Brevet FR2390991A1 — publié le 19781215

L'invention a trait à un perfectionnement des appareils permettant de réaliser une dispersion dans l'atmosphère de gaz de rejet sous la forme de mélanges de composition contrôlée et notamment de mélanges dans lesquels le pourcentage de gaz de rejet est inférieur à la limite inférieure d'explosivité (LIE). De tels appareils ont été décrits dans le brevet français nO 2.225.200 de la demanderesse, ils sont constitués par un conduit de mélange généralement cylindrique et admettant un axe de symétrie, muni d'un injecteur coaxial relié à une source de gaz sous pression. Ces appareils peuvent être alimentés à la pression variable d'une enceinte à purger ou bien à la pression constante d'une conduite d'évacuation. Dans la demande de brevet français nO 75/23892 de la demanderesse, a été décrit un moyen d'optimiser les conditions d'utilisation de tels appareils de dispersion en intercalant sur la conduite d'évacuation du gaz sous pression vers l'injecteur, un mécanisme de régulation délivrant à l'injecteur un débit de gaz à une pression intermédiaire entre une haute pression d'alimentation et la pression rognant dans le conduit du mélange. Avec ou sans dispositif d'optimisation, l'emploi de tels disperseurs pose rapidement des problèmes d'encombrement lorsque le débit de gaz à disperser croit de façon importante. Dans les différents disperseurs, le jet de gaz sous pression issu de l'injecteur, se développe librement dans un environnement d'air sous la forme d'un cône dont l'angle au sommet est voisin de 20 degrés. Lorsque le contour de ce cbne atteint la paroi du conduit de mélanges, les filets de gaz changent de direction et deviennent parallèles à la paroi du conduit de mélange en provoquant un effet de piston, tel que dans une trompe à gaz. La proportion de qaz injecté dans le mélange dépend du rapport des sections de l'injecteur et du conduit de mélange, pour une pression donnée d'injection. Le conduit de mélange doit avoir une longueur suffisante pour que le contour du cône de gaz injecté l'atteigne. Si l'on désigne par - D le diametre du conduit de mélange, cylindre de section circu laire, - A l'angle au sommet du cône, la longueur minimum du conduit est égale à L minimum = D2 / tg + soit, avec une surlongueur de sécurité L'Pt4 4 D Or, il a été établi dans le brevet français nO 2.225.200 que pour obtenir une teneur en gaz N dans le mélange de sortie, pour une pression d'injection P, le rapport des racines carrées des sections du conduit de mélanqe et de l'ajutage d'injection est déterminé par une relation expérimentale, justifiée par la mécanique des fluides. Lorsque N et P sont fixés, à chaque valeur du débit de gaz de rejet correspond une valeur minimale de la section de l'ajutage d'injection d'air, une définition de la section et par suite de la longueur du conduit de mélange. Etant donné que pour une valeur déterminée de la section du conduit de mélange, il existe une valeur maximale du débit de gaz pouvant être dispersé, en garantissant un pourcentage dudit gaz dans l'effluent inférieur à la LIE, lorsque le débit de gaz à disperser croit, la section minimale du conduit croit avec le débit, partant sa longueur croit comme la racine carrée de la mesure du débit. Un dispositif selon l'invention de dispersion dans l'atmosphère de gaz de rejet et notamment d'hydrocarbures gazeux, comprend un conduit de mélange entre deux sections dudit conduit, dites section d'entrée et section de sortie, l'une et l'autre étant ouvertes et au moins un ensemble d'ajutages d'injection, chaque ensemble comprenant au moins un ajutage débouchant dans une zone dite zone d'injection, proche de la section d'entrée, lesdits ajutages d'un même ensemble prolongeant des conduits reliés à une même source de gaz de rejet sous pression, lesdits ajutages des différents ensembles étant répartis dans la zone d'injection et tels que le rapport des racines carrées de la section du conduit de mélange et du total des sections des ajutages d'injection des différents ensembles est compris entre 35 et 300. Dans diverses réalisations, le dispositif d'injection comporte en outre, proche de la zone d'injection, au moins un orifice d'un conduit relié à une source de qaz de rejet, à une pression notablement plus basse que la plus basse des pressions des sources reliées à chacun des ensembles d'ajutages d'injection, et notamment à une source de gaz de rejet à une pression proche de la pression atmosphérique. L'invention sera mieux comprise dans la description donnée à titre non limitatif des schémas illustrés à l'aide des figures suivantes Fig. 1 : Disperseur mono-injecteur Fig. 2 : Disperseur pluri-injecteur Fig. 3 : Disperseur pluri-injecteur comportant plusieurs ensembles d'injecteurs. La figure 1 donne un schéma d'un dispositif de dispersion classique tel qu'il est décrit dans le brevet français nO 2.225.200. Un tel disperseur comporte essentiellement un conduit de mélange 1, ouvert aux deux extrémités, cylindrique et admettant un axe de symétrie ZZ', et un conduit d'injection 2 coaxial avec le conduit 1 et débouchant par un ajutage 2a dans un plan de section droite du conduit 1, dit plan d'injection 3 situé proche d'une section 4 d'extrémité du conduit 1, dite section d'entrée. Le conduit d'injection 2 relie l'ajutage à une source de gaz sous pression non figure. L'expérience montre qu'un gaz injecté sous pression par le conduit d'injection 2 se déplace à l'intérieur d'un cône de révolution 5 d'axe ZZ' et d'angle au sommet égal sensiblement à 200. Sur l'interface entre le gaz et l'air constitué par le cône 5, il ne se produit pratiquement pas de mélange, par