Brevet FR2411024A1 — publié le 19790706

La présente invention concerne un procédé de séparation des cofts- tituants d'un mélange gazeux. Le mélang#e conforme à l'invention est caractérise en ce que l'on utilise pour la séparation au moins 5 éléments séparateurs, formes chacun par une enceinte divisée en duaux par une menbrane poreuse. Ces éléments séparateurs forment un circuit fermé, chacun de ces éléments séparateurs remplissent successivement par permutation le rôle d'élément d'épuisement, d'élément d'enri chissement, d'élément recueillant le gaz de tête enrichi en constituant le plus léger du mélange et élément fournissant le gaz de queue appauvrie en constituant le plus léger du mélange. L'invention sera mieux comprise à l'aide du schéma ci-joint, où l'installation est repérée. Celle-ci comporte 5 éléments séparateurs a, b, m, n et z, divisés chacun en deux compartiements par une menbrane poreuse. Cette menbrane peut avoir une forme quelconque, en particulier la forme tubulaire. Chaque élément séparateur est muni de 4 conduits 1,2,3- et 4 pour rentrée et la sortie des gaz. Ces conduits sont munis de-vannes. Des compresseurs 5 placés entre les éléments séparateurs permet tent de transférer des compartiments basse pression de ceux-ci les gaz qui s'y trouvent ou une partie de ceux-ci, dans les compartiments haute pression des éléments séparateurs voisins. Des dispositifs de types connus permettent de maintenir les gaz à des températures et pressions convenables. D'autres dispositifs, également de types connus sont prévus pour ouvrir et pour fermer les différentes vannes selon une séquence et à des moments prédéterminés. La marche des compresseurs est elle aussi réglée selon une séquence prédéterminée, à l'aide d'un régulateur de type connu. L'installation selon l'invention fonctionne de la façon suivante, On introduit le mélange gazeux à séparer pendant une certaine durée Tà débit constant dans l'élément séparateur m par son conduit 3. La vanne de ce conduit reste ouverte pendant cette durée T. Au même moment quand le dispositif contrôleur des vannes a ouvert la vanne 3m mentionnée ci-dessus, il ouvre aussi la vanne c'l de l'élément séparateur z et des vannes nOs 2 et 4 de ltélément a. Ces dernières vannes lz, 2a, et 4a ne resteront ouvertes que pendant une durée t inférieure à T. Pendant la durée T le compresseur a5 situé après l'élément séparateur a est arrêté et le compresseur z5 situé après l'élément z est arrêté pendant la période t, l'expression "après" étant entendue dans le sens des flèches. Pendant la durée t les deux compartiments de l'élément séparateur a sont complètement vidés par aspiration, éventuellement favorisée par rechauf fage de l'élément a et l'envoie dans cet élément d'un gaz inert. Le gaz ainsi évacué représente le produit de queue, appauvri en constituant léger. Pendant cette même durée t une partie du gaz contenu dans le compar timent basse pression de l'élément séparateur z est pompée à l'extérieur. C'est le produit de tête, enricni en constituant léger. Un contrôleur automatique de type connu contrôle la quantité de produit de tête pompé à l'extérieur. Cette quantité est égale au rendement théorique du produit de tête. Par différence, la quantité de produit de queue est égale au rende ment théorique que doit avoir ce produit. Ce résultat qui découle du bilan matériel, est facilement obtenu grâce à la régulation correspondante ce la marche des compresseurs. A la fin de la période t, la contrôleur des vannes ferme les vannes a2, a4, et zl. Au même moment le contrôleur des compresseurs met en route le compresseur z5 qui refoule alors le gaz enrichi en produit :é-er du comparri- ment de basse pression de l'élément séparateur z dans le compartim-nt haute pression de l'élément séparateur a qui vient d'être complètement vidé. A la fin de la période T le contrôleur des vannes ferle la vanne m3 et il ouvre les vannes n3, al, b2, et b4. On a ainsi exactement la même situation qu'au début du cycle T qui vient d'être terminé avec la seule différence que chaque élément séparateur exerce maintenant les fonctions qu'on exercées pendant la période T décrite les éléments séparateurs qui les précèdent dans le sens des flèches. On a donc réalisé une permutation cyclique