Brevet FR2007958A1 — publié le 19700116

La présente invention se rapporte à un élément de garnissage de colonne en céramique cellulaire. Cet élément de garnissage de colonne a une surface extérieure texturée irrégulière qui procure une superficie accessible relativement grande pour l'interac-5 tion de phases de fluides. Les éléments de garnissage de colonnes sont de préférence de forme sphèrique et formés à partir de nodules de verre cellulaire qui ont un noyau cellulaire composé de plusieurs cellules complètement f erméespt •une pellicule extérieure continue mince. La surface du nodule est usée par abrasion ou 10 broyée pour enlever cette pellicule extérieure continue mince et une partie de la couche de cellules fermées sous-jacentes,afin de rompre ou ouvrir les cellules se trouvant dans la couche située au-dessous de la pellicule extérieure. La surface interne des cellules ouvertes et mises à nu forme la surface extérieure de 15 1*élément de garnissage de colonne et procure une surface extérieure texturée irrégulière, avecchaque cavité de cellule mise à nu formant une portion évidée ou une micro-cuvette dans la surface extérieure de l'élément de garnissage de colonne. Cet élément de garnissage de colonne, par suite de sa structure cellulai-20 re, est d'un poids relativement léger. Les éléments de garnissage de colonnepeuvent être tassés sans ordre dans une colonne pour former une multiplicité de types différents de passages pour l'écoulement de fluides à travers eux. La méthode de la présente invention envisage le traitement de matériau céramique cellulaire par 25 broyage ou abrasion pour mettre à nu la surface interne adjacente des cavités des cellules afin d'agrandir ou accroître ainsi la superficie accessible de l'élément de garnissage de colonne. La présente invention concerne un élément cellulaire de garnissage de colonne ayant une surface accessible relativement „30 grande pour l'interaction de phases de fluides, et le procédé de fabrication de cet élément de garnissage de colonne. Plus spécialement, l'invention concerne des éléments cellulaires de garnissage de colonnes ayant une configuration généralement sphèrique avec une surface texturée irrégulière formée par la surface interne de 35 cavités de cellules ouvertes ou mises à nu, et le procédé de fabrication de l'élément de garnissage de colonne à partir d'un nodule de céramique cellulaire. Dans les opérations .de mise en contact gaz-liquide telles que distillation, absorption et désorption, un des dispositifs de 40 mise en contact les plus couramment employés est ce qu'on appelle 69 12729 2 2007958 la colonne garnie, dans laquelle le liquide s'écoule vers le bas sur un matériau de garnissage, ordinairement à contre-courant par rapport à un gaz qui s'écoule vers le haut à travers le garnissage. l'objet de ce matériau de garnissage est de procurer une 5 superficie relativement grande sur laquelle le liquide puisse couler sous forme de film relativement mince, tout en procurant en même temps des passages pour le flux de gaz et en permettant à ce gaz de s'écouler,par dessus le film de liquide et en contact intime avec lui, sur la surface des éléments de garnissage» 10 Pour maintenir un rendement élevé de travail dans l'opéra tion de mise en contact gaz-liquide, un certain nombre de fac- . teurs doivent être pris en considération. Le matériau de garnissage doit être tel que la baisse de pression à travers la colonne soit maintenue à un niveau relativement bas. Le matériau de gar-15 nissage doit être chimiquement inerte en présence des fluides qui traversent la colonne. Le matériau de garnissage doit être suffisamment léger pour donner une charge transversale acceptable sur les parois de la colonne. Le matériau de garnissage doit également avoir une longévité mécanique élevée et être relative-20 ment non absorbant et imperméable aux fluides qui s'écoulent à travers la colonne. On a fabriqué des éléments de garnissage de colonnes à partir de nombreux matériaux. Parmi les matériaux qui ont été employés se trouvent la porcelaine, l'acier au carbone, l'acier inoxyda-25 ble et d'autres métaux, le verre et des matières plastiques telles que le polyéthylène et le polypropylène.Les céramiques,les métaux et le verre sont les matériaux préférés dont on fabrique des êLé-ments de garnissage de colonnes. Les matières plastique n'ont en général été convenables que pour des emplois à basses tempéra-30 tures et avec des solvants et produits dissous relativement inertes. De nombreuses formes d'éléments de garnissage de colonnes ont été employées dans le passé. Pariai les formes le plus couramment employées se trouvent les anneaux de Rasehig, les dos d'âne de 35 Berl et les hélices en verre. Qn a également employé des cylindres et des sphères. Une forme en hélice de fil métallique pour élément de garnissage est exposée dans le brevet U.S 2 135 703. Un élément de garnissage en forme générale d'hélice est montré da#s le brevet U.S. 3 167 600. Un élément de garnissage en forme d'étoile est montré dans le brevet U.S. 2 198 861 .. . 