Brevet FR2039223A1 — publié le 19710115

La présente invention concerne un procédé et une installation d1 adsorption d'au moins -un composant gazeux d'un mélange de gaz dans un espace fermé à l'atmosphère ambiante, à l'aide d'un agent d'adsorption solide, suivie du retour du mélange gazeux traité dans 5 l'espace, chaque période d'adsorption étant suivie d'une régénération de l'agent adsorbant à l'aide d'un agent gazeux de désorption. L'invention peut être appliquée d'une façon générale au domaine du génie chimique, par exemple dans des cycles chimiques tels que l'élimination par lavage de l'anhydride carbonique du 10 gaz de ville, afin d'élever son pouvoir calorifique. Toutefois, l'invention concerne en particulier l'application du procédé à l'élimination par lavage d'anhydride carbonique de l'air d'un entrepôt pour fruits, légumes, fleurs, champignons, etc. L'invention doit alors englober tant les cas dans lesquels des fruits 15 ou des denrées analogues sont conservés dans un entrepôt refroidi jusqu'à leur livraison, que le cas dans lequel les fruits ou des denïrées analogues n'ayant pas atteint ' leur maturité sont soumis à une maturation dans un entrepôt, avec apport de chaleur. Il peut aussi être nécessaire d'emmagasiner des fruits ou autres denrées 20 n'ayant pas atteint- leur maturité, tout d'abord dans un entrepôt refroidi pendant un certain intervalle de temps, puis soumettre les denrées entreposées, dans le. même entrepôt, peu avant leur livraison aux consommateurs,à un processus de maturation ultérieure avec apport de chaleur., 25 Dans tous les cas, il est indispensable de réduire la teneur enanhydride carbonique de l'air de l'entrepôt à un pourcentage déterminé, et dans le cas d'un processus de maturation, une réduction bien plus forte de la teneur en anhydride carbonique est nécessaire. Par exemple, dans le cas d'un simple .emmagasinage 30 de fruits et de denrées analogues, il est connu de permettre la conservation de fruits et den ées analogues, stockés dans des entrepôts refroidis, pendant une période de temps de plusieurs mois, à l'aide d'une atmosphère correctement contrôlée et réglée, de même qu'avec une teneur en anhydride carbonique de l'air 35 de l'entrepôt qui est favorable pour les denrées entreposées. On s'ait que par exemple des fruits tels que des pommes conservent leurs fonctions vitales même après la récolte, en 69 22220 2 2039223 sorte que/l'oxygène est consommé et que de l'anhydride carbonique est formé, les fruits vieillissent d'autant plus vite que ces "processus respiratoires" se développent plus rapidement, processus dans lesquels des sucres et d'autres substances nutritives 5 sont consommés . On peut ralentir ces processus respiratoires en réduisant considérablement la teneur en oxygène de l'atmosphère de l'entrepôt , par rapport à la teneur en oxygène de. l'air normal, cette réduction atteignant avantageusement 3 % dans le cas du stockage de fruits. 10 Une telle atmosphère s'écartant de la composition de l'air normal du point de vue de la teneur en oxygène et en oxyde de carbone peut être établie au moyen d'un procédé connu, par le fait que dans un entrepôt refroidi et fermé de façon très étanche au gas vers l'extérieur, on élimine de l'atmosphère de l'entre-15 pôt l'anhydride carbonique libéré avec absorption d'oxygène par des fruits disposés dans cet entrepôt, par exemple par lavage dans un dispositif correct d'adsorption , jusqu'à un pourcentage désiré, lors de la respiration de la denrée entreposée, la teneur en oxygène de l'air de l'entrepôt est consommée de plus en plus. 20 Aussitôt que la valeur minimale désirée d'environ 3 % est atteinte, cette valeur peut ensuite être entretenue par rapport d'air extérieur. Un mode opératoire classique pour réduire la teneur en anhydride carbonique de l'air de l'entrepôt, dans le cas de l'utili-25 sation d'agents adsorbants solides susceptibles de régénération, consiste à effectuer simultanément. le passage d'une période d'adsorption à la période de régénération subséquente . Dans le cas d'une installation destinée à la conduite d'un tel procédé, les disbributeur s disposés dans les conduités "d*amenée 30 et les conduites de départ du dispositif d'adsorption sont ma- noeurrés en même temps que le ..passage d'une période d'adsorption à une période de régénération, c'est-à-dire que pendant l'adsorp-tioB9. l'air de l'entrepôt est amené à traverser le