contre aux abords de la ligne de rencontre du cône 5 avec la surface intérieure du conduit de mélange 1, il se produit une violente aspiration de l'air qui, à partir de là, se mélange au gaz. Si D est le diamètre du conduit de mélange 1, la longueur L, à partir de laquelle le mélange se produit, est L #3 3 D En fait, et par raison de sécurité, une longueur L' plus importante est choisie. Une conduite 6 débouchant par un orifice 6a proche de la zone d'injection relie ledit orifice 6a à une source non figurée de gaz à une pression notablement inférieure à la pression de la source reliée à l'ajutage d'injection 2a. La figure 2 donne un schéma d'un dispositif de dispersion selon l'invention dans lequel on retrouve un conduit de mélange 1, ouvert aux deux extrémités. Près de la section d'entrée 4 dans le plan d'injection 3, au lieu d'un conduit unique d'injection, plusieurs conduits tels que 2' et 2" debouchent. Une conduite 6 dé bouchant par un orifice Ga proche de la zone d'injection relie ledit orifice 6a à une source non figure de gaz à une pression notablement inférieure à la pression de la source reliée à l'ajutage 2a. La figure 3 donne un schéma de dispositif de dispersion pluri-injecteur comportant deux ensembles A et B d'ajutages d'injection, les ajutages 2a d'un même ensemble etant reliés par des conduits 2 à une même source non figurée, de gaz sous pression. Les ensembles A et B peuvent être reliés à des sources de pressions différentes, ou à la même pression. Les ajutages des différents ensembles débouchent dans une zone d'injection 3' définie sur la figure par ses limites extrêmes. Indépendamment des ensembles d'ajutages d'injection 2a, le dispositif de dispersion comporte un ensemble d'orifices 6a de conduites 6, reliant lesdits embouts à une source, non figurée, de gaz sous une pression natablement plus basse que la plus basse des pressions des sources communiquant avec des ajutages d'injection tels que 2a. Une telle source de gaz de rejet à basse pression peut être à une pression proche de la pression atmosphérique, voire légèrement inférieure à cette pression atmosphérique, en restant alors dans les limites de la dépression provoquée par le disper seur à l'entrée du conduit de mélange. Dans le cas de la figure 2, on remarqre que la longueur L, à partir de laquelle l'air se mélange au gaz injecté est moitié moins importante que dans le dispositif classique de la figure 1. Dans une réalisation suivant la figure 1, la section s de l'ajutage 2a est choisie d'une mesure telle que l'on obtienne dans un conduit de mélange 1 de section S le débit de gaz maximum compatible avec les conditions de dispersion recherchées et définies en pourcentage de la limite inférieure d'explosivité (LIE). Cela conduit à adopter un rapport des racines carrées des sections du conduit de mélange et de l'ajutage d'injection qui ne soit pas inférieur à 50. Afin de satisfaire les mêmes conditions de dispersion, on est conduit à donner aux ajutages de la figure 2 tels que 2'a rs et 2"a une mesure telle que le total de leurs sections égale à la section adoptée pour l'ajutage 2a dans la figure 1. La multiplication des ajutages d'injection procure l'avantage d'un réduction de la longueur donc de l'encombrement et du poids de l'installation, ce qui était recherché. Des essais ont alors montré, ce qui était inattendu, que la multiplication des ajutages d'injection provoque une amélioration notable de l'effet de trompe pour l-'aspiration de l'air et que dans ces conditions on peut disposer d'un ensemble d'ajutages tels que le total de leurs sections soit notablement supérieur à la valeur à laquelle on doit se limiter avec les réalisations classiques. C'est ainsi qu'avec un disperseur muni d'une pluralité d'injecteurs, le rapport des racines carrées des sections du conduit cylindrique et du total des sections des ajutages d'injection peut être choisi inférieur à 50, la limite inférieure de ce rapport étant reportée à 35. Ceci est particulièrement avantageux pour l'élimination des gaz de rejet à basse pression, notamment à des pressions de quelques dizaines de millibars de surpression par rapport à la pression atmosphérique. Tel est le cas de divers réservoirs de stockage des hydrocarbures liquides et des séparateurs atmosphé- riques. RE57ENDICATIONS 1 - Dispositif de dispersion dans l'atmosphère de qaz de rejet et notamment d'hydrocarbures qazeux, comprenant un conduit de mélange entre deux sections dudit conduit, dites section d'entrée et section de sortie, l'une et l'autre étant ouvertes et au moins un ensemble d'ajutages d'injection, chaque ensemble comprenant au moins un ajutage débouchant dans une zone dite zone d'injection, proche de la section d'entrée, lesdits aju tages d'un même-ensemble prolongeant des conduits reliés à une même source de gaz de rejet sous pression, lesdits ajutages des différents ensembles étant répartis dans la zone d'injection et tels que le rapport des racines carrées de la section du conduit de mélange et du total des sections des ajutages d'in jection des différents ensembles est compris entre 35 et 300. 2 - Dispositif de dispersion, selon la revendication 1, comprenant, en outre, proche de la zone d'injection, au moins un orifice d'un conduit relié à une source de gaz de rejet, à une pression notablement plus basse que la plus basse des pressions des sources reliées à chacun des ensembles d'ajutages d'injection. 3 - Dispositif de dispersion, selon la revendication 1, comprenant, en outre, proche de la zone d'injection, au moins un orifice d'un conduit relié à une source de gaz de rejet à une pression proche de la pression atmosphérique.