69 12729 3 2007958 Dans le brevet U.S. 3 170 969 est exposé un élément enrobé de garnissage de colonne. Dans ce brevet, le problème du rendement de propagation en masse est étudié, ainsi que la manière dont ce rendement peut être augmenté en appliquant un mince revêtement 5 de particules inframicroscopiques de silice aux surfaces extérieures de l'élément de garnissage de colonne. Il est déclaré que ce revêtement augmente la formation de film de liquide sur les surfaces extérieures de l'élément de garnissage et augmente donc son rendement de propagation en masse. 10 Selon la présente invention, il a été découvert un élément de garnissage de colonne qui a un pouvoir de séparation amélioré en comparaison d'éléments classiques de garnissage de colonnes de configurations diverses. Cet élément de garnissage de colonne est de forme généralement sphérique et a une surface extérieure 15 texturée irrégulière. On croit que cette surface extérieure texturée irrégulière augmente la superficie accessible pour l'interaction de phases des fluides pendant l'opération de mise en contact gaz-liquide. Cette surface texturée irrégulière peut être obtenue en broyant ou en usant par abrasion un nodule de céramique cellu-20 laire jusqu'à ce que la pellicule extérieure continue et une partie de la couche de cellules fermées sous-jacentes soient enlevées. le broyage ou l'abrasion du nodule de céramique cellulaire rompt ou ouvre chaque cellule dans la couche située au-dessous de la pellicule extérieure. La surface de l'élément de garnissa-25 ge de colonne consiste alors en la surface interne des cellules ouvertes et mises à nu pour donner une surface extérieure texturée irrégulière, chaque cavité de cellule mise à nu formant une portion évidée ou micro-cuvette dans la surface extérieure de l'élément de garnissage de colonne. 30 En conséquence, le principal objet de la présente invention est de fournir un élément de garnissage de colonne ayant une superficie accessible relativement grander formée par la surface interne d'une couche de cellules ouvertes ou rompues à la surface de l'élément de garnissage de colonne. 35 Un autre objet de la présente invention est de fournir un procédé de formation d'un élément de garnissage de colonne à surface extérieure texturée irrégulière, à partir d'jrn nodule cellulaire ayant une pellicule extérieure continue relativement lisse. 40 Ces objets et avantages de l'invention, et d'autres encore 69 12729 4 2007958 •vont être plus complètement exposés et décrits dans le mémoire descriptif qui suit, les dessins l'accompagnant, et les revendications annexées : Dans les dessins : 5 la figure 1 est une vue en perspective, partiellement en coupe, représentant un nodule de verre cellulaire à partir duquel est formé l'élément de garnissage de colonne; la figure 2 est une coupe fragmentaire du nodule cellulaire représenté dans la figure 1 après que la surface de ce nodule 10 ait été usée par abrasion ou "broyage pour ouvrir ou mettre à nu la couche sous-jacente de cellules située au-dessous de l'enveloppe ou pellicule du nodule; la figure 3 est une vue en élévation et en coupe représentant une colonne de distillation avec les éléments de garnissage de 15 la présente invention mis en place dedans; la figure 4 est une représentation graphique du pouvoir de séparation d'éléments de garnissage de colonne de la présente invention et de perles de verre classiques; la figure 5 est une représentation graphique du pouvoir de 20 séparation des éléments de garnissage de colonnes de la présente invention en comparaison de perles de verre classiques usées par abrasion, et d'anneaux de Rashig; la figure 6 est une représentation graphique de la baisse de pression dans une colonne à divers débits de liquide quand la 25 colonne est garnie sans ordre d'éléments de garnissage de la présente invention et de perles de verre classiques; la figure 7 est.une représentation graphique du pouvoir de séparation de l'élément de garnissage de colonne de la présente invention et d'autres éléments de garnissage de colonnes; 30 la figure 8 est une représentation graphique semblable à la figure 6 et représentant la baisse de pression dans une colonne à divers débits de liquide quand cette colonne est remplie des éléments de garnissage de colonnes comparés dans la figure 7. L'élément de garnissage de colonne en céramique cellulaire de 35 la présente invention fournit un matériau de garnissage sensiblement amélioré pour une ambiance de contact liquide-vapeur.L'élément de garnissage de colonne peut être formé à partir d'un nodule de verre cellulaire qui est exposé dans le brevet U.S. 3 354 024. Du fait que le procédé de fabrication et la structure de ce nodule 40 de verre cellulaire sont décrits complètement dans ce brevet,ce 69 12729 5 2007958 nodule cellulaire et son procédé de fabrication ne vont être décrits ici que dans la mesure nécessaire à la compréhension de la présente invention. La description du nodule cellulaire exposée dans le brevet 3 354 024 est toutefois incorporée ici à titre de 5 référence. Les nodules de verre cellulaire sont fabriqués en mélangeant d'abord des particules de verre relativement fines avec tin agent cellularisant tel que le noir de carbone ou autre. Un liant et un agent fondant sont ajoutés à ce mélange. Ce mélange est ensuite 10 mis en pastilles et les pastilles sont enrobées d'un revêtement de verre qui sert également d'agent de séparation pendant le processus de cellularisation. Les pastilles enrobées sont séchées de manière à ce que la plus grande partie de l'agent fondant émigré à la surface extérieure de la pastille. 15 Les pastilles enrobées sont chauffées dans un four tournant,à une température de cellularisation à laquelle elles se boursouflent ou se cellularisent. Une partie de l'agent fondant qui a émigré à la surface de la pastille réagit avec le revêtement de verre pour former une mince pellicule extérieure continue de matériau vitrifié 20 ou semblable à du verre.Le revêtement de verre sert également,au cours du processus de cellularisation,d'agent de séparation pour empêcher les nodules d'adhérer les uns aux autres.. Le nodule de verre cellullaire ainsi produit a un noyau de cellules individuelles complètement fermées en matériau vitreux, 25 et une pellicule extérieure continue faite d'un matériau vitreux qui a une composition différente de celle du noyau cellulaire.Ces nodules de verre cellulaire ont une densité comprise entre environ 0,096 et 0,4 Kg/litre.Les nodules peuvent être fabriqués, à l'intérieur de limites,dans divers diamètres par contrôle des di-30 mensions de la pastille ou du degré de cellularisation. Il est bien connu que la dimension désirable d'un élément de garnissage de colonne dépend du diamètre de la colonne, et,avec le procédé décrit dans le brevet U.S. 3 354 024 et le procédé décrit ici, la taille ou diamètre de l'élément de garnissage de colonne peut 35 être contrôlé dans d'étroites limites. Le nodule de verre cellulaire fabriqué conformément au procédé décrit dans le brevet sus-mentionné a une pellicule extérieure continue de matériau vitreux et a une forme généralement sphérique. Au-dessous de cette pellicule extérieure continue de matière vi-40 treuse se trouve une couche de cellules individuelles entièrement 69 12729 6 2007958 fermées, le nodule de verre cellulaire avec sa pellicule extérieure continue est imperméable et n'absorbe pas de liquides.Comme les multiples cellules individuelles au-dessous de cette pellicule extérieure sont toutes des cellules fermées, le noyau interne du 5 nodule reste imperméable aux fluides quand les cellules de la couche au-dessous de la surface du nodule sont rompues ou ouvertes, si bien que le noyau du nodule, avec la pellicule extérieure enlevée, reste imperméable aux fluides,. On a découvert qu'en soumettant les nodules de verre cellulaire 10 à un traitement qui enlève la pellicule extérieure et ouvre ou rompt une couche de cellules individuelles fermées se trouvant au-dessous de cette pellicule extérieure la morphologie superficielle du nodule en tant qu'élément de garnissage de colonne est modifiée et qu'il y a une augmentation sensible de la superficie du 15 nodule broyé ou usé par abrasion pour l'interaction de phases de fluides. la pellicule extérieure du nodule et une portion des parois des cellules situées dessous peuvent être enlevées par broyage de la surface du nodule en mettant les nodules dans un broyeur à boulets et en provoquant l'abrasion de ces nodules,soit par con-20 tact avec des nodules adjacents, soit par contact avec un autre matériau placé dans le broyeur à boulets dans ce but. la nouvelle surface du nodule, après qu'il a été soumis au traitement de broyage ou d'abrasion, peut être décrite comme ayant des cavités ou micro-cuvettes sensiblement hémi-sphèriques dans la surface exté-25 rieure. les cavités dans les cellules individuelles ouvertes forment la surface extérieure texturée irrégulière de l'élément de garnissage de colonne. En référence aux dessins, le nodule en verre cellulaire de la figure 1 est désigné d'une manière générale par ^0. Ce nodule en 30verre cellulaire 10 a une pellicule extérieure continue 12 et une pluralité de cellules individuelles complètement fermées 1^, qui forment le noyau du nodule. Comme déclaré précédemment, le nodule fabriqué par le procédé décrit dans le brevet U.S. 3 354 024 a la pellicule extérieure continue 12. la superficie du nodule de 35 verre cellulaire qui est utile pour l'interaction de phases de fluides se limite à la superficie définie par la pellicule extérieure continue 12. Quand le nodule est soumis à un traitement de broyage,cette pellicule extérieure 12 est enlevéè et la couche de cellules individuelles complètement fermées située au-dessous 40 de cette pellicule 1_2 est également partiellement enlevée pour 69 12729 7 2007958 former la nouvelle surface extérieure de l'élément de garnissage de colonne. La figure 2 représente une portion fragmentaire du nodule 10 après qu'il a été soumis à broyage pour enlever la pellicule exté-5 rieure ]_2 et une partie de la couche de cellules au-dessous de cette pellicule extérieure 12 . Dans cette figure 2, la pellicule extérieure 1_2 enlevée est indiquée en traits mixtes et la couche de cellules se trouvant au-dessous de la pellicule 12 enlevée est désignée d'une manière générale par 1_6. Déportions des parois 18 10 des cellules individuelles 16 ont été enlevées par le traitement de broyage, si bien que des portions évidées ou du type microcuvette 20 sont formées par les parois de cellules J_8 restant dans 1^6ouche de cellules J_6 se trouvant au-dessous de la pellicule extérieure enlevée 1_2. Il est bien entendu, bien qu'on se réfère 15 à la couche de cellules J_6 située immédiatement au-dessous de la pellicule extérieure 1_2, que la même configuration superficielle de l'élément de garnissage de colonne 22 peut être obtenue en enlevant plusieurs couches de cellules avec la pellicule extérieure 12. 20 Un exemple de la méthode préférée de conversion du nodule de verre cellulaire 10 en l'élément de garnissage de colonne 22 est le suivant : Des nodules du type exposé dans le brevet U.S. 3 354 024,d'une densité d'environ 0,256 Kg/litre et d'un diamètre d'environ 4,5mm 25 à environ 7,5mm, ont été placés dans un tambour tournant. Ce tambour était en verre et avait un diamètre d'environ 15 cm et une longueur d'environ 23 cm. Il a été rempli des nodules de verre cellulaire jusqu'à environ la moitié de sa capacité et on l'a fait tourner à environ 100 tpm pendant environ 6 heures.La pellicule 30 extérieure 12, a été enlevée par l'abrasion produite entre les nodules, et les éléments de garnissage de colonnes 22 ainsi obtenus avaient une configuration superficielle semblable à celle illustrée dans la figure 2, Il est bien entendu que d'autres moyens que ceux de la méthode décrite ci-dessus peuvent être employés pour l'abrasion des nodules 10 afin de former les éléments de garnissage de colonne 22. La figure 3 représente une colonne de distillation 24 qui a servi à comparer le pouvoir de séparation de divers éléments de garnissage de colonne qu'on peut trouver dans le commerce, et des éléments de garnissage de colonnes 22 . La colonne de distilla 69 1272.9 8 2007958 tion 24, comprend une section de rectification 26 enchâssée dans un dispositif de chauffage 28 qui maintenait des conditions presqu'adiabatiques dans la colonne 2^„ La colonne était reliée à un flacon 22. qui était enfermé dans une enveloppe chauffante 5 32. Ce flacon avait un support classique de garnissage £4 qui était disposé dans l'ouverture conique ^6 du flacon J50 et se prolongeait vers le haut dans la base de la section de rectification 26. La colonne 2^ avait un condensateur £8 avec un moyen de refroidissement 40 raccordé à l'extrémité supérieure de la section d.e recti-10 fication 26. Un renvoi de condensât 42 était prévu dans le condenseur ^8 pour renvoi du liquide. Les éléments de garnissage de colonnes 22 étaient disposés à l'intérieur de la section de rectification 26 et soutenus sur le support 34. La colonne de distillation 24. qui vient d'être décrite est 15 de construction classique et ne fait pas partie de la présente invention. Il est bien entendu que les éléments de garnissage de colonnes 22 peuvent être employés dans d'autres types d'appareils de mise en contact liquide-gaz, et que l'intention n'est pas de limiter l'emploi des éléments de garnissage de colonnes 22 à la 20 colonne particulière de distillation décrite. Afin de comparer les divers éléments de garnissage de colonnes, la section de rectification 26 a été garnie sans ordre sur une profondeur de 183 cm. Cette section avait un diamètre intérieur de 75 mm. La colonne a ensuite été chauffée pendant plusieurs heures et purgée avec un gaz inerte. Le flacon a été chargé avec un mélan-25 ge 50-50 mol.pour cent de solution d'essai trichloréthylène-n-heptane. La section.de rectification 26 a été préchauffée par l'appareil de chauffage 28 et le mélange d'essai a été chauffé dans le flacon j50 par l'enveloppe chauffante 32. On a laissé fonctionner la colonne dans des conditions de reflux total pendant une durée 30 de 6 heures et ensuite on a retiré des échantillons tant du flacon 30 que du condensateur j58 au renvoi de condensât 42. Des échantillons ont été prélevés à plusieurs débits de liquide de cette façon, et leur composition a été déterminée. Le nombre total de plateaux théoriques a ensuite été calculé d'une manière connue en employant 35 l'équation de reflux total de Fenske. La baisse de pression de la colonne garnie a également été mesurée à différents débits de liquide et le débit de liquide auquel se produisait un engorgement a été noté. Le pouvoir de séparation d'un élément de garnissage de colonne 69 12729 9 2007958 peut être commodément exprimé comme étant le nombre équivalent de plateaux "théoriques à un débit donné de liquide. Plus le nombre de plateaux théoriques est élevé, plus le pouvoir de séparation de l'élément de garnissage de colonne est grand, la baisse 5 de pression exprimée à différents débits et le débit auquel se produit l'engorgement sont d'autres propriétés qui déterminent le rendement global d'un élément de garnissage de colonne.C'est ainsi qu'avec la colonne 24 le pouvoir de séparation, c'est-à-dire le nombre de plateaux théoriques, la baisse de pression à 10 différents débits de liquide, et le débit d'engorgement ont été mesurés. En référence à la figure 4, elle représente graphiquement le pouvoir de séparation d'éléments de garnissage de colonnes à différents débits exprimés en litres de liquide par heure. La cour-15 be désignée par 44 représente graphiquement le pouvoir de séparation d'éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire 22 qui ont une densité de 0,2 Kg/litre. La courbe 4J5 représente le pouvoir de séparation d'éléments de garnissage 22 qui ont une densité de 0,264 Kg/litre, et la courbe 48 représente le pou-20 voir de séparation d'éléments de garnissage de colonnes 22 d'une densité de 0,368 Kg/litre. La courbe 50 est une représentation graphique du pouvoir de séparation de perles de verre classiques d'une densité de 2,56 Kg/litre. Il est évident d'après la figure 4 que tous les éléments de 25 garnissage de colonne en céramique cellulaire 22 de densités différentes ont un pouvoir de séparation plus grand que des perles de verre. Le nombre de plateaux théoriques pour les perles de verre atteint à peu près 1_2 plateaux théoriques à tous débits jusqu'à l'engorgement. Les éléments de garnissage de colonnes en 30 céramique cellulaire indiqués par les courbes 44,46 et 48 ont tous un pouvoir de séparation supérieur en comparaison des perles de verre. Par exemple, les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire qui ont une densité de 2,56 Kg/litre à des débits d'environ 10 litres par heure ont un pouvoir de sépara-35 tion d'environ 16 plateaux théoriques. Les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire d'une densité de 0,2 Kg/litre ont un pouvoir de séparation d'environ 17 plateaux théoriques au même débit. Les éléments de garnissagede colonnes d'une densité de 0,264 Kg/litre ont un pouvoir de séparation d'environ 19 pla-40 teaux théoriques sur toute la gamme de débits comprise entre 5 69 î2729 10 2007958 et 18 litres par heure. Il ressort bien de la représentation graphique de la figure 4 que les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire ayant la configuration étudiée précédemment ont un pouvoir de séparation supérieur quand on les compare 5 aux perles de verre sphèrique. Il est à noter que les éléments de garnissage de colonnes 22 sont de forme essentiellement sphèrique et ont la même forme que les perles de verre sphèriques. Celà indique que le pouvoir de séparation supérieur des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire est attribuable, au moins en 10 partie, à leur surface extérieure texturée irrégulière. En référence maintenant à la figure 6, la baisse de pression dans la colonne de distillation M à divers débits est illustrée graphiquement pour les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire 22 ayant des densités différentes. La courbe £2 15 désigne la baisse de pression des éléments de garnissage de colonnes 22 d'une densité de 0,2 Kg/litre. La courbe 54 représente la baisse de pression dans la colonne quand celle-ci est garnie d'éléments 22 ayant une densité de 0,264 Kg/litre - > La courbe £6 représente la baisse de pression dans la colonne quand celle-ci est garnie 20 d'éléments 22 d'une densité de 0,368 Kg/litre. La courbe désignée par 58 représente la baisse de pression pour les perles de verre qui ont une densité de 2,56 Kg/litre. La figure 6 montre clairement qu'une colonne garnie d'éléments sphèriques de garnissage de colonnes 22 a une baisse de pression 25 beaucoup plus faible qu'avec des perles de verre de même forme.En outre, la colonne garnie des perles de verre s'engorgeait à un débit d'environ 12,2 litres/heure en comparaison d'un débit de 20 litres/heure pour les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire 22 d'une densité d'environ 0,264 Kg/litre. 30 Des tests semblables ont été faits avec un mélange d'essai n-heptane-méthylcyclohexane. Des éléments de garnissage de colonnes en céramique^ellulaire ayant des densités d'environ 0,264 Eg/litre et 0,368 Kg/litre ont été comparés avec des perles de verre usées par abrasion et des anneaux de Raschig. On a suivi une technique 35 analogue dans cette comparaison. Des perles de verre classiques ont été broyées dans un broyeur à boulets en présence d'un carbure de silicium abrasif pendant une période de deux heures et demie pour décaper la surface des perles de verre dans une tentative pour se rapprocher de la morphologie superficielle des éléments de garnissa-40 ge de colonne revendiqués par l'invention. 69 12729 -11- 2007958 La Figure 5 est une représentation graphique du pouvoir de séparation pour les divers matériaux afin de donner une comparaison directe du pouvoir de séparation des éléments de garnissage respectifs. La courbe désignée par 60 dans la Figure 5 représente le pouvoir de séparation des éléments de gar-5 nissage de colonnes en céramique cellulaire d'une densité d'environ 0,256 kg/litre. La courbe 52 représente le pouvoir de séparation des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire d'une densité de 0,358 kg/litre à divers débits. La courbe 64 représente, le pouvoir de séparation de perles 10 de verre usées par abrasion, et la courbe 65 représente le pouvoir de séparation d'anneaux de Kaschig de 6,35 mm» Il ressort des courbes de la Figure 5 que les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire exposés ici ont Tin pouvoir de séparation supérieur quand on les compare avec des per-15 les de verre usées par abrasion et des anneaux de Kaschig. Le Tableau qui suit est une compilation des propriétés de distillation fractionnée de divers matériaux de garnissage du commerce et des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire de la présente invention. Les propriétés 20 déterminées expérimentalement ont été le débit, la baisse de pression, l'espace vide, le stade d'engorgement et le pouvoir de séparation. Ces valeurs sont données dans le Tableau I ci-après. 25 69 12729 -12- 2007958 TABLEAU Mélange d'essai - n-heptane/méthyl-cyclohexane Type de garnissage Espace vide, Baisse de Pla- Stade garni sans ordre pression P Débit teaux d'en- (mm Hg) . (cmc/heur e ) théori- gor- ques gement (cmc/ heure) Perles de verre perforées 10 Diamètre ext• : 6mm 45,0 % 5,08 13,97 22,86 5.000 10.000 14.500 18,0 18,5 21,5 15.500 Perles de verre usées par abrasion Diamètre 15 ext. : 6mm 20 Dos d'âne de Berl. Diamètre extérieur 6mm 38,0 % 2,54 19,05 35,56 . 5.000 10.000 14.000 18,0 17,5 18,0 14.500 65,0 If, 6,35 7,62 15,24 25,4 10.000 15.000, 20.000 24.500 20,0 20,2 20.5 21.6 25.500 64,0 % 2,54 6,35 15,24 27,94 5.000 10.000 15.000 19.500 13,5 14,0 15,0 17,0 20.000 46,5 % 2,54 5,08 8,89 20,32 25,4 5.000 10.000 15.000 20.000 25.000 27,® 26,5 25,5 27,5 29,5 26.000 46,5 % 2,54 7,62 8,89 22,86 25,4 5.000 10.000 15.000 20.000 22.000 22,0 21,0 20,0 22,5 22.000 25 Anneaux de Easchig. Diamètre extérieur : 6mm Eléments de garnissage en céramique cellulaire : 0,256 kg/litre Diamètre ext s 6mm 30 35 Eléments de garnissage en céramique cellulaire : 0,368 kg/litre Diamètre ext : 6mm 69 12729 -13- 2007958 Les données du Tableau I montrent que le pourcentage d'espace vide pour des dos d'âne de Berl et des anneaux de Easchig dans une colonne garnie sans ordre est beaucoup plus élevé que pour des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire. Par exemple, les anneaux de Easchig 5 ont un espace vide de 64,0 %. Ge grand volume libre est représenté comme étant la raison essentielle des grands débits, du stade d'engorgement élevé et des faibles baisses de pression obtenus avec ce type d'élément de garnissage de colonne. Les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellu-10 laire ont 20 % d'espace vide de moins. Cependant, la baisse de pression pour les nodules en céramique cellulaire est plus faible, les débits sont plus élevés et le stade d'engorgement est plus élevé. Plus important toutefois est le fait que les éléments de garnissage en céramique cellulaire ont un 15 pouvoir de séparation sensiblement plus grand. Par exemple, à un débit d'environ 10 litres/heure, le pouvoir de séparation des éléments de garnissage en céramique cellulaire 22 d'une densité de 0,256 kg/litre est l'équivalent de 26,5 plateaux théoriques. D'autre part, les dos d'ânes de Berl à 20 un débit de 10litres/heure ont un pouvoir de séparation équivalent à 30 plateaux théoriques. La différence dans le pouvoir de séparation des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire ayant des densités différentes est attribuée à la morphologie superficielle de l'élément de garnissage de 23 colonne • Les Figures 7 et 8 représentent graphiquement le pouvoir de séparation et la baisse de pression d'une colonne garnie sans ordre de différents éléments de garnissage de colonnes du commerce ayant tous essentiellement les mêmes dimensions. La 30 courbe 68 dans la Figure 7 représente le pouvoir de séparation d'éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire ayant une taille d'à peu près 6,35 mm de diamètre, et une densité d'environ 0,256 kg/litre. La courbe 22 représente le pouvoir de séparation pour des dos d*âne de Berl en céramique de 35 6,35 mm, et la courbe £2 représente le pouvoir de séparation pour des anneaux de Easchig en verre de 6,35 eœi à différents débits. Les courbes 2ffc et 26 représentent le pouvoir de séparation de perles de verre usées par abrasion de 6,35 mm de dia 69 12729 -14- 2007958 mètre et de perles de verre perforées, respectivement. Il est évident d'après la Figure 7 que les éléments de garnissage de colonnes cellulaires décrits ici ont un pouvoir de séparation supérieur quand on les compare à d'autres éléments de garnissage de colonnes qu'on trouve dans le commerce qui ont essentiellement la même taille. Les essais comparatifs ont été faits en séparant un mélange de n-heptane et de méthyl-cyclohexane. La Figure 8 est une représentation graphique de la "baisse de pression dans la colonne de distillation pour les matériaux de garnissage de colonnes étudiés en référence à la Figure 7» La courbe désignée par 2§ représente la baisse de pression d'éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire de 6,35 mm et d'une dônsité de 0,264 kg/litre. La courbe 80 représente les dos d'âne de Berl en céramique cellulaire de 6,35 mm, la courbe 8g représente les anneaux de Easchig en verre de 6,35 m, la courbe 84 représente les perles de verre de 6,35 mm usées par abrasion, et la courbe 86 représente la baisse de pression de perles de verre perforées de 6,35 mm. Ici, encore, la Figure 8 illustre graphiquement l'amélioration des caractéristiques de baisse de pression et de débit des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire quand on les compare à d'autres matériaux de garnissage de colonnesâisponibles dans le commerce. D'autres caractéristiques avantageuses des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire sont le poids faible des éléments, la nature imperméable de la structure à cellules fermées et l'aptitude des éléments de garnissage à être soumis à des températures élevées. Les éléments de garnissage de colonnes 22 pour la pression étudiée ont de préférence une densité comprise entre 0,16 et environ 0,4 kg/litre. Quand on les compare à des perles de verre aphériques ayant une densité de 2,56 kg/litre, il est évident que la charge transversale sur la paroi de la colonne garnie est sensiblement moindre avec les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire qu'avec des perles de verre. Ainsi, l'effet transversal sur paroi, ou force de charge mise sur la paroi de la colonne, sera sensiblement plus petit avec des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire. Il en résulte que 69 12729 -15- 2007958 10 la colonne peut être faite en matériau plus mince et peut être construite plus économiquement. La faible densité des éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire exige en outre, moins d'énergie pour chauffer les éléments de garnissage en vue d'atteindre les conditions de reflux total dans la colonne. On a découvert qu'avec les mélanges binaires indiqués ici, on obtenait des conditions de reflux total avec les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire en un tiers à un quart du temps nécessaire avec les autres éléments de garnissage essayés. Les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire ont un noyau de cellules individuelles fermées. Ces cellules fermées sont imperméables aux liquides et aux vapeurs et la quantité de retenue de liquide à l'intérieur de la colonne est ainsi tenue à un niveau désiré. Les éléments de gar-^ nissage de colonnes étant formés de matériau céramique cellulaire peuvent être soumis à des températuîres de distillation relativement élevées sans dégradation soit mécanique soit chimique . Alors qu'aux fins d'illustration on s'est spécifiquement référé à une colonne de distillation, on se rendra compte que les éléments de garnissage de colonnes, en céramique cellulaire peuvent être utilisés avantageusement dans de nojûbreusôs autres ambiances où un matériau de garnissage est disposé dans une zone de mise en contact de liquide et de phase vapeur. Les ^ éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire conviendraient par exemple pour emploi dans des épurateurs, des colonnes d'absorption et des colonnes de désorption. Il doit également être entendu que les éléments de garnissage de colonnes en céramique cellulaire peuvent être faits de matériaux autres que le verre dont la formule a été indiquée. On croit qu'une des caractéristiques essentielles de l'élément de garnissage de colonne est la surface extérieure irrégulière texturée formée par les portions évidées de cellules ouvertes. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas aux seuls 55 modes de mise en oeuvre décrits, ci-dessus, à titre d'exemples non limitatifs ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation. 20 30 69 12729 -16- 2007958 - REVENDICATIONS - 1.- Elément de garnissage de colonne ayant un noyau et une surface extérieure, caractérisé en ce que le noyau a une pluralité de cellules individuelles complètement fermées avec entre elles des parois de cellules continues relativement minces, le noyau 5 est imperméable aux fluides, la surface extérieure est formée dés portions restantes des parois de cellules individuelles séparées ouvertes à la surface extérieure de l'élément de garnissage, la surface extérieure est imperméable et non-absor-feante, et les parois restantes de cellules forment des cavités 10 en forme de cuvettes dans la surface extérieure de l'élément de garnissage de colonne en procurant, de ce fait, une superr ficie accessible sensiblement accrue pour interaction de phases pendant une opération de mise enéontact gaz-liquide. 2.- Elément de garnissage de colonne , selon la Revendication 1, 15 dans lequel le noyau est de forme essentiellement sphèrique. 3«- Elément de garnissage de colonne consistant essentiellement en un nodule en céramique multicellulaire essentiellement sphèrique ayant un noyau fait d'une pluralité de cellules individuelles fermées, le noyau étant imperméable aux fluides, et le 20 nodule ayant une surface extérieure avec une pluralité de cellules ouvertes, la dite surface extérieure étant imperméable et non-absorbante, les cellules ouvertes ayant des portions des dites parois de cellules formant des portions évidées dans la surface extérieure et procurant une superficie accessible sensible-25 ment accrue pour une interaction de phases pendant une opération de mise en contact gaz-liquide. 4.- Elément de garnissage de colonne selon la Revendication 3» dans lequel le nodule multicellulaire a une densité comprise entre environ 0,16 kg/litre et 0,4 kg/litre. 30 5«- Elément de garnissage de colonne selon la Revendication 3j dans lequel le nodule en céramique multicellulaire consiste essentiellement en verre. 6.- Elément de garnissage de colonne selon la Revendication 3» dans lequel une partie importante des portions évidées a une for- 35 me essentiellement hémisphérique. 7.- Procédé de fabrication d'un élément de garnissage de colonne à surface extérieure texturée irrégulière, selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il consiste à 69 12729 17 2007938 obtenir un matériau céramique cellulaire ayant un corps formé de cellules individuelles fermées et une pellicule extérieure continue relativement lisse, et à enlever la dite pellicule éxtérieure continue relativement lisse et une portion de certaines des cellules 5 individuelles fermées se trouvant sous la pellicule extérieure continue, en formant de ce fait sur ledit corps une seconde surface comprenant les portions restantes des parois des cellules ouvertes. 8.- Procédé selon la revendication 7, qui comprend l,abrasion du corps pour enlever à la fois la pellicule extérieure continue 10 et une portion des cellules individuelles fermées se trouvant sous cette pellicule. 9.- Procédé selon la revendication 7, qui comprend le façonnage du matériau céramique cellulaire sous forme de nodule ayant une forme essentiellement sphèrique avec une pellicule extérieure 15 continue relativement lisse, et l'abrasion de la surface du nodule sphèrique pour enlever la dite pellicule continue relativement lisse et une portion des cellules individuelles fermées se trouvant sous cette pellicule extérieure, et former un élément de garnissage de colonne de forme essentiellement sphèrique. 20 10.- Procédé selon la revendication 9, qui comprend le placement des dits nodules sphèriques dans un tambour et la mise en rotation du tambour pour user les nodules par abrasion et enlever la dite pellicule continue relativement lisse et une portion des cellules individuelles fermées se trouvant au-dessous de la pelli-25 cule extérieure. 11.- Elément cellulaire, caractérisé en ce qu'il a une forme essentiellement sphèrique,avec un noyau interne et une surface extérieure, le noyau ayant une multiplicité de cellules individuelles complètement fermées avec entre elles des parois continues re-30 lativement minces de cellules,le noyau étant imperméable aux fluides et la surface extérieure ayant une configuration irrégulière formée par les portions internes de cellules ouvertes à la surface de l'élément cellulaire,cette surface extérieure étant imperméable et non-absorbante. 35 12.- Elément cellulaire selon la revendication 11, dans lequel les parois de cellules sont formées drun matériau vitreux inorganique, et la surface extérieure à configuration irrégulière comporte des portions des parois des cellules ouvertes qui s'étendent vers l'extérieur, la surface extérieure, à configuration ir.régu-40 lière procurant une superficie accessible sensiblement"accrue.