dispositif d*adsorption et renvoyé, de là, dans l'entrepôt au moyen, d'une 35 soufflerie, tandis que les conduites d'amenée et de départ de-l'agent gazeux de désorption, par exemple de l'air frais, sont fermées p&r^tfstributeurB«Iiorsqu*une période de régénération 69 22220 3 2039223 est déclenchée, les conduites d'amenée et les conduites de départ de l'air de l'entrepôt sont simultanément fermées au moyen des distribut eur^et la voie d'amenée de 1 '.agent de désorption dans l'installation d'adsorption et la voie de départ de l'agent d'adsorption 5 de cette installation dans l'atmosphère sont ouvertes. Toutefois, une telle installation et un tel procédé présentent les graves inconvénients suivants. Etant donné que le volume inoccupé de l'installation d'adsorption,qui contient une charge en vrac d'agent d'adsorption en granules, de même que les 10 conduites d'arrivée et de départ de cette installation jusqu'aux, soupapes, présente pendant la période d1adsorption un air d'emmagasinage appauvri en anhydride carbonique, cette quantité d' d'emmagasinage est amenée à l'atmosphère par la conduite d'évacuation d'air lors d'une ouverture simultanée des distributeurs des-15 tinés à la régénération de l'agent d'adsorption, ce qui a pour conséquence, à la longue,, une perte parfois considérable du volume d'air d'emmagasinage nécessaire dans l'entrepôt. Un inconvénient tout aussi grave réside dans le fait que lors du passage de la période de régénération à une période d'ad-20 sorption, l'agent de désorption enrichi en oxygène,contenu dans le volume occupé mentionné, contenant par exemple 20,8 % d'oxygène .dans le cas de l'utilisation d'air frais, s'écoule dans l'entrepôt, car de cette façon, la teneur en oxygène peut s'élever à une valeur inadmissible et par conséquent nuisible pour les 25 denrées entreposées. La présente invention a pour but de pallierces inconvénients, c'est-à-dire qu'elle vise en particulier à empêcher que l'atmosphère de l'entrepôt ne varie de façon inadmissible , et qu'il n'y ait en outre une perte d'air conditionné de l'entre-30 pôt. Confoimément à l'invention, ce problème est résolu par le fait que pendant une période d'adsorption, le volume inoccupé se trouvant/dans une installation d'adsorption chargée d'agent d'adsorption et contenant l'agent de désorption gazeux est tout d'abord refoulé dans l'atmosphère à l'aide d'un mélange de gaz 35 provenant de l'entrepôt, puis le mélange de gaz traité dans 1'installation d1 adsorption est ramené dans l'entrepôt, et lors de la période de régénération qui fait suite à cette opération, 69 22220 4 2039223 15 20 25 30 le mélange de gaz traité se trouvant encore dans le dispositif d1adsorption est tout d'abord refoulé dans l'entrepôt, à l'aide de l'agent gazeux de désorption, puis l'agent gazeux de régénération est évacué dans l'atmosphère après avoir traversé l'installation d'adsorption. Une installation conforme à l'invention, destinée à la mise en oeuvre de ce procédé, se caractérise par le fait qu'elle comporte,pour un dispositif de manoeuvre automatique,des distributeurs disposés dans les conduites d'arrivée et de départ de l'installation d'adsorption, des organes de retardement qui ont pour effet que 1'actionnement des distributeurs des ' -conduites de départ ne s'effectue qu'au bout d'un laps de temps prédéterminé après 1'actionnement des distributeurs des conduites d'arrivée. On peut utiliser à cet effet, par exemple des organes de retardement électriques, pneumatiques, hydrauliques ou mécaniques. En vue d'une réalisation électrique des organes de retardement, on peut utiliser par exemple des relais temporisés, tandis que dans le cas de l'utilisation de distributeurs à'membrane en tant que distributeurs t ces derniers peuvent être commandés au moyen d'air comprimé ou d'un liquide sous pression, et des diaphragmes servant d'organes de retardement peuvenjfètre disposés dans la conduite du ou des distributeurs dont le déclenche»®»* est retardé® Dans le cas d'une manoeuvre mécanique des distributeurs^ la manoeuvre retardée peut être provoquée par exemple à l'aide d'une transmission à levier^ A l'aide de la présente invention, dans le cas de l'application à l'élimination par lavage de l'anhydride carbonique de l'air d'un entrepôt pour fruits et denrées analogues, on peut obtenir qu'au début d'une période d'adsorption, l'agent de désorption enrichi en anhydride carbonique et en oxygène, restant dans le volume inoccupé de l'installation d'adsorption, soit refoulé tout d'abord dans l'atmosphère au moyen de l'air amené de l'entrepôt, à travers la conduite d'évacuation de l'agent de désorption . Ce n'est qu'ensuite que cette conduite d'évacuation original 69 22220 5 2039223 est est fermee par le distributeur qui lui/associé et que la conduite d'évacuation dans l'entrepôt est ouverte , de sorte qu'à présent, l'entrepôt reçoit exclusivement de l'air contenant le pourcentage désiré d'oxygène et d'anhydride carbonique. 