Brevet FR2458311A1 — publié le 19810102

La présente invention concerne un disposi- tif de distribution de liquide pour les colonnes d'échan- ge de matière. Les installations de distribution ont la fonction de diviser un courant cohérent de fluide en un nombre aussi grand que possible de courants partiaux, de sorte qu'on puisse obtenir pour toutes les surfaces élé- mentaires de la section de colonne à arroser une charge de liquide uniforme (unité: m 3/m2/s) ou qui varie entre des limites admissibles. En même temps ces installations de distribution doivent êtreconçues de manière à ce qu'elles ne bloquent pas la voie du courant ascendant de vapeur ou de gaz. Il existe à ce jour essentiellement trois principes d'action selon lesquels une distribution de li- quide peut être réalisée conformément à ce qui est men- tionné ci-dessus. Distribution en nuée de gouttes par une buse de pulvérisation. Ce principe ne conduit à des résultats satis- faisants que lorsqu'on dispose d'une certaine pression pré- alable (environ 1 bar). Exemple: une buse. Ecoulement de trop plein par dessus un déermoi-r Le courant de fluide à distribuer est amené à un plateau ou à un système de rigoles dont les parois sont munies sur leurs bords, de plusieurs entailles de forme quelconque, par lesquelles le fluide s'écoule sous la forme de trop-plein. Exemple: distributeur à déverseurs. Ecoulement par un orifice. Le courant de fluide à distribuer est amené à un plateau, à un système de rigoles ou à une tu- bulure, comportant chacun, sur une face inférieure, une série d'orifices par lesquels le liquide s'écoule en vertu de la pression hydrostatique. Exemple: distributeur à tubulures douche annulaire Ces principes connus présentent de graves inconvénients. - Le premier principe, par nuée de gouttes, ne peut être utilisé avec une amenée naturelle dans la colonne (par exemple pour redistribution). - Le principe de "l'écoulement par dessus un déversoir" présente l'inconvénient de ne pouvoir fonctionner avec une précision suffisante (écart des débits volumétri- ques partiaux par rapport au débit volumétrique moyen d'environ 30 %) que pour des débits volumétriques impor- tants, et que la précision est limitée par le principe même. On a ainsi, pour une entaille rectangulaire, respectivement triangulaire, les relations suivantes V oJ h. = hl5 respectivement V '' h2. h = h2'5 o h est la hauteur de trop plein et v le débit volumétrique. Ainsi, une variation de la hauteur de trop plein du liquide h de + 20 %.a pour effet d'entraîner une variation du débit volumétrique partiel d'environ 30 % dans le premier cas et d'environ 50 % dans le deuxième cas. Le maintien de la constance des débits volu- métriques partiaux est rendu encore plus difficile du fait que les valeurs absolues des hauteurs de trop-plein de liqui- de sont très faibles (2 à 6 mm) et, de ce fait, même une variation admissible de 30 % de V impose des tolérances sévères pour la construction précise du système distributeur. Les plateaux de distribution usuels fonctionnent sur le principe du déversoir. Leurscoûtsde fabrication sont élevés en raison de la précision de fabrication exigée. Dans le cas o le plateau de distribution est constitué d'un disque avec déversoirs, la section de vapeur libre ne dépasse pas 50 %, et est encore plus réduite, lorsque l'on exige que la section de la colonne soit alimentée jus- qu'au bord par le liquide. Le principe d'écoulement par orifices présente certes une précision sensiblement plus élevée (V^- h ') et convient également pour des débits plus faibles, mais il présente aussi des inconvénients déterminants: Les trous de faible dimension nécessaires pour les faibles débits de fluide se bouchent dans le cas de traitement de milieux pollués. L'uniformité des débits volumétriques par- tiaux, par exemple dans le cas d'un dispositif à tubulu- res, n'est pas optimale, car les pressions statiques aux orifices d'écoulement ont des valeurs différentes en fonction de la vitesse locale d'écoulement (Equation d'éner- gie de Bornoulli). Exemple: distributeur à tubulures. Lorsqu'on choisit par contre, des sections de tubulures plus grandes, pour obtenir des vitesses d'écoule- ment plus réduites et de ce fait des différences plus fai- bles entre les pressions hydrostatiques aux différents ori- fices, le danger d'accumulation des salissures augmente parce que la vitesse d'écoulement diminue. Il existe également des distributeurs de fluide constitués d'un disque et de petits déversoirs d'o le fluide s'écoule en étant séparé du courant de vapeur pour lequel sont prévus des tubes plus gros. Ces distribu- teurs n'ont, comme mentionné ci-dessus, qu'une section li- bre de vapeur inférieure ou égale à 50 %. La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients des systèmes de distribution connus, et de réaliser une installation de distribution, qui distri- bue le liquide de manière uniforme sur la surface de contact de la colonne d'échange, et qui présente les avantages sui- vants: - charge de fluide minimale, c'est-à-dire un fonctionnement sûr, même pour les pressions hydrostatiques les plus faibles: - distribution de fluide jusqu'au bord de gar- nissage (nécessaire dans le cas o un garnissage est dispo- sé dans la colonne); - section libre de vapeur plus importante; insensibilité à l'égard des écarts de position - insensibilité à l'égard des salissures - plage de travail (V max) plus importante; (V min) fabrication économique; - possibilité d'adaptation économique, aux cas d'utilisation et aux problèmes à résoudre les plus fréquents. Selon