Brevet FR2027505A1 — publié le 19701002

la présente invention concerne un fond de colonne d'un échangeur de chaleur qui est réalisé comme un fond de colonne à courant transversal ou à courant rotatif. Les fonds connus à jets sont constitués par une plaque présentant des évidements formés par des bouts de ttle en forme- de languette recourbés vers l'un des cta:s. On connait également des fonds de colonne en métal déployé. La phase gazeuse et la phase vapeur passent par les ouvertures de ces fonds: de colonne depuis le bas. et rencontrent alors le liquide se déplaçant transversalement sur le fond de la colonne depuis le déversoir d'arrivée jusqu ail déversoir de sortie. a transmission de l'énergie cin- tique des gaz et des vapeurs au liquide se trouvant sur le fond de la colonne steffectue sous la forme d'une impulsion dirigée, de sorte qu'on obtient un état de mouvement défini du liquide Les réalisations les plus diverses existent quant à la disposition des ouvertures qui détermine la direction des impulsions, elles s'étendent depuis la forme de réalisation à courant transversal simple jusqu'au courant rotatif, en passant par la déviation multiple.Le courant de gaz et de vapeur s'écoulant à travers les ouvertures disposées obliquement vient en contact avec le liquide se trouvant sur le fond de la colonne et lui imprime une forte accélération dans la direction allant de 11 arrivée vers la sortie, ce qui diminue, d'une part, dans une forte mesure, l'entralnement de liquide, mais qui donne lieu, d'autre part, à des temps de séjour très courts du liquide sur le fond de la colonne et , par suite, à des temps de contact courts entre le gaz et la vapeur et le liquide, ce qui conduit à une forte diminution de l'effet de séparation. Afin d'éviter des projections entre les zones individuelles du fond de la colonne et de prolonger la durée de séjour du liquide sur le fond, afin de perfectionner effet d'échange on a proposé de subdiviser la surface d'échange des fonds de colonne en plusieurs zones et de disposer dans la zone indi viduelles des fentes présentant des directions différentes. Le liquide est, par suite, dévié à plusieurs reprises sur sa trajectoire vers la surface rechange et la durée de séjour du liquide sur le fond de la colonne est ainsi prolongée. On connaît, en outre, la combinaison d'une plaque perforée avec un fond constitué par du métal depioye, ce dernier étant disposé au-dessus de la plaque perforée. L'échange de matière entre le gaz ou la vapeur et le liquide s'effectue sur la plaque perforée et le fond en métal déployé a pour. but de diminuer fortement l'entraînement de liquide par le courant montant du gaz. Le but de l'invention est d'obtenir un mélange correct de la phase gazeuse ou de la phase vapeur avec la phase liquide en assurant un débit important pour un effet de séparation identique et une perte de pression faible. L'invention vise à créer un élement d'échange presentant une conformation telle qu'un entraînement de liquide par le courant de gaz ou de vapeur est évité dans une large mesure et dans lequel le temps de séjour du liquide sur la surface d'échange est suffisamment long pour obtenir un effet de séparation correct. Conformément à l'invention, un fond de colonne composé d'une surface dérivée, d'une surface de sortie et d'une surface d'échange, cette dernière étant constituée par du métal déployé, présente une conformation telle que les évidements s'étendant à peu près perpendiculairement au plan du fond de la colonne sont disposés entre les fentes du métal déployé et que la somme des surfaces des évidements représente de 10 à 90 % de la section libre de la surface d'echange.La section libre de la surface d'échange se compose de la somme de tous les évidements disposés dans cette surface, c'est-à-dire de la somme des évidements se trouvant dans le métal déployé plus la somme des évidements disposés, conformément à l'invention, à peu près perpendiculairement dans la surface échange les évidements suivant l'invention sont avantageusement disposés perpendiculairement entre les fentes du métal déployé. La partie du gaz ou de la vapeur srécoulant à travers les fentes du métal déployé entre dans le liquide se trouvant sur le fond de la colonne en faisant un angle avec le plan du fond et produit un courant de liquide qui s'étend plus ou moins de façon rectiligne depuis le déversoir d'arrivée vers le déversoir de sortie, en fonction de la disposition des fentes (par rapport au déversoir d'arrivée et au déversoir de sortie). L'autre partie du gaz arrivant par le dessous du fond de la colonne est déviée dans une direction qui diffère de la direction du gaz ou de la vapeur provoquée par les fentes dans le métal déployé, en raison des ouvertures se trouvant en les fentes. Le courant de gaz produit par les ouvertures prévues conformément è l'invention s'étend essentiellement de façon parallèle à l'axe de la colonne. La conformation de l'élément d'échange de matière suivant l'invention assure un mélange intime de la phase liquide et de la phase gazeuse ou de la phase vapeur et a pour effet que la phase liquide accélérée obliquement vers le haut par le courant de vapeur ou de gaz sortant obliquement du plan du fond de la colonne est fortement freinée par le courant de gaz montant essentiellement de façon perpendiculaire par rapport au plan du fond de la colonne, ce qui conduit à un prolongement de la durée de stour et, par suite, à une amélioration de l'effet de séparation, tandis que les jets de gaz sortant obliquement par rapport à l'élément d'échange de matière dans la direction allant du déversoir d'arrivée vers le déversoir de sortie diminuent fortement l'entratnement de particules de liquide, en raison du courant de gaz montant essentiellement de façon perpendiculaire au plan du fond de la colonne. L'élément d'échange conforme a l'invention assure une forte charge de gaz et de liquide et un temps de contact des phases qui est favorable pour l'échange de matière. La fabrication est notablement moins coûteuse que celle des éléments d'échange de matière connus, en raison de la conformation simple de l'élément conforme à l'invention. La durée de séjour du liquide sur la surface d'échange et, par suite, le temps de contact des phases peuvent être réglés par le choix approprié du rapport entre la somme des surfaces de tous les évidements obliques et la somme des surfaces de tous les évidements conformes à l'inJ ntion. Autrement dit, plus la somme de toutes les suriaces de tous les évidements obliques est grande, plus la vitesse avec laquelle le liquide s'écoule sur la surface d'échange est grande et plus le temps de contact entre les phases est court. L'élément d'échange conforme à l'invention est utilisé aans la distillation, la rectification, l'absorption ainsi que dans la technique frigorifique, les processus de réaction, dé même que pour la transmission thermique directe, au cours desquels doit avoir lieu un contact intime entre des gaz ou des vapeurs et des liquides ou entre deux liquides différents. Une forme de réalisation de l'objet de l'invention est re présenEtée, à titre d'exemple non limitatif, au dessin annexé. La fig. 1 est une coupe d'une partie du fond de colonne suivant l'invention. La fig. 2 est en vue en plan d'un fond de colonne suivant l'invention. L'élément d'échange suivant l'invention est un fond à courant transversal qui se compose de la surface dérivée 1, de la surface de sortie 2 et de la surface d'échange 3. Cette dernière est constituée par du métal déployé présentant des évidements obliques 4. Conformément à l'invention, des évidements ronds 5 sont disposés perpendiculairement par rapport au plan de la surface d'échange 3 entre les évidements obliques 4 du métal déployé dans le fond de la colonne. lors du passage du gaz ou de la vapeur par les évidements obliques 4 en forme de fente du métal déployé, le liquide se trouvant sur la surface d'échange 3 est poussé dans la directioa d'écoulement 6 le long du déversoir d'arrivée la vers le déversoir de sortie 2a. Ce courant de liquide est fortement ralenti par le courant de gaz ou de vapeur passant par les évidements ronds 5 suivant l'invention, de sorte que des projections depuis la surface d'échange 3 sont évitées. Par suite de la subdivision du courant de gaz ou de vapeur en des courants partiels présentant des directions difiérentes, on assure un mélange intime de la phase gazeuse et de la phase liquide et un temps de séjour suffisamment long du liquide sur la surface d'échange du fond de la colonne pour l'obtention d'un effet de séparation correct, tout en évitant un entraînement de liquide. REVENDICATION Fond de colonne dtun échangeur de chaleur composé d'une surface dérivée, d'une surface de sortie et d'une surface d'échange, cette dernière étant constituée par du métal déployé, caractérisé en ce que les évidements s'étendant à peu près perpendiculairement au plan du fond de la colonne sont disposés entre les fentes du métal déployé et la somme des surfaces des évidements représente de tO à 90 * de la section libre de la surface d'échange.