5 En outre, le déclenchement de la période de régénération à l'aide de la présente invention a pour effet que la quantité d'air traité restant encore dans le volume inoccupé mentionné de l'entrepôt pendant la période d'adsorption précédente est transporté par la conduite de sortie dans l'entrepôt par l'agent 10 de désorption enrichi en anhydride carbonique. Ensuite seulement? cette conduite est fermée par un distributeur et la conduite de sortie à l'atmosphère est ouverte, de sorte que l'agent de désorption enrichi en anhydride carbonique dans l'installation d'adsorption s'échappe exclusivement dans l'atmosphère. 15 En tant qu'agents solides d'adsorption, on peut utiliser avantageusement du charbon actif ou des aéolithes. Toutefois, au sens de la présente invention, on entend également par agents solides d'adsorption des agents dans lesquels une substance solide granulée, par exemple du gravier, forme le support dsun agent 20 d'adsorption liquide, par exemple une solution d'hydroxyde de potassium.. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés et donnant à titre explicatif, 25 mais nullement limitatif, des formes de réalisation conformes à 1!invention. Sur ces dessins : La figure 1 montre line installation comportant un récipient d'adsorption. j 30 la figure 2 montre une installation comportant deux réci pients d'adsorption dans chacun desquels on effectue alternativement, au même instant, une adsorption et une régénération de l'agent d'adsorption ; la figure 3 est une vue détaillée d'un schéma de montage 35 de la commande^fistributeurs; lorsqu'on doit prévoir des relais temporisés en tant qu'organes de retardement,, • 69 22220 6 2039223 Un récipient d'adsorption. 1, dans une installation conforme à la figure 1 , contient line charge de charbon actif en granules, qui se trouve entre des fonds perforés ou des toiles métalliques 1.a et ib . Une conduite d'arrivée 2, dans laquelle est disposée une soufflerie 3, est raccordée pour un mélange de gaz ou pour 5 un gaz de désorption à la partie inférieure du récipient d'adsorption. Ce mélange de gaz est amené par la conduite 5 dans l'installation d!adsorption pendant les périodes d'adsorption, par l'intermédiaire d'ui}à.istr±btïfeemjtrois voies 4, depuis un espace non représenté, fermé à lsatmosphère ambiante. Une conduite 6 10 est raccordée/di st r ibuteur 4 pour l'amenée du gaz de désorption pendant les périodes de régénération et cette conduite d'amenée comporte un dispositif de chauffage 7 sur lequel, en cas de besoin, le gaz de désorption peut encore être chauffé. Une conduite d'évacuation 8 est raccordée à la partie supérieure du récipient 15 d1 adsorption? elle oo&poïte ym voies 9 qui est également relié , quant à lai», avec line conduite d'évacuation 11 pour le retour du aélange de gaz duquel un composant a été séparé dans le dispositif d'adsorption. En outre,le distributeur 9 est relié avec une conduite d'évacuation 12 servant au départ 20 du gaz de désorption pendant les périodes de régénération. La figure 2 montre une installation comportant deux récipients d'adsorption 13 et 14, qui sont réalisés de la même façon que le récipient d'adsorption 1 de la figure 1. Dans une installation suivant la figure 2, les deux récipients d'adsorption se trouvent 25 simultanément, en service, et les dessins illustrent le cas où. une désorption. est conduite dans le récipient d'adsorption 13 et une adsorption est conduite dans le récipient d'adsorption 14. Dans une phase subséquente, une manoeuvre des distributeurs à quatre voies 15 et 16-, qui sont reliées avec les conduites d'arrivée, 30 17, 18 et respectivement avec les conduites de départ 19, 20, a pour effet qu'une adsorption est effectuée dans le récipient d8 adsorption 13 et qu'tine^désorption est effectuée dans le récipient d'adsorption HV^istributeiVà quatre voies 15 est en outre relié $ comme sur la figure 1 » avec des conduites d'arrivée 35 22 (pour l'amenée du mélange de gaz) et 23 (pour l'amenée du gaz de désorption) , ces conduites contenant des souffleries 24 et 25 ainsi qu'un dispositif de chauffage 26. De même, S*0 ORIGINAL ' 69 22220 7 2039223 le distributeur 16 est relié avec une conduite 27 pour le retour du mélange de gaz dans un espace fermé à l'atmosphère ambiante, et avec une conduite 28 pour le départ du gaz de désorption de l'installation. 