Brevet FR2130621A1 — publié le 19721103

L'invention est relative aux éléments de garnissage des appareils à colonne. Dans la technologie de préparation de réactifs et de séparation de produits, les opérations telles que 5 l'absorption, la distillation et l'extraction jouent un rôle e ssent iel. Lors de la réalisation de ces opérations, ayant lieu d'habitude dans des appareils à colonne, le garnissage des colonnes requiert des conditions garantissant des échanges 10 intensifs,qui dépendent de la grande surface de contact des phases, avec des résistances à l'écoulement les plus petites possibles. Parmi les éléments de garnissage qui servent jusqu'à présent à garnir les appareils à colonne, on trouve : 15 les anneaux de Raschig avec surface de l'enveloppe lisse ou ondulée ,et leurs variantes avec une seule cloison appelées anneaux de Lessing, ou avec une cloison simple, double et triple en forme de spirale ; les anneaux de Dixon en grillage de fil, avec ou sans cloison ; les anneaux Intos avec des 20 parties de la surface cylindrique découpée ; les anneaux Pall avec des orifices rectangulaires dans l'aire latérale et des plans recourbés en forme d'arcs, parallèles à l'axe vertical ; les anneaux Perfo, appelés aussi anneaux Forming, avec orifices circulaires dans l'aire latérale et cloison in-25 térieure ,ainsi que les anneaux selon le brevet polonais n° 55 193• La diversité de construction des anneaux de garnissage connus ainsi que les résultats des essais de laboratoire et l'expérience acquise au cours de l'exploitation prouvent que des recherches sont toujours poursuivies en vue de trou-30 ver une nouvelle solution de la forme des éléments de garnissage pour éliminer les défauts constatés dans l'exploitation. Les anneaux de garnissage susmentionnés, bien qu'appliqués à une vaste échelle, ont des défauts tels que • résistance d'écoulement relativement grande, distribution iné-35 gale du liquide sur la section de la colonne, rétention d'une importante quantité de liquide qui ne participe pas aux échanges. En outre, les dits anneaux n'ont pas l'espace libre d'écoulement rempli à un degré tel qu'il permette le fractionnement du liquide en gouttelettes les plus petites possibles. 40 L'invention a pour but de remédier aux défauts ci- 72 10259 2 2130621 dessus. A cet effet, l'élément de garnissage selon l'invention est caractérisé en ce que des plans ajourés, situés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement, sont formés 5 par le découpage, dans les secteurs de l'aire latérale!de langues de forme quelconque, de préférence en forme de triangles isocèles ou rectangles, repliés le long de leur base vers l'axe de l'anneau sous un angle quelconque. Un mode de réalisation de l'invention est re- 10 présenté à titre d'exemple non limitatif sur les dessins ci-joints dans lesquels : - La figure 1 montre un élément de garnissage sous forme d'anneau, - La figure 2 montre l'aire latérale de l'élément, 15 développée, - La figure 3 est une section droite de l'aire latérale le long de la ligne a-a de la figure 2, - La figure k montre un segment de la variante de l'aire latérale de l'élément en état développé, 20 - La figure 5 est une section droite le long de la ligne b-b de la figure 4, - La figure 6 montre la même section droite le long de la ligne b-b, mais avec les langues repliées par deux vers l'axe de l'élément, alternativement dans un sens 25 et dans le sens contraire, - La figure 7 montre le segment développé de l'aire latérale de la deuxième variante, - Les figures 8 et 9 sont des sections droites le long de la ligne c-c de la figure 7« 30 L'élément de garnissage exécuté en forme d'anneau, comporte, dans l'aire latérale l,des secteurs 2 en forme de triangles isocèles, dans lesquels sont découpées les langues 3 en forme de triangles isocèles, repliées vers l'axe de l'élément le long de la ligne de pliage sous un angle quelconque 35 (figure 3). La variante de l'élément en forme d'anneau, ayant dans l'aire latérale 1 des secteurs connus 2 en forme de triangles isocèles, comporte dans ces secteurs au moins deux langues 4 et 5 en forme de triangles isocèles,- découpées le kO long des lignes pleines et repliées vers l'axe de l'élément 72 10259 3 2130621 le long des lignes pointillees dans le même sens ou en sens contraire, sous un angle quelconque (figures 4, 5 et 6). La deuxième variante de l'élément en forme d'anneau, ayant dans l'aire latérale 1 les secteurs connus 2 en forme de triangles isocèles, comporte dans ces secteurs au moins deux langues 6 et 7 en forme de triangles rectangles, découpées le long des lignes pleines et repliées par deux vers l'axe de l'élément le long des lignes pointillées dans le même sens ou dans le sens contraire, sous un angle quelconque (figures 7, 8 et 9) • L'élément de garnissage selon l'invention, exécuté dans un matériau quelconque dont