Brevet FR2320131A1 — publié le 19770304

L'invention concerne un dispositif destine a la séparation de liquides et de matières solides à partir d'un milieu sou forme gazeuse Ce dispositif est particulièrement apte à etre mis en oeuvre dans des processus à haute pression et/ou a' basse tempe rature. La qualité de résultats de nombreux traitements de préparation, notamment de séchage, transport, stockage de gaz, extraction de composants de valeur et separation de composants indésirabqes dans des milieux sous forme gazeuse, par exemple dans des processus deabsorption ou de condensation à basses temperatures, dépend de manière décisive de Igefficacite des séparateurs mis en jeu pour la séparation mécanique de liquides et de matières solides à partir de gaz. Les séparateurs connus dont l'effet est base sur la mise à profit de forces d inertie9 centrifuges ou de gravités différentes pour les gaz et les solides, dans des cyclones, des batteries de cyclones multiples, des chambres de sédimentation ou sur des plaques d'impact, des tressages de fils et des corps de remplissage, séparent des particules jusqu'j 8 à 10 microns. Les particules plus fines restent dans le courant de gaz, de telle sorte que, dans de nombreux cas remploi, il est nécessaire de soumettre le gaz avant sa mise en service à un traitement de préparation suppl6mentaire, car le résidu en liquide et matière solide après le séparateur est encore trop élevé.Pour la séparation de particules plus petites que 8 à 10 microns hors du gaz, il est connu de mettre en oeuvre des séparateurs électriques et à ultrasons des lavoirs, et, récemment, de plus en plus, des séparateurs à filtres. La nécessité de la séparation simultanée de particules liquides et solides exige cependant un raccourcissement considérable des temps de séjour des éléments de filtre, car leur encrassement conduit à un dépassement des pertes de pression admissibles ainsi que des teneurs admissibles en résidus de matières solides et de liquide. Le montage en série de séparateurs reposant sur les effets mentionnés plus haut avec séparateurs à filtre est fréquemment la seule solution possible, mais cependant ne peut être considéré comme économique que dans des cas d'exception. Un échange de filtre est en effet lié à une mise à l'arrêt de l'installation. Cette interruption de fonctionnement est dans de nombreux cas d'emploi inadmissible, de sorte qu'il est nécessaire de monter un autre filtre en parallèle. Si l'installation fonctionne dans des conditions de basses températures ou de hautes pressions, la durée de service d'un filtre est un critère très important pour sa possi- bilité d'emploí. L'une de ces conditions, à savoir la pression élevée de fonctionnement, se rencontre notamment dans toute technologie de traitement de gaz naturel. La nécessité, qui existe dans le cas de particules d'aérosol très fines, de mise en jeu de filtres pour obtenir des gaz à llaut degré de pureté, entrante la nécessité de réaliser pour ces filtres de longues durées de service. La présente invention a en censé quence pour but d augmenter la durée de service des jeux de filtres sans dépense supplémentaire d'appareillage, de telle sorte que soient atteints des cycles de fonctionnement techniquement économiques. L'invention a pour but d'effectuer la séparation des particules solides dans une opération primaire, et la séparation des particules liquides dans une opération secondaire, dans une même chambre de traitement, et de maintenir ainsi la surface de filtre essentiellement libre de matières solides. Dans ce but, le dispositif de l'invention est caractérisé en ce que, à l'intérieur d'un cyclone, est disposé, au lieu de la partie inférieure de tuyau de plongée, un élément filtrant, de sorte qu'est obtenue une chambre commune d'effet de cyclone et d'effet de filtre La séparation des particules solides et des particules liquides les plus grosses est réalisée dans un stade prinaire sur la paroi du cyclone, en raison de l'accélération centrifuge plus grande, tandis que les particules liquides les plus petites sont séparées dans un stade secondaire par le filtre. Ces deux phases distinctes de séparation parviennent, sous l'influence de la gravité, dans un puisard commun.On évite ainsi les potentiels de pression différents dans les segments, dus à des pertes de pression dans toutes les combinaisons de séparateurs traditionnells, et les problèmes de technique d'écoulement des fluides qui leur sont liés, pour l'évacuation des liquides, en évitant la formation de courants de court-circuit du gaz. Pour diminuer la perte de pression, la partie supérieure de tuyau plongeant est réalisée en forme de cône et elle est pourvue d'une cartouche de filtre cylindrique dans une monture de filtre conique. Cela n'exclut cependant pas la disposition d'une partie supérieure de tuyau plongeant cylindrique avec cartouche de filtre cylindrique dans le cas où la dininution d'efficacité ainsi produite nia pas d importance pour l'opération de traitement. Pour le maintien du courant de gaz en forme hélicoidale évitant ainsi une modification brusque de l'écoulement en direction de l'axe du cyclone, et la perte de pression importante qui en résulterait > la matière de filtre est constituée avec des canaux en forme de spirale s'étendant dans le même sens vers l'intérieur. Le dispositif décrit peut être utilisé comme agrégat individuel, ou comme élément d'une batterie dans des récipients. Grace à la solution conforme à l'invention, les durées de service des jeux de filtres sont multipliées. La dépense élevée de montage nécessaire pour le changement de filtre dans des installations à haute pression et à basse température est abaissée. SimultanémentS la dépense d'installation n'est pas supérieure à celle à prévoir pour un séparateur à cyclone. Grâce au puisard commun, l'installation ne pose pas de problèmes et est peu sujette à des dérangements. La dépense par rapport à des installations comparables classiques est beaucoup plus faible avec un rendement de séparation égal ou supérieur. L'invention est expliquée ci-après à l'aide d'un exemple de réalisation représenté au dessin joint dans une vue en élévation frontale et en coupe. Le gaz non épuré parvient par l'intermédiaire du raccord d'entrée 1, tangentiellement dans la chambre de cyclone. En raison de la force centrifuge produite, les particules de plus grande densité se séparent, notamment les particules solides et les particules liquides les plus grosses 9, sur la paroi 2 du cyclone et elles parviennent, sous l'influence de la gravité, dans le puisard 6. Le gaz parvient, en conservant son écoulement de forme hélicoidale, sur l'élément de filtre 4 sur la surface extérieure duquel se séparent, dans une opération secondaire, les particules de liquide les plus petites 10, qui s'égouttent dans le même puisard 6. Le gaz traverse l'élément de filtre 4 et parvient par l'intermédiaire de la partie supérieure du tuyau plongeant 3, dans le raccord de sortie de gaz 7. Grace au couvercle de puisard 5) est évité un retour par tourbillonnement du liquide déjà séparé. Les phases séparées sont extraites par le raccord de sortie 8. Bien entendus l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ciXdessus décrit et représenté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. R E V E N J) I C A T I (:- N S 135 Dispositif pour la séparation de liquides et de matières solides à partir diun milieu gazeux caractérise par un élément de filtre disposé à l'intérieur d'un cyclone au lieu de la partie inférieure du tuyau plongeant, deoù résulte une chambre commune à effet de cyclone et effet de filtre. 20) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pour des cas demplol différents, les formes de réalisation coniques ou cylindriques de la partie supérieure de tuyau plongeant (3) et de la cartouche de filtre (4) sont combinées entre elles de manière appropriée. 30) Dispositif suivant liune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, dans la masse de matière filtrante, sont formés des canaux qui s'étendent en forme de spirale vers 1 intérieur. 40) Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par un puisard collecteur commun sans éléments de séparation qui est disposé directement au-dessous de la chambre à effet de cyclone et à effet de filtre.