5 Conformément à l'invention, la manoeuvre du distributeur 9 de la figure 1 e^du distributeurl6 de la figure 2 par rapport au distributeur 4 (figuré 1 ) et au distributeur 15 .(figure 2), lors de l'alternance d'une période d'adsorption et d'une période de désorption, s'effectue avec un retard déterminé « La . 10 figure 3 représente une forme de réalisation des organes d'actionnement ainsi que des organes de retardement des installations représentées sur les figures 1 et 2. On insiste sur le fait qu'il s'agit alors d'une forme de réalisation préférée de l'invention, mais que, commç on l'a mentionné dans ce qui précède, aussi 15 l'invention s'adresse/à des organes de retardement réalisés d'une autre façon. Le schéma de montage suivant la figure 3 montre une commande des organes de manoeuvre 4 et 9 (figure 1), qui sont actionnés au moyen de moteurs 30 et 31. Ce montage peut aussi être utilisé 20 de la même façon pour la forme de réalisation représentée sur la figure 2, auquel cas les distributeurs 15 et 16 remplaceraient les distributeurs 4" et 9» Un relais temporisé 32 à excitation retardée et un relais 33 sans retardement d'excitation sont disposés dans un circuit 25 de commande qui peut être raccordé tant au courant alternatif qu'au courant continu. Le relais temporisé 32 peut être commandé d'une façon connue, par exemple mécaniquement par un aimant équipé d'un mécanisme ralentisseur ou thermiquement au moyen d'une bi - lame ou aussi électriquement , par retardement 30 électromagnétique, par exemple avec des éléments capacitifs (R-C) par l'intermédiaire de relais. Les interrupteurs actionnés par les relais sont désignés par 32a,32b et 33a, 33b. L'ouverture ou la feimeture des interrupteurs provoque une rotation des tiroirs^istributeurgâe 90°soit dans le sens des aiguilles d'une 35 montre, soit dans le sens opposé. Le circuit de commande des relais est connecté ou déconnecté au moyen d'un interrupteur de commande 34. 6ad original 69 22220 8 2039223 Conformément à l'invention, lorsque les relais 32 et 33 sont mis en service, le moteur de commande 30 est tout d'abord mis en marche, suivi du moteur dgéommande 31 au bout d'un intervalle de temps déterminé, et par conséquent, les distributeurs 5 4 et 15 sont manoeuvré a i mmédiat ement et les distributeurs 9 et 16 le sont avec un retard,ces distributeurs passant tout d'abord par une position neutre, ce qui empêche le mélange gazeux et le gaz de désorption de se mélanger à l'intérieur des distributeurs» Pour finir, on donnera ci-après la description de la con-10 duite du procédé de l'invention en regard de la fonne de réalisation de l'invention, représentée sur la figure 1, pour une élimination par lavage d'anhydride carbonique de l'air d'un entrepôt pour fruits et denrées analogues, en utilisant de l'air frais en tant qu'agent de désorption. 15 En vue de déclencher une période d'adsorption qui fait suite à une période de désortpion préalable, on place tout d'abor ^ original1 — 69 22220 9 2039223 désiré (épuisé par exemple jusqu'à 0,5 i° d'anhydride carbonique) revient par la conduite 11 dans l'entrepôt. Après la fin d'une d© période d'adsorption^ par exemple/ quelques minutes, l'agent r , , e ® d'adsorption est régénéré». A cet effet, le dist ribut e-ar/manoeuvré 5 par l'intermédiaire du relais 33 et du moteur 30, de sorte qu'à présent, la conduite 6 d'arrivée d'air frais est reliée avec la conduite 2, tandis que tout d'abord le distribut.e'oa? 9 reste encore dans sa position précédente. De l'air frais, qui peut être chauffé dans le dispositif électrique de chauffage 7? 