Brevet FR2515982A1 — publié le 19830513

La présente invention concerne un disposi- tif distributeur/collecteur approprié pour être utilisé en tant que distributeur (ou collecteur) dans un réacteur catalytique, un appareil de désodorisation ou un dispositif analogue, du type en forme de colonne. Le réacteur catalytique du type en forme de colonne classique comporte, comme cela est représenté sur la Figure 1, un certain nombre de grilles 2 de support du catalyseur prévues dans une colonne de réacteur Des couches de catalyseur sont disposées sur ces grilles de support et des distributeurs 4 sont suspendus dans l'espace situé au-dessus des couches de catalyseur 3 de manière à distribuer ou répartir un fluide (un liquide ou un gaz) au-dessus des couches de catalyseur 3 (afin de faciliter l'explication, on dé- crira les distributeurs 4 comme distribuant un liquide). Le liquide tombe goutte-à-goutte à travers de nombreu- ses ouvertures ménagées dans le distributeur 4, au- dessus des couches de catalyseur 3 et est soumis à une réaction désirée à travers les couches de catalyseur 3, puis après la réaction il ressort de la colonne 1 du réacteur par l'intermédiaire d'une sortie la. Comme on le comprendra de ce qui précède, le réacteur catalytique classique 1 possède une construc- tion telle que les distributeurs 4 sont prévus séparé- ment des grilles 2 de support du catalyseur Cependant une telle construction requiert un grand nombre de grilles 2 de support du catalyseur s'il y a de nombreu- ses couches de catalyseur 3, ce qui entraîne un coût de fabrication élevé En outre si le nombre des couches de catalyseur 3 augmente, l'espace requis pour disposer les distributeurs 4 augmente, ce qui requiert d'une très grande colonne de réacteur dont une partie impor- tante de l'espace intérieur n'est pas utilisée pour loger le catalyseur En outre le montage des distri- -2- buteurs 4 de l'art antérieur dans la colonne de réac- teur 1 requiert un degré extrêmement élevé de préci- sion afin que le liquide soit uniformément réparti par les distributeurs 4, et le coût de la main-d'oeuvre dépensé pour le montage des distributeurs 4 représente une somme considérable. C'est pourquoi un objet de la présente inven- tion est de réaliser un distributeur supprimant les inconvénients décrits ci-dessus du distributeur de l'art antérieur dans le réacteur catalytique du type en forme de colonne. Conformément à la présente invention, il est prévu un nouveau distributeur de type enseveli possé- dant à la fois une fonction de distribution (ou de collecte) d'un fluide et une fonction de rétention du catalyseur En disposant ce distributeur à l'état en- seveli dans la couche de catalyseur, on évite les grilles de support du catalyseur, qui étaient indis- pensables dans la colonne de réacteur classique, et l'on fait l'économie du coût de la main-d'oeuvre pour le montage des distributeurs dans la colonne du réac- teur étant donné que la position de montage du distri- buteur selon l'invention ne requiert pas un degré aussi élevé de précision que dans le cas du distribu- teur de l'art antérieur, et en outre le rendement d'utilisation de l'espace à l'intérieur de la colonne du réacteur est grandement amélioré étant donné que le catalyseur n'a pas à être subdivisé en plusieurs couches même si les distributeurs sont prévus sur plusieurs étages. Lors de la mise en place d'un distributeur à l'état enseveli dans le catalyseur il se pose le pro- blème consistant en ce que, alors que le distributeur enseveli doit posséder une constitution suffisamment robuste pour porter une lourde charge imposée par le catalyseur, sa construction ne doit pas permettre l'ap- parition d'un écoulement turbulent ou d'un décalage du liquide qui doit être distribué uniformément En parti- culier, dans un réacteur catalytique dans lequel le catalyseur est mis en circulation dans un système qui inclut le réacteur, il se pose également le problème selon lequel le distributeur doit être d'une construc- tion ne permettant aucun colmatage du catalyseur dans les ouvertures par lesquelles le liquide doit être distribué. Les problèmes décrits ci-dessus peuvent être entièrement résolus au moyen du dispositif distributeur/ collecteur selon la présente invention, qui comporte un tamis cylindrique constitué par plusieurs tiges de sup- port allongées disposées en cylindre et situées à des distances relatives appropriées, et un organe en fil métallique formant tamis enroulé en hélice sur les- dites tiges de support disposées en cylindre, un tube disposé à l'intérieur du tamis cylindrique et muni d'une multiplicité d'ouvertures servant à distribuer ou à collecter un fluide qui circule à travers l'or- gane en fil métallique, formant tamis, dudit tamis cylