Brevet FR2660875A1 — publié le 19911018

La présente invention concerne un Convertisseur catalytique, tubulaire et pressurisé d'hydrocarbures qui peut être utilisé dans l'industrie chimique, la pétrochimie, la métallurgie et dans d'autres branches industrielles liées à la production de l'ammoniac, du méthanol, de l'hydrogène. On connatt bien le convertisseur catalytique, tubulaire et pressurisé d'hydrocarbures constitué d'une enveloppe cylindrique à l'intérieur de laquelle sont disposés des tubes de réaction verticaux dont les extrémités sont raccordées aux dispositifs d'arrivée et d'évacuation des gaz par des "queues de cochon" de compensation (brevet anglais N" 1093943). Le défaut de ce convertisseur bien connu réside principalement dans le fait qu'il est nécessaire de compenser à l'aide des "queues de cochon" la dilatation des tubes de réaction sous l'effet de la température, ce qui peut représenter, dans la pratique, un allongement de 200 mm. D'autre part, les "queues de cochon" ne sont pas accessibles, ce qui empêche de procéder à leur remplacement Si elles sont hors d'usage. Il existe un autre type de convertisseur catalytique, tubulaire et pressurisé d'hydrocarbures, beaucoup plus proche, par sa conception technique, du modèle faisant l'objet de l'invention. I1 s'agit d'un convertisseur constitué d'une enveloppe cylindrique à l'intérieur de laquelle sont disposées des colonnes montantes d'évacuation de gaz. Autour de ces colonnes montantes sont regroupés et disposés coaxialement dans des gaines les tubes de réaction, dont les extrémités inférieures sont raccordées aux colonnes montantes d'évacuation des gaz au moyen de "queues de cochon" (brevet anglais nO 1376187). Le dispositif de compensation de cet appareil présente un avantage puisque, dans ce cas, il ne faut compenser que la différence entre les dilatations thermiques des tubes et des colonnes. En revanche, il présente une série d'inconvénients. Les tubes de réaction ayant tendance à s'incurver lorsqu'ils sont chauffés à haute température, on constate dans cet appareil une déformation transversale des queues de cochon, ce qui entrain une réduction de leur durée de vie et de leur fiabilité. D'autre part, la conception de cet appareil prévoit un raccordement direct des "queues de cochon" à la surface extérieure des colonnes montantes. En conséquence, même en cas de disposition des "queues de cochon" sur un seul niveau, une partie du cordon de soudure située sur la partie tournée vers le faisceau, reste inaccessible, ce qui réduit également la fiabilité du système de compensation. I1 est impossible de remplacer les "queues de cochon" hors d'usage sans procéder au démontage complet des tubes. La présente invention à pour but d'augmenter la fiabilité et la durée de vie, en supprimant la déformation transversale des tubes de réaction et en facilitant le montage des "queues cochon". L'objectif fixé a pu être atteint en équipant le convertisseur d'une cloison transversale fixée aux extrémités inférieures des gaines et pourvue d'orifices permettant d'introduire librement les extrémités inférieures des colonnes montantes, elles-memes raccordées aux "queues de cochon". Le convertisseur présente les avantages suivants Premièrement, la cloison transversale pourvue d'orifices dans lesquels sont librement disposés les tubes de réaction, permet d'éviter toute déformation transversale des "queues de cochon" et en conséquence, d'éliminer les efforts supplémentaires, ce qui augmente la fiabilité de l'appareil. Deuxièmement, la cloison transversale permet d'éviter les flexions importantes des tubes de réaction, et par conséquent permet un démontage aisé des tubes en donnant la possibilité de remplacer séparement certains tubes hors d'usage. La durée de vie du convertisseur, de ce fait, est améliorée. Troisièmement, la présence de plaques à couvercles amovibles sur les colonnes montantes permet d'assurer l'accès aux extrémités des "queues de cochon", et par conséquent, le remplacement de celles-ci dès qu'elles sont hors d'usage. De ce point de vue à nouveau, la durée de vie du convertisseur est augmentée. fig. 1 vue générale en coupe du convertisseur catalytique, tubulaire et pressurisé d'hydrocarbures fig. 2 cloison transversale munie d'orifices fig. 3 et 4 détails du convertisseur Le convertisseur catalytique, tubulaire et pressurisé d'hydrocarbures comprend une enveloppe cylindrique (1) revêtue d'un garnissage, à l'intérieur de laquelle se trouvent des tubes de réaction (2) verticaux remplis de catalyseur, disposés coaxialement dans des gaines (3) et regroupés autour de colonnes montantes d'évacuation des gaz (4). Les tubes de réaction (2) sont fixés sur une plaque support étanche (5) et les gaines sont fixées sur une autre plaque (6) également étanche. Les extrémités inférieures des colonnes montantes d'évacuation des gaz sont équipées de plaques (7) à couvercles amovibles (8) Les plaques (7) sont raccordées aux "queues de cochon" de compensation (9).Sur les extrémités inférieures d'au moins trois gaines sont fixées deux par deux des butées (10) entre lesquelles la cloison transversale (11) est disposée librement. D'autre part5 des piquages ont été prévus sur le corps de l'appareil : pour l'alimentation du mélange gaz-vapeur (12), pour l'introduction du fluide caloporteur (13) et pour son évacuation (14). Le convertisseur fonctionne de la façon suivante Le mélange gaz-vapeur sous pression est introduit dans l'enveloppe (1) par le piquage (12), et passe dans les tubes de réaction(2) ; simultanément, on injecte le fluide caloporteur dans la partie calandre par le piquage (13). Le fluide caloporteur passe à travers les jeux existants entre les gaines (3) et les tubes (2) et transmet la chaleur aux réactifs chimiques. La conversion des hydrocarbures se produit dans les tubes de réaction (2) sur le lit du catalyseur, sous l'action de la chaleur transmise par le fluide caloporteur. Le gaz de conversion formé est envoyé par l'intermédiaire des "queues de cochon" (9) dans les colonnes montantes d'évacuation des gaz (4) et évacué du convertisseur. Le convertisseur proposé permet d'augmenter la fiabilité et la durée de vie de l'appareil. REVENDICATIONS 1. Convertisseur comprenant une enveloppe cylindrique et, à l'intérieur de ladite enveloppe, - des colonnes montantes (4) pour l'6vacuation des gaz, - des tubes de réaction (2) groupés autour des colonnes montantes et disposés coaxialement dans des gaines (3), la partie inférieure des tubes de réaction d'un groupe étant raccordée à l'extrémité inférieure de la colonne montante correspondante par des 'queues de cochon", - des moyens d'alimentation en gaz des tubes de réaction, des moyens pour l'évacuation des gaz des colonnes montantes et des moyens pour faire passer un fluide caloporteur entre les tubes et les gaines, caractérisé en ce que la liaison entre les "queues de cochon" et les colonnes montantes correspondantes s'effectue sur des plaques (7) disposées aux extrémités inférieures des colonnes montantes d'évacuation des gaz et pourvues de couvercles amovibles (8). 2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une cloison transversale (11) rattachée librement aux extrémités inférieures d'au moins trois des gaines et comportant des orifices pour le libre passage des tubes de réaction et des colonnes montantes. 3. Convertisseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que la fixation de la cloison transversale aux extrémités inférieures des gaines s'effectue librement entre des butées (10) disposées deux par deux sur au moins trois desdites gaines. 4. Utilisation d'un convertisseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 pour effectuer une réaction catalytique de conversion d'hydrocarbures, un catalyseur étant disposé dans les tubes de réaction verticaux.