10 notamment s'il contient une humidité relative importante, est transporté par la soufflerie 3 dans le récipient d'adsorption 1 et refoule par la conduite 11 dans l'entrepôt l'air d'emmagasinage qui se trouve dans le volume inoccupé. Ce n'est que lorsque l'air frais absorbant de l'anhydride carbonique de 15agent , c© 15 d'adsorption dans le recipient i a atteint ie distributeur 9« qrW dlieTae,uati©n dernier est mis en communication avec la conduit a/12, à l'aide du relais temporisé 32 et du moteur 31» de sorte qu'à présents, l'air frais chargé d'anhydride carbonique peut être évacué à l'atmosphère, tandis que la condiiite de retour 11 'du récipient 20 d'adsorption est fermée. L'intervalle de temps dont.la manoeuvre du distributeur 9 est retardée par rapport à celle du distributeur 4? peut ou bien être déterminé expérimentalement$ par-exemple à l'aide d'un essai au gaz de fumée, ou bien être calculé à l'aide 25 du volume inoccupé du récipient d'adsorption et des conduites d'arrivée et de départ ainsi que de la capacité de transport de la soufflerie. . - Dans les- exemples de réalisation représentés, le mélange de gaz et le gaz de désorption sont amenés de bas en haut à 30 travers le ou les récipients d'adsorption» Toutefois, il peut aussi être avantageux de transporter le mélange gazeux, et le gaz de désorption de haut en bas à travers le récipient d'adsorption. 69 22220 10 2039223 KEVEHDICATIOHS 1. Procédé d'adsorption d'au -moins un composant gazeux d'un mélange de gaz dans un espace femé à l'atmosphère ambiante, à l'aide d'un agent solide d'adsorption, suivie du retour du 5 mélange gaseux traite dans 18espace mentionné, chaque période d'adsorption étant suivie cl'uns régénération de l'agent d'adsorption à 13aide d'un agent gaseiix de. désorption, caractérisé par le fait que pendant une période d'adsorption» le -yolu&të . i5.cooup© £3 trouvant- dans installation d'adsorption remplie 1r- d:agent d5 adsorption.et.contenant un-agent gazeux de désorption sst tout û-abordrefoulé dans 12atmosphère à l'aide du-mélange gaasuz: amené.ds l■ espace, - puis le mélange gazeux traité dans . 15installation dJadsorption est ramené dans l'espace et, lors ds la période de régénération subséquente, le mélange gassux i ;? traité se trouvant encore dans l'installation d'adsorption est tout d'abord refoulé dans l'espace à l'aide de 1*agent gassux de désorption. et l'agent «gazeux de régénération est éliminé dans l'atmosphère après qu'il a traversé l'installation d3adsorption. . -20 2, Procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu® l'agent gaaeus de désorption est chauffé a& moins périodiques!eut avant son entrée dans l'installation d'adsorption. 3° Installation pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, comportant au moins un dispositif d'adsorp-23 tien à travers lequel le-mélange de gaz et l'agent de désorption gassuz sont transportés à 15aile d'au moins une soufflerie, caractérisée par le fait que dss organes de retardement, qui sont prévus poiE? Xa manoeuvre automatique des distributeurs montés dans les conduites d'arrivée et de départ du dis- ;?0 positif d'adsorption, ont pour effet que l'actionnement des . distributeurs des conduites de départ ne s'effectue qu'au tout d'an intervalle de temps prédéterminé après 1'actionnement des distributeurs des conduites d'arrivée. 4o Installation suivant la revendication 3, caractérisée 55 par le fait qu'elle comporte deux dispositifs d'adsorption montés en parallèle » et il se produit alternativement et simultanément dans un dispositif une désorption du composant gazeux * - : bad original 69 22220 n 2039223 du mélange de gaz et,dans l'autre dispositif-, une régénération de l'agent d'adsorption. 5. Installation suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des organes électriques de retar- 5 dement ou de temporisation. 6. Installation suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'elle comporte des organes pneumatiques de retardement . 7. Installation suivant la revendication 3» caractérisée 10 par le fait qu'elle comporte des organes mécaniques de retardement. 8. Installation suivant la revendication 3* caractérisée par le fait qu'elle comporte des organes hydrauliques de retardement . 15 9. Installation suivant la revendication 3, caractérisée par le fait qu'on utilise du charbon actif en tant qu'agent d'adsorption. 10. Installation suivant la revendication 3» caractérisée par le fait qu'on utilise des zéolithes en tant qu'agent d'ad- 20 sorption. 11. Application du procédé suivant la revendication 1 à l'élimination par lavage d'anhydride carbonique de l'air d'un entrepôt pour fruits, légumes, fleurs, champignons et denrées analogues, en utilisant de l'air frais en tant qu'agent de 25 désorption.