Brevet FR2286673A1 — publié le 19760430

L'invention a pour objet un procédé pour régulariser les débits et concentrations dans un courant de fluides; elle a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé ainsi qu'une application de ce procédé. Il est souvent souhaitable de régulariser les concentrations ou débits respecti fs des fluides gazeux ou liquides d'un courant de fluides. Cette régulari- sation est notamment souhaitable lorsqu'on mélange au moins trois courants de fluides de composition différente que l'on désire homogénéiser rapidement. C'est ainsi que des gaz que l'on désire amener à réagir entre eux doivent d'abord être mélangés intimement, afin de rendre la réaction plus efficace. A cet effet, on a déjà proposé de faire passer les fluides par un dispositif mélangeur comportant un récipient et plusieurs ensembles comprenant des conduites pour l'écoulement des fluides (cf la demande de brevet allemand divulguée n0 2 205 371). Toutefois, ce dispositif connu présente l'inconvénient de ce que les ensembles précités sont d'une construction relativement compliquée, et par conséquent onéreux; par ailleurs, le dispositif connu permet à la rigueur de compenser des variations de concentration, mais non pas des variations de débit. La présente invention a pour but de créer un procédé permettant de compenser, dans un courant de fluide, les variations de concentration aussi bien que les variations de débit. Le procédé selon l'invention qui permet d'atteindre ce but consiste essentiellement à faire passer le fluide intéressé sur un agent d'adsorption. On peut utiliser, pour la mise en oeuvre de ce procédé, n'importe quel agent d'adsorption connu, tel que les tamis moléculaires, le charbon actif, le gel d'oxyde d'aluminium et le gel de silice. Lorsqu'on fait passer, par exemple#sur un agent d'adsorption, un courant gazeux renfermant une pluralité de composants dont les concentrations respectives varient dans le temps, les composants gazeux sont adsorbés, selon leurs caractéristiques spécifiques, dans une mesure qui est fonction des conditions de pression et de température qui prévalent. Après un certain laps de temps, l'agent adsorbant est chargé de composants gazeux et n'est plus capable d'en adsorber davantage; en d'autres termes, dans cette condition, le lit d'adsorption est inactif. La charge de l'agent d'adsorption ne dépend toutefois pas seulement de la pression et de la température, mais également de la concentration ou de la pression partielle des différents composants du courant gazeux, la capacité de charge équilibrée de l'agent d'adsorption étant d'autant plus grande que la pression partielle du composant gazeux passant sur cet agent est plus élevée. Or, si pendant un laps de temps donne, le courant gazeux renferme un certain composant en quantité plus grande que pendant un laps de temps précédent, la capacité de charge équilibrée de l'agent d'adsorption augmente, et il adsorbe une certaine quantité du composant considéré, à partir de la phase gazeuse. Si, par la suite, la concentration de ce composant baisse à nouveau, l'agent d'adsorption restitue à la phase gazeuse les composants préalablement adsorbés, de sorte que le courant gazeux présente, en aval de l'agent d'adsorption, une concentration moyenne constante de tous les composants gazeux. Le procédé selon l'invention permet en outre de compenser des variations de débit qui se produisent dans un courant de fluide. De telles variations de de bit se manifestent, notamment dans le cas des courants gazeux, sous forme de variations de la pression. Or, étant donne que la capacité de charge équilibrée d'un agent d'adsorption augmente également lorsque la pression du fluide en présence croit , il se produit, lors d'une augmentation de la pression, une adsorption accrue, si bien qu'une quantité plus grande d'un composant donné est adsorbée, par comparaison à une certaine valeur moyenne. Dans le cas contraire, c' est-à-dire lors d'une baisse subite de la pression, il se produit une désorption des composants préalablement adsorbes, de sorte que la baisse de débit est compensée par cette désorption et qu'on obtient, en définitive, un courant de fluide qui est également homo génépi sué quantitativement. Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux de l'invention, l'agent d'adsorption est disposé dans un récipient. Ceci permet d'obtenir un effet d'égalisation maximum. Toutefois, lors de la construction des installations de grandes dimensions, on tend à éviter la mise en place des récipients onéreux. Dans ce cas, on peut, selon un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, disposer l'agent d'adsorption dans une conduite d'écoulement. Le procédé selon l'invention est particulièrement avantageux lorsqu'il est appliqué à des installations d'adsorption à pression variable, par exemple pour l'obtention d'hydrogène pur. Dans les installations de ce genre, on obtient du gaz résiduel présentant une concentration fortement variable dans le temps et, par suite, un pouvoir calorifique fortement variable. Afin de pouvoir utiliser ce gaz, par exemple à des fins de chauffage, on devait utiliser, jusqu'à présent, des récipients onéreux dans lesquels on "amortissait" les variations de concentration.Ces installations compliquées et onéreuses peuvent être évites, lorsqu'on applique le procédé selon l'invention, étant donné que, grâce à llutilisat,on d'un agent d'adsorptioû, il Suffit d'opérer avec des volumes sensiblement plus faibles, tout en obtenant un "amortissement11 satisfaisant des pointes de concentration. Le procédé selon l'invention sera décrit d'une manière plus détaillée à l'aide de l'exemple qui suit. On comprendra toutefois que la mise en oeuvre du procédé n'est nullement limitée aux valeurs ou ordres de grandeur indiqués ci-après. En effet, ledit procédé peut être également mis en oeuvre, sans difficulté, dans des installations industrielles de grandes dimensions. La figure 1 annexée représente les variations dans le temps de la concentration en C02 à l'entrée et à la sortie d'un tube vide (essai de référence). La figure 2 est un diagramme analogue à celui de la figure 1, mais elle se rapporte à un tube rempli d'un agent d'adsorption. On fait passer de l'hydrogène à la vitesse de 4,2 /h par un tube présentant un diamètre de 21 mm et une longueur de 120 mm. Au moment t=O, on injecte 3 ml de C02 avec une concentration de 54,4X (Figure 1, crête 1). La crête 2 montre la concentration à la sortie du tube. En comparant les deux crêtes, on constate que la pointe de concentration ne varie pratiquement pas pendant que le courant gazeux traverse le tube. La figure 2 représente la concentration dans le cas d'un tube rempli de gel de silice, les autres conditions d'essai étant identiques à celles indiquées ci-dessus. Après avoir traverse le tube d'adsorption, le courant gazeux présente une pointe de concentration 4 représentant moins de 2% de la valeur initiale (pointe 3). Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée à l'exemple donné ci-dessus, elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Procédé pour regulariser les débits et les concentrations dans un courant de fluide, caractérisé en ce qu'on fait passer ledit courant sur un agent d'adsorption. 2.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un récipient dans lequel est disposé ledit agent d'adsorption. 3.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte une conduite dans laquelle est dispose ledit agent d'adsorption. 4.- Application du procédé selon la revendication 1 dans des installations d'adsorption à pression variable.