Brevet FR2437856A1 — publié le 19800430

La présente invention concerne des appareils échangeurs de masse, et plus précisément un dispositif de contact pour appareils échangeurs de chaleur et de masse. Le dispositif selon l'invention est du type à plateaux et peut être avantageusement utilisé pour la réalisation des processus de rectification d'absorption, de désorption, d'humidification, de captage de poussières, etc. On connaît des appareils à interaction de gaz et de liquide à contre-courant, dans lesquels la surface de contact des phases forme des jets plans verticaux de liquide brisés par un courant de gaz qui s'écoule sur leur surface. les Jets plans peuvent être formés par écoulement du liquide sur des plaques en forme de segments disposées suivant la hauteur de l'appareil (condenseurs à plaque, par exemple) ou sur des plaques en anneau et rondes alternées suivant la hauteur de l'appareil (condenseurs à cascade, par exemple). Les plaques sont dotées de rebords de faible hauteur, pour rendre la distribution de liquide plus ré gulière. Les inconvénients principaux de ces appareils consistent en ce que leur rendement en phase gazeuse est faible du fait de ltentraînement du liquide, et que le passage des appareils de faible diamètre aux appareils de gros diamètre est compliqué. On connaît des appareils à interaction à contre-courant de gaz et de liquide, dans lesquels le dispositif de contact est réalisé sous forme d'un plateau à film constituant une partie d'un plateau à deux zones de contact des phases. Dans ce plateau connu, la zone de contact des phases est formée par un Jet ou film circulaire qui se forme lorsque. le liquide sort d'un dispositif déversoir et pénètre dans l'espace situé entre les plateaux. Le film recouvre la section libre de l'appareil où sont disposés les plateaux, s'écoule sur les parois et s1 accumule dans des chéneaux, d'où le liquide est canalisé jusqu'au dispositif déversoir du plateau inférieur par des canaux de communication. Sous l'action du courant de gaz, le film de liquide est brisé en gouttes. Les inconvénients du plateau à film sont essentiellement les suivants: on ne peut travailler qu'à des charges élevées en liquide, car à des faibles charges le film de liquide n'est pas de nature à recouvrir la section transversale de l'appareil; on ne peut travailler qu'à des charges en phase gazeuse correspondant aux vitesses ne dépassant pas 2,5 m/s dans la section transversale de l'appareil, les charges en gaz plus élevées conduisant à un entraînement important du liquide. L'efficacité de l'échange de masse dans les plateaux à film est peu élevée. Le but de l'invention est d'éviter ces inconvénients en créant un dispositif de contact pour les appareils échangeurs de chaleur et de masse, permettant de diviser le courant de gaz arrivant au moins en deux parties qui entrent successivement en contact avec un courant non divisé de liquide, afin de permettre d'augmenter les charges en phase gazeuse, d'accroître le rapport liquide/gaz dans la zone de travail du dispositif de contact et de rendre celui-ci plus efficace. Le but visé est atteint par le fait que dans un dispositif de contact pour appareils échangeurs de chaleur et de masse comprenant au moins deux supports disposés l'un au-dessus de l'autre et comportant des cloisons verticales et des canaux disposés en quinconce suivant la hauteur de l'appareil et servant à laisser passer un agent gazeux et à amener un agent liquide du support supérieur au support inférieur, selon l'invention, les bords supérieurs des cloisons verticales de chaque support sont reliés aux bords inférieurs des cloisons verticales du support situé audessus par des plaques divisant le courant de gaz amené à l'appareil. L'invention consiste essentiellement en ce qui suit. Le dispositif de contact comprend des plaques inclinées servant à diviser en plusieurs parties le courant de gaz arrivant dans l'appareil. Pour un groupe de courants de gaz, les plaques forment des passages dont l'origine est constituée par les canaux de communication formés par les cloisons verticales du support inférieur et qui débouchent dans les zones du support supérieur où le gaz et le film circulaire de liquide sont mis en contact alors que pour un autre groupe de courants de gaz, ces plaques forment des passages qui ont leur origine dans les zones du