l'invention ceci est assuré par un distri-- buteur de fluide destiné à être incorporé dans des colonnes d'échange de matière, comprenant un système de rigoles, ayant un élément distributeur principal, horizontal et des rigoles de distribution disposées transversalement audit élément, et présentant des orifices pour l'écoulement du li- quide à distribuer, qui se caractérisé en ce qu'il est en verre; en ce que l'élément distributeur principal est un tube; en ce que les rigoles de distribution sont situées sur ledit tube; en ce que les orifices sont disposés par paires, l'un en face l'autre sur les parois latérales des- dites rigoles de distribution; et en ce que des éléments d'égouttement sont suspendus dans lesdits orifices, de ma- nière à ce que le fluide qui sort de chaque paire d'orifices s'écoule sous la forme d'un seul écoulement vertical de fluide. Sur les figures annexées on a représenté à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'installation selon l'invention. La figure l est une vue latérale de cette forme de réalisation du distributeur de liquide. La figure 2 est une vue de dessus du distributeur de la figure 1. La figure 3 est une coupe verticale par une rigole, avec un élément d'égouttement suspendu (boucle de fil métalli- que dans cet exemple). 24583 1 i Le distributeur est constitué d'un certain nom- bre de rigoles parallèles (2) qui sont reliées entre elles, à leur partie inférieure, par un tube transversal (1), de sorte que les niveaux de liquide dans les différentes ri- goles (2) puissent s'établir selon le principe des vases communicants. Ledit tube transversal (1) est alimenté en un point quelconque, par le courant de fluide à distribuer. Les rigoles (2) présentent, sur leurs côtés, et à des intervalles arbitraires, des orifices (3) en regard les uns des autres, qui sont tous situés à la même distance par rapport au bord supérieur de la rigole (2). Le dis- tributeur décrit ici est réalisé de manière à ce que tous les bords supérieurs des rigoles (2), par conséquent tous les orifices (3) se trouvent à la même hauteur. Dans les paires d'orifices (3) sont suspendues des boucles de fil métallique (4), dont l'effet est que la section d'écoule- ment est diminuée, et que les deux courants partiaux se réunissent par l'effet de la tension superficielle du flui- de qui sort desdits orifices, et s'égouttent ou s'écoulent du fil (4) au-dessus de la rigole (2). L'élément d'égouttement que constitue la boucle de fil torsadé (4) présente deux extrémités libres, en forme de crochets qui sont chacune suspendue dans l'un des orifices (3) d'une paire d'orifices en regard l'un de l'autre dans la rigole (2) correspondante. Au lieu d'un fil métallique torsadé, on peut utiliser une mince bande métallique pour constituer l'élément d'égouttement. Par contre dans le cas o les débits de fluide sont plus importants, le fluide s'écoule en deux jets li- bres et l'uniformité d'arrosage est augmentée (la surface par débit volumétrique partiel est diminuée de moitié). Par le dimensionnement approprié de la section d'écoulement et de la hauteur des rigoles, on peut obtenir à volonté la plage de travail désirée pour l'installation de distribution. La plage de travail de l'installation de distribution peut être également élargie en échelon- nant la hauteur des orifices d'écoulement, de sorte que les orifices entrent en fonction successivement. A la partie inférieure du tube transversal sont prévus plusieurs perçages à bord rabattu vers l'extérieur (5) par lesquels peuvent être évacuées les particules fines du garnissage de la colonne, qui ont pénétré dans le tube trans- versal (lorsque l'installation est utilisée pour la redistri- bution). Le nombre de rigoles, ainsi que celui des orifi- ces est arbitraire. Les dimensions des rigoles et les distan- ces entre elles peuvent être adaptées dans chaque cas aux conditions données. Les éléments d'égouttement sont réalisés de pré- férence en matériau résistant aux agents chimiques. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Distributeur de fluide destiné à être incor- poré dans des colonnes d'échange de matières, comprenant un système de rigoles, ayant un élément distributeur principal horizontal et des rigoles de distribution disposées transver- salement audit élément, et présentant des orifices pour l'écoulement du liquide à distribuer, caractérisé en ce qu'il est en verre; en ce que l'élément distributeur principal est un tube (1); en ce que les rigoles de distribution (2) sont situées sur ledit tube (1), en ce que les orifices (3) sont disposées par paires l'un en face de l'autre sur les parois latérales desdites rigoles de distribution M2); et en ce que des éléments d'égouttement (4) sont suspendus dans lesdits orifices (3), de manière à ce que le fluide qui sort de chaque paire d'orifices (3) s'écoule sous la forme d'un seul écoulement vertical de fluide. 2.- Distributeur de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'égouttement (4) est une boucle de fil torsadé ayant deux extrémités libres, en forme de crochets, qui sont suspendues chacune dans l'un des ori- fices (3) d'une paire d'orifices. 3.- Distributeur de fluide selon la revendica- tion 2, caractérisé en ce que la boucle (4) est constituée d'un fil métallique. 4.- Distributeur de fluide selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que l'élément d'égouttement (4), est constitué d'une bande métallique mince. 5.- Distributeur de fluide selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits ori- fices (3) sont disposés à des hauteurs différentes.