Brevet FR2366859A1 — publié le 19780505

L'invention concerne une garniture à structure systématique pour l'échange de matières, dans laquelle les courants de-vapeur ascendants sont soumis à des changements de direction multiples à contre-courant du liquide qui ruisselle de haut en bas et humidifie les surfaces des cloisons, comme on en utilise par exemple dans des colonnes de distillation et d'absorption. Par opposition aux colonnes garnies remplies en vrac de façon aléatoire, dans lesquelles le liquide se déplace à travers le remplissage avec des changements de direction irréguliers et avec des épaisseurs irrégulières de la pellicule qu'il forme, on parvient, dans une colonne dite de mouillage systématique, à une plus grande uniformité de la pellicule qui s'écoule de haut en bas sur les cloisons, avec un contre-courant de vapeur réglé de façon correspondante. Un rapport quantitatif pratiquement uniforme des phases en situation d'échange peut être obtenu avec une meilleure approximation dans le cas d'une colonne de mouillage à disposition systématique de la garniture d'échange de matières.On connaît, pour de semblables garnitures, le procédé consistant à former des passages longitudinaux dont les sections transversales varient dans la direction de l'écoulement : à cet effet, des t81es ondulées sont disposées de sorte que les sommets et les creux des ondulations soient respectivement opposés (brevets allemands nO 1 059 888 et nO 1 089 728). De ce fait, les courants de.vapeur sont constamment accélérés et ralentis, si bien qu'il se produit une perte de pression qui atteint des niveaux indésirables. De plus, la vitesse maxi male admissible de la vapeur est limitée par la formation, si bien que des volumes de garniture relativement importants.sont-neces- saires. Un autre mode de construction connu d tune garniture systématique de colonne (brevet allemand nO I 544 027) se compose d'entretoises en treillis, constituant des systemes au passage de chacun desquels la vapeur est étranglée, ce qui a forcément pour conséquence une perte de pression excessive du courant de gaz. D'autres modèles de garnitures systématiques pour colonnes sont constitués par des plateaux de tôle pliés à vive arête en zig-zag ou ondulés, insérés horizontalement dans la colonne (brevets allemands n 1 129 956 et 1 667 050), plateaux qui sont munis d'évidements. Même avec ces formes de construction, une perte de pression relativement élevée est inévitable, du fait que pour des raisons de stabilité, les sections des ouvertures ne peuvent pas dépasser une certaine mesure. En outre, les parties de tôle enlevées par découpage sont des déchets et sont perdues pour le processus d'échange de matières. De plus, dans le cas des formes de construction mentionnées, une partie notable du volume de l'appareil se trouve en dehors des veines fluides principales, si bien que ces modèles ne présentent pas le rendement d'échange optimal. Une autre forme de réalisation (brevets allemands nO 2 060 178 et 2 233 763) est fabriquée à partir de tale à perforations profilées ou de métal déployé, ou à partir d'un treillis dont la structure est semblable à celle du métal déployé.L'utilisation de ces matériaux se traduit par un surcroît de prix notable pour une garniture systématique de colonne qui est fabriquée à partir d'eux. Il en résulte déjà que la capacité concurrentielle de cette forme de construction est très limitée. Par contre, la garniture d'échange de matières à structure systématique selon l'invention se caractérise par le fait que des bandes longitudinales parallèles, dressées transversalement par rapport au passage, sous forme de plaques en bande longitudinale, comportent des fentes obliques dans lesquelles sont à leur tour insérées, perpendiculairement à ces bandes, des bandes transversales disposées obliquement sous forme de plaques en bande transversale, les bandes longitudinales et/ou transversales étant munies de trous et/ou de fentes d'insertion et des bandes longitudinales et transversales insérées les unes dans les autres étant disposées les unes au-dessus des autres par couches successives et les bandes longitudinales et/ou transversales étant orientées avec la même inclinaison dans chaque rangée et avec des inclinaisons opposées d'une couche à l'autre, de sorte qu'il en résulte un passage en zig-zag, des bandes de métal aussi bien que des bandes de matière synthétique pouvant servir de plaques en bande. Dans ces conditions, les bandes longitudinales et transversales de chaque couche sont raccordées pour former une grille et, en cas de réalisation en matière synthétique, les bandes longitudinales et transversales d'une couche peuvent etre également fabriquées sous forme d'éléments en grille, à partir de matière synthétique, par un procédé de moulage par injection de la matière synthétique. Avec la garniture d'échange de matières selon l'invention, on obtient un garnissage systématique de colonne qui garantit que, d'une part toutes les surfaces d'échange présentes seront mouillées de manière approximativement uniforme et, d'autre part, toute la section transversale sera traversée uniformément par les gaz sans zones mortes négligées, si bien qu'un degré maximal d'échange de matières peut être atteint avec, en même temps, une faible perte de pression dans le courant de gaz. Pour compenser des différences de concentration et de pression en direction horizontale, il est prévu des trous découpés donnant lieu à des pattes de découpage qui produisent, dans le système choisi, un écoulement horizontal qui alterne chaque fois d'une bande à l'autre et d'une couche à l'autre. En même temps, par ces trous en combinaison avec les pattes de découpage, la turbulence générale est accrue et la perte de pression est réduite, sans qu'il en résulte une perte de la surface d'échan- ge. En outre, la garniture systématique d'échange ae matieres selon l'invention peut être fabriquée économiquement et mise en place sans problèmes, m8me dans des colonnes existantes, puisqu'on procède à un simple empilage à la manière de grilles superposées, sans qu'il faille prévoir des dispositifs de quelque nature que ce soit dans la colonne. Des formes de réalisation de garnitures d'échange de matières à structure systématiques selon l'invention sont représentées schématiquement à titre d'exempl; sur les dessins annexés. La figure 1 est une vue en perspective d'une couche de bandes longitudinales et transversales réunies en une grille, les trous n'ayant pas été indiqués pour simplifier le dessin. Les figures 2 et S sont des vues en élévation latérale -dans la direction des bandes longitudinales, des bandes transversales partiellement insérées et des trous de celles-ci. La figure 4 est une vue d'une bande transversale perforée. Les figures 5 et 6 sont respectivement une vue latérale et une vue de dessus de systèmes en grile composés de bandes longitudinales et transversales alternées. Comme on peut le voir sur les dessins, la garniture d'échange de matières à structure systématique se.compose de bandes longitudinales parallèles l, dressées transversalement par rapport au passage à travers la colonne, désigné par A pour le courant de vapeur et par 3 pour le liquide, sous forme de plaques en bande longitudinale munies de fentes obliques 2 dans lesquelles sont à leur tour insérées perpendiculairement des bandes transversales 3 disposées obliquement, sous forme de plaques en bande transversale qui présentent le cas échéant des contre-fentes 4 et des trous 5 donnant lieu à des pattes de découpage 6 qui sont repliées. Les trous 5 avec leurs pattes de découpage n'ont pas été indiqués sur la vue en perspective pour simplifier le dessin, mais ils sont visibles sur les autres figures.D'après la figure 2, les bandes longitudinales et transversales 1 et 3 sont munies de fentes obliques 2 et de contre-fentes 4; par contre, sur la figure 3, seules les bandes longitudinales 1 présentent des fentes obliques 2, si bien que la profondeur d'insertion est différente en conséquence. Sur les figures 2 à 4, on peut voir les trous 5 et les pattes de découpage 6 qui sont repliées. Lorsque des couches de bandes longitudinales et transversales 1 et 3 sont placées les unes sur les autres, on peut, en cas de bandes longitudinales 1 disposées de préférence verticalement, diriger les bandes transversales 3 de sorte que leurs obliquités soient opposées d'une couche à l'autre, ce qui donne lieu à un passage A/B en zig-zag. L'inclinaison des bandes transversales 3 peut être comprise entre 150 et 750. Les bandes longitudinales 1 peuvent être disposées elles aussi en position oblique, mais cela complique la fabrication.Comme on l'a représenté sur les figures 2 et 3, les bandes longitudinales et transversales peuvent être insérées les unes dans les autres au moyen de fentes 2, 4 de profondeurs différentes, comprises entre 30 %0 et 100 %. Les pattes de découpage 6 des trous 5 peuvent tre également repliées en sens mutuellement alternants d'une couche à l'autre, comme le montrent les figures 5 et 6, et cela entre 300 et 900. Par leur insertion les unes dans les autres, les bandes longitudinales et transversales 1 et 3 sous forme de plaques en bande constituent une grille par couche C, comme on peut le voir sur la figure 5, cette disposition convenant en particulier dans le cas de plaques en bande de métal. Enfin, les bandes longitudi nales et transversales 1 et 3 d'une couche peuvent Qtre également formées de matière synthétique par moulage par injection, d'une pièce sous forme d'un élément en grille. 1. Garniture d'échange de matières à structure systéma tique, dans laquelle les courants de vapeur ascendants sont soumis à des changements de direction multiples à contre-courant du liquide qui ruisselle de haut en bas et humidifie les surfaces de cloisons, caractérisée en ce que des bandes longitudinales parallèles 1, sous forme de plaques en bande longitudinale, dressées transversalement par rapport au passage, comportant des fentes obliques 2 dans lesquelles sont à leur tour insérées, perpendiculairement à ces bandes 1, des bandes transversales 3 disposées avec l'obliquité correspondante, sous forme de plaques en bande transversale, les bandes longitudinales et/ou transversales 1, 3 étant munies de trous 5 et/ou de fentes dtinsertion 2 et des bandes longitudinales 1 et des bandes transversales 3 insérées les unes dans les autres étant disposées les unes au-dessus des autres par couches successives et les bandes longitudinales et/ou transversales 1, 3 étant orientées avec la iaême inclinaison dans chaque rangée et avec des inclinaisons opposées d'une couche à l'autre, de sorte qu'il en résulte un passage en zig-zag. 2. Garniture d'échange de matières selon la revendication 1, caractérisée en ce que les bandes longitudinales et/ou transversales 1, 3, parallèles entre elles, sont disposées obliquement avec une inclinaison comprise entre 150 et 750. 3. Garniture d'échange de matières selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les bandes longitudinales et transversales 1, 3 sont insérées les unes dans les autres à raison de 30 à 100 % au moyen de fentes 2. 4. Garniture d'échange de matières selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les bandes longitudinales et/ou transversales 1, 3 sont munies de trous 5 donnant lieu à des pattes de découpage 6 qui sont repliées de manière alternante d'une bande à l'autre et/ou d'une couche à l'autre. 5. Garniture d'échange de matières selon la revendication 4, caractérisée en ce que les pattes de découpage 6 des bandes longitudinales et/ou transversales 1, 3 sont repliées d'un angle compris entre 300 et 900.. 6. Garniture d'échange de matières selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les différentes couches de bandes longitudinales et transversales 1, 3 sont empilées les unes sur les autres avec rotation angulaire mutuelle.