support inférieur où le gaz et le film de liquide sont mis en contact et qui se terminent par les canaux de communication formés par les cloisons verticales du support supérieur. Les caractéristiques et avantages du dispositif selon l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation, faite en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: la Fig.1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif de contact suivant l'invention; la Zig,2 représente ce dispositif de contact en vue de dessus; la Fig.3 est une représentation en perspective isométrique du même dispositif. Le dispositif de contact des Fig.1, 2 et 3 comprend au moins deux supports 1, 2 disposés l'un au-dessus de l'autre et comportant des canaux 3 pour le passage de gaz et des canaux 4 pour l'amenée de liquide du support supérieur 2 au support inférieur 1. Les canaux 4 sont disposés en quinconce suivant la hauteur de l'appareil. A la partie inférieure de ces canaux 4 se trouvent des disques 5 servant à diriger le courant de liquide vers le support inférieur et à former un film circulaire de liquide. Les supports 1 et 2 comportent également des cloisons verticales 6. Le liquide arrivant aux supports 1, 2 s'accumule dans des chéneaux 7 disposés directement sur les supports et formés par les parois des canaux 3 et par les cloisons verticales 6.Les bords supérieurs des cloisons verticales 6 du support inférieur 1 sont reliés aux bords inférieurs des cloisons verticales 6 du support supérieur 2 par des plaques 8 dont le rôle est de diviser le courant de gaz amené à l'appareil. Le dispositif fonctionne de façon suivante. Depuis le support supérieur 2, le liquide L arrive par les canaux 4 aux disques 5, qui forment un film circulaire de liquide et dirigent le courant de liquide L vers les cloisons verticales 6. Arrivé aux cloisons verticales 6, le liquide s'écoule dans les chéneaux 7, par lesquels il se déverse vers les canaux 4 du support 1. Le courant de gaz G amené à l'appareil est divisé en deux groupes égaux de courants; le premier groupe passe par les canaux 3 du support 1, au-dessus desquels sont répartis les films circulaires de liquide sortant des canaux 4 du support 1, et entre les cloisons verticales 6 du support 2, en arrivant ainsi dans l'espace situé au-dessus du dispositif de contact; le second groupe de courants passe d'abord entre les cloisons verticales 6 du support 1, puis par les canaux 3 du support 2, au-dessus desquels sont répartis les films circulaires de liquide sortant des canaux 4 du dispositif de contact supérieur, et arrive dans l'espace situé au-dessus du dispositif de contact, où les parties du courant de gaz sont mélangées. En traversant les films circulaires de liquide, le gaz les brise en gouttes séparées. Le dispositif de contact selon l'invention permet ainsi d'augmenter de deux fois la vitesse du courant de gaz dans la section de l'appareil et de diminuer la charge en liquide de l'appareil. En utilisant cette construction du dispositif de contact, on peut créer des appareils de plus faible diamètre. Le fait d'abaisser la limite inférieure de fonctionnement du dispositif en liquide permet de se passer d'une circulation supplémentaire de liquide en excès dans les procédés de traitement des gaz à faible teneur en matière à capter. Si nécessaire, le dispositif de contact peut être fabriqué en polymères. Le dispositif de contact selon l'invention peut être utilisé avantageusement pour la réalisation de gros appareils de grande puissance unitaire, d'autant plus que le passage d'une échelle à une autre devient bien plus simple du fait qu'on peut appliquer le principe de sectionnement longitudinal et transversal des courants dans l'appareil. REVENDICA2ION Dispositif de contact pour appareils échangeurs de chaleur et de masse, du type comprenant au moins deux supports disposés l'un au-dessus de l'autre et comportant des cloisons verticales et des canaux disposés en quinconce suivant la hauteur de l'appareil et servant à laisser passer un agent gazeux et à amener un agent liquide du support supérieur au support inférieur, caractérisé par le fait que les bords supérieurs des cloisons verticales (6) de chaque support (1) sont reliés aux bords inférieurs des cloisons verticales (6) du support situé au-dessus (2) par des plaques (8) divisant le courant de gaz (G) amené à l'appareil.