s) * Mandataire(s): Cabinet Herrburger. ( Procédé et dispositif pour fabriquer de la vapeur saturée lors de la synthèse d'acide chlorhydrique gazeux. - a) Procédé et dispositif pour fabriquer de la vapeur satu- -.... re lors de la synthèse d'acide chlorhydrique gazeux. b) Procédé caractérisé en ce que le fluide caloporteur circule entre un échangeur de chaleur qui forme la paroi du segment /,_, médian 4 du four et un générateur de vapeur 7 pour être réchauffé à une température comprise entre 170 et 230 "C et générer dans le générateur de vapeur 7, de la vapeur saturée à une pression d'au moins 7 bars. c) L'invention concerne un procédé et un dispositif pour fabriquer de la vapeur saturée lors de la synthèse d'acide \ chlorhydrique gazeux. N on O0 saturée lors de la synthèse d'acide chlorhydrique ga- zeux " La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de fa- brication de vapeur saturée lors de la combustion de chlore et d'hydrogène pour obtenir de l'acide chlorhy- drique gazeux encore appelé gaz chlorhydrique dans un four de synthèse allongé formé de plusieurs segments, par échange de chaleur entre le. produit de combustion et un moyen caloporteur. Pour la synthèse de l'acide chlorhydrique gazeux à partir des éléments ou encore à partir d'hy- drore de carbone chloré en mélange avec du chlore, on brûle les mélanges de réaction dans un four essentiel- lement cylindrique creux, ce qui engendre des quanti- tés considérables de chaleur (sensiblement 92 kJ/mol HCL). L'acide chlorhydrique gazeux ainsi formé est re- froidi pour être, de manière générale, absorbé dans l'eau dans un absorbeur en aval. Le four servant à faire la synthèse est principalement constitué de gra- phite. Pour obtenir et utiliser la chaleur dégagée par la synthèse d'acide chlorhydrique gazeux, on connaît plusieurs procédés comme par exemple le refroidisse- ment indirect de l'acide chlorhydrique gazeux par échange de chaleur avec un circuit d'eau (DE 857 343). Dans ce cas, du fait de la faible élévation de tempé- rature, l'utilisation de la chaleur se limite prati- quement à une température de 55'C. Selon un autre procédé, il est-connu de re- froidir l'acide chlorhydrique gazeux par un premier échange de chaleur dans un circuit d'eau pour arriver à environ 200 C et de récupérer par un second échange de chaleur une partie de la chaleur d'absorption et au moins une partie de l'eau réchauffée par échange de chaleur avec le premier circuit par détente à vapori- ser (DE 33 13 761). On obtient alors de la vapeur à une température de l'ordre de 134C et une pression de vapeur d'environ 3,5 bars qui peut s'utiliser indus- triellement par exemple comme vapeur utile. Le dispo- sitif utilisé pour la mise en oeuvre du procédé et en particulier l'adaptation des quantités de chaleur ob- tenues en deux endroits complique toutefois l'adapta- tion aux états de fonctionnement et aux variations al- ternés de la demande calorifique. La présente invention a pour but dans un procédé du type ci-dessus, en utilisant la chaleur dé- gagée par la synthèse de l'acide chlorhydrique gazeux, d'obtenir de la vapeur utile dans un procédé au cours d'une seule phase de procédé. L'invention a également pour but de créer un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Le problème est résolu selon l'invention en ce qu'on fait circuler un moyen caloporteur entre un échangeur de chaleur qui forme la paroi de la section médiane du four et un générateur de vapeur, moyen qui est réchauffé à une température comprise entre 170 et 230 C, et dans un générateur de vapeur, on génère de la vapeur saturée à une pression d'au moins 7 bars. Comme moyen caloporteur, on utilise les huiles thermi- ques du commerce mais également aussi de l'eau. Le principal progrès par rapport aux procé- dés connus réside dans le fait que la chaleur est ré- cupérée directement du four de synthèse à un niveau de température relativement élevé. Les fours de synthèse connus sont principalement revêtus de briques de gra- phite imprégnées de résine synthétique, car sans une telle imprégnation, la garniture de graphite serait perméable aux produits de réaction. Des briques de graphite imprégnées de résine synthétique ne résistent toutefois qu'à des températures allant jusqu'à 160 C et doivent être refroidies jusqu'à cette température, par exemple par de l'eau qui circule dans le volume annulaire compris entre la garniture de graphite et une enveloppe en acier entourant la garniture (DE 98 493). Or dans ces conditions, on ne peut garan- tir le refroidissement de la garniture de graphite qu'à des températures d'eau relativement basses qui ne suffisent pas pour générer de la vapeur saturée. Selon l'invention, la garniture du four de synthèse avec des briques de graphite ne résistant qu'à des températures relativement basses est limitée aux parties du four dans lesquelles on risque la cor- rosion des matériaux métalliques par suite de la con- densation des produits de combustion. La garniture en briques de graphite ne concerne ainsi que le segment supérieur et le segment inférieur ou une partie du four de synthèse. Le segment médian est en métal, en particu- lier en acier, et il contient les tubes qui font par- tie d'un circuit fermé traversé par le fluide calopor- teur. Ce segment du four de synthèse peut être chauffé sans risquer d'être endommagé thermiquement à une tem- pérature beaucoup plus élevée qu'un four ou segment de four revêtu de graphite. Le fluide caloporteur est chauffé dans Ce segment du four de synthèse de manière correspondante, à un niveau de température plus élevé qui permet de fabriquer de la vapeur utile à des pres- sions d'au moins 7 bars. Selon un mode de réalisation particulier, les tubes traversés par le fluide calo- porteur se trouvent contre la..paroi intérieure du seg- ment médian du four de synthèse ou