l'utilisation est entière, présente une grande surface développée qui forme des plans ajourés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement. Les orifices triangulaires, formés par le pliage des langues découpées dans les secteurs de l'aire latérale, et les surfaces de ces langues, garnissant l'espace libre d'écoulement, favorisent la formation de pellicules du liquide qui s'écoule, pellicules qui sont ensuite déchirées par le flux du gaz ou de la vapeur d'eau et forment un brouillard composé de menues gouttelettes. Ainsi donc, dans l'espace d'écoulement des éléments de garnissage de' l'appareil à colonne, s'établit un régime d'émulsion, c'est-à-dire une émulsion composée de liquide et de gaz ou de vapeur. Les plans coniques des langues triangulaires, disposés à l'intérieur de l'élément de garnissage, agissent de telle façon que l'élément de garnissage fonctionne comme pulvérisateur dans tous les sens. Même lorsque le liquide est amené en un seul point du haut de l'appareil à colonne, il est réparti uniformément sur toute la section de l'appareil, assurant ainsi le fonctionnement uniforme de la colonne. Le coefficient d'échange dans les éléments de garnissage s'accroît à mesure que leurs dimensions augmentent. L'obtention d'un coefficient d'échange supérieur de plusieurs fois, lorsqu'on utilise des éléments de garnissage de grandes dimensions, résulte du fait qu'à mesure que ces dimensions augmentent la résistance d'écoulement décroît, à la suite de l'augmentation de la surface d'écoulement de la matière, grâce à la disposition conique et symétrique des plans triangulaires ajourés à l'intérieur des éléments garnissant l'appareil à colonne. 72 10259 k 2130621 Les plans triangulaires, repliés vers l'axe des éléments de garnissage, leur confèrent une grande rigidité et une grande résistance à l'écrasement, permettant ainsi de prévoir des parois minces pour ces éléments, et de réduire con sidérablement le poids de la garniture des appareils à colonne Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté. On pourra au besoin recourir à d'autres modes et à d'autres formes de réalisation,sans pour cela sortir du cadre de l'invention . 12 10259 5 2130621 ' REVENDICATIONS 1°) Elément de garnissage d'appareil à colonne, exécuté sous forme d!anneau en un matériau quelconque, comportant dans l'aire latérale des orifices en forme de triangles 5 isocèles, découpés le long de leurs côtés égaux,ainsi que des secteurs triangulaires correspondants, disposés à une distance d'environ un quart de la largeur de l'anneau des deux arêtes de celui-ci et repliés vers le centre géométrique de l'anneau le long de la base des triangles, leurs sommets étant 10 disposés alternativement en sens contraire, élément caractérisé en ce qu'il comporte des plans ajourés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement, formés par le découpage dans des secteurs de l'aire latéi'ale de l'anneau de langues de forme quelconque, telle que celle de triangles isocèles coaxiaux 15 analogues aux secteurs de l'aire latérale, repliés le long de leur base vers l'axe de l'anneau sous un angle quelconque. 2°) Elément de garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans ajourés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement sont formés par les orifices qui 20 résultent du découpage dans des secteurs de l'aire latérale de deux langues au moins de forme quelconque, telle qu'une forme de triangles isocèles, repliés par deux le long de leur base vers l'axe de l'anneau dans le même sens sous un angle quelconque. 25 3°) Elément de garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans ajourés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement sont formés par les orifices qui résultent du découpage dans des secteurs de l'aire latérale de deux langues au moins de forme quelconque, telle qu'une 30 forme de triangles isocèles, repliés par deux le long de leur base vers l'axe de l'anneau en sens contraire sous un angle quelconque. 4°) Elément de garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans ajourés à l'intérieur de l'es-35 pace libre d'écoulement sont formés par les orifices qui résultent du découpage dans des secteurs de l'aire latérale de deux langues au moins de forme quelconque, telle qu'une forme de triangles rectangles, repliés par deux le long de leur base vers l'axe de l'anneau dans le même sens ko sous un angle quelconque. 72 10259 6 2130621 5°) Elément de garnissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plans ajourés à l'intérieur de l'espace libre d'écoulement sont formés par les orifices qui résultent du découpage dans des secteurs de l'aire latérale de deux langues au moins de forme quelconque, telle qu'une forme de triangles rectangles, repliés par deux le long de leur base vers l'axe de l'anneau en sens contraire sous un angle quelconque.