des éléments séparateurs. Celle-ci a été réalisée par les programmes imposés au contrôleur des vannes et au contrôleur aes compresseurs. Ces deux contrôleurs font que ltouverture et fermeture des vannes, ainsi que le fonctionnement des compresseurs sont réalisés selon un programme de permltatior. cyclique avec la période T. Pi roi chaque élément séparateur éxécute périodiquement chaque foncde chacun des éléments séparateurs et chacun des compresseurs éxécute toujours la fonction qui correspond à l'instant donné à la fonction de l'élément séparer teur correspondant. L'instaslation décrite selon l'invention permet de réaliser la sépa ration de mélar.ges gazeux divers pratiquement en continu, sans reflux. De ce fait les dimensions de l'installation de séparation, ainsi que la consommation 'énergie sont réduites. le procédé selon l'invention est applicable à la séparation de pra tiquement tous les mélarlges gazeux, er particulier de ceux dont les consti tuants ont des earacté.istiques similaires. Le nombre d'éléments séparateurs à utiliser pour une séparation donnée est variable. Il peut Astre calculé à laide de formules connues. REVNDICATIONS 1. Procédé pratiquement. continu pour séparer des mélanges gazeux divers#, ou pouvant être gazéfiés, en deux produits, l'un enrichi et l'autre appauvri en les constituants les plus légers, au moyen d'un appareillage comprenant au moins cinq, ou un nombre supérieur, éléments séparateurs disposés en circuit fermé, chacun des éléments séparateurs remplissant par permutation successivement le rôle d'élément évacuant le produit appauvri en constituants légers, appelé produit de queue, celui d'élément d'épuisement, de récepteurs de mélange à séparer, d'élément d'enrichissement et de celui évacuant le produit de tête enrichi en constituants légers.On introduit le mélange à séparer dans l'élé- ment remplissant le moment donné le rôle de récepteur du mélange à séparer, on évacue le produit de queue aussi complètement que possible de l'élément séparateur dans lequel ce produit s'est formé par élimination des produits légers et on évacue le produit de tête enrichi en produits légers de l'élément séparateur qui contient le mélange le plus enrichi en constituants légers, la quantité de produit de tête ainsi évacuée étant contrôlée et égale au rendement théorique, le reste de produit de tête étant transféré dans l'élément séparateur suivant qui a contenu auparavant le produit de queue, complètement évacué. 2. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que chaque élément séparateur éxécute son rôle comme indiqué ci-dessus pendant une période T, après laquelle, pendant une période identique T' grâce à l'action programmée et coordonnée des régulateurs des vannes et des compresseurs, ils remplissent les rôles qu'auparavant, pendant la période T ont rempli les éléments séparateurs situés derrière eux, réalisant ainsi une permutation cyclique des éléments séparateurs, grâce à laquelle chacun des éléments séparateurs joue successivement chacun des rôles, réalisant ainsi une opération pratiquement continue. 3. Appareillage pour la mise en oeuvre du procédé suivant revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte au moins cinq éléments séparateurs disposés en circuit fermé, chacun de ceux-ci étant constitué par a) un réservoir séparé en deux compartin & s par une menbrane poreuse, par 4 conduits munis chacun d'une vanne par lesquelles le mélange k séparer est introduit dans 1 appareillage et les produits séparés en sont soutirés, b) par des compresseurs, dont le nombre peut être le mêrlre que celui des éléments séparateurs ou inférieur, c) des régulateurs et des dispositifs de types connus, pour régler, selon des graphiques prédéterminée, le fonctionnement des vannes, des compresseurs, le maintien à des valeurs également #rédéterminées des tempé- ratures et des pressions dans les différentes parties de l'appareillage et pour assurer l'alimentation contrôlée en mélange à séparer et l'évacuation des produits séparés. 4. Appareillage suivant revendication 3. caractérisé en ce que les compresseurs peuvent être partiellement ou complètement supprimés et que les menbranesMreus sont remplacées par des plateaux de distillation, de préférence du type des plateaux.