encore ces tubes forment eux-mêmes au moins une partie de la paroi du four. Il est avantageux que la paroi soit constituée par des éléments de tube soudés les uns aux autres. Selon un autre mode de réalisation, la partie centrale du four est formée d'éléments de double-enveloppe, concentriques, dont l'enveloppe intérieure est de for- me ondulée pour améliorer l'échange de chaleur. Dans ce dispositif, le fluide caloporteur traverse l'inter- valle annulaire des surfaces-enveloppes garni avanta- geusement de tôles déflectrices ou analogues. Lorsque le four de synthèse fonctionne, l'élévation de température de la section médiane ré- sultant en particulier du rayonnement de la flamme très chaude du brûleur est tellement importante qu'il ne peut pas y avoir de dépôt de condensat déclenchant la corrosion sur sa paroi. Par contre, cela n'est pas exclu sur la paroi du segment supérieur et du segment inférieur, si bien qu'il est nécessaire de prévoir une garniture en briques de graphite. Le condensat peut se déposer dans ces segments en particulier lors du démarrage du four et le segment supérieur garni de briques de graphite est de ce fait de préférence muni d'un collet annulaire qui protège la zone médiane con- tre une éventuelle chute ou coulée de condensat. En d'autres termes, sur un plan général, suivant une caractéristique de l'invention, le fluide. caloporteur circule entre un échangeur de chaleur qui forme la paroi du segment médian du four et un généra- teur de vapeur pour être réchauffé à une température comprise entre 170 et 230C et générer dans le généra- teur de vapeur, de la vapeur saturée à une pression d'au moins 7 bars. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le fluide caloporteur est. de l'eau. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le segment inférieur et le segment supérieur du four de synthèse sont garnis de graphite, le seg- ment médian est un segment en tubes métalliques qui appartiennent au circuit parcouru par le fluide calo- porteur. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, les tubes forment la paroi interne du segment médian du four de synthèse. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, la paroi intérieure du segment médiane est constituée par des faisceaux de tubes soudés entre eux. Suivant une autre caractéristique de l'in- vention, le segment médian du four de synthèse est formé de double tube concentrique. Enfin suivant une autre caractéristique de l'invention, le segment supérieur du four comporte une zone annulaire en saillie par rapport au segment mé- dian. La présente invention sera explicitée ci- après à titre d'exemple à l'aide du dessin, représen- tant dans l'unique figure, le schéma d'un mode de ré- alisation d'un dispositif pour fabriquer de la vapeur saturée lors de la synthèse d'acide chlorhydrique ga- zeux. Le dispositif pour la mise en oeuvre du pro- cédé se compose du four de synthèse 1 dont le segment inférieur 2 et le segment supérieur 3 sont tous deux garnis de briques en graphite et sont munis d'un re- froidissement par ruissellement non représenté au des- sin. Le segment -central ou médian 4 en acier est un échangeur de chaleur constitué par des faisceaux de tubes soudés les uns aux autres. Dans le segment infé- rieur 2 du four, on a le brûleur 5 dans lequel on brû- le de chlore et l'hydrogène. L'acide chlorhydrique ga- zeux ainsi formé est extrait par le segment supérieur 3 du four de synthèse pour être transformé par exemple en acide chlorhydrique aqueux. Les segments 2, 3 et 4 du four de synthèse sont entourés par l'enveloppe 8. L'eau de refroidissement du segment central 4 du four de synthèse en forme d'échangeur de chaleur passe dans un circuit fermé comprenant le générateur de vapeur 7 et la pompe de circulation 6. A la sortie du segment 4 du four de synthèse, la température de l'eau de refroidissement est comprise entre 170 et 230 C pour une pression comprise entre 9 et 27 bars. Dans un four de synthèse de puissance moyenne, la cir- culation correspond à un débit de l'ordre de 600 m3/h. REVENDICATIONS 1') Procédé de fabrication de vapeur saturée en annexe à la combustion de chlore et d'hydrogène pour former de l'acide chlorhydrique gazeux dans un four de synthèse (1) allongé formé de plusieurs seg- ments, par échangeur de chaleur entre le produit de combustion et un fluide caloporteur, procédé caracté- risé en ce que le fluide caloporteur circule entre un échangeur de chaleur qui forme la paroi du segment mé- dian (4) du four et un générateur de vapeur (7) pour étre réchauffé à une température comprise entre 170 et 230'C et générer dans le générateur de vapeur, de la vapeur saturée à une pression d'au moins 7 bars. 2') Procédé selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le fluide caloporteur est de l'eau. 3') Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le segment inférieur (2) et le segment supérieur (3) du four de synthèse sont garnis de graphite, le segment médian (4) est un segment en tubes métalliques qui appartiennent au circuit parcouru par le fluide caloporteur. 4') Dispositif selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que les tubes forment la paroi interne du segment médian (4) du four de synthèse. ') Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la paroi intérieure du seg- ment médiane est constituée par des faisceaux de tubes soudés entre eux. 6*) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que le segment médian (4) du four de synthèse est formé de double tube concentrique. 7') Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le segment supérieur (3) du four comporte une zone annulaire en saillie par rapport au segment médian. P HCI - gazeux vapeur saturée 1. -1 \E /, __ v_ eu sa-- eau chaud, sous pression X r- - - - - - 4z eau froide Et_ _tr_ 2. eau c. d'alimentation o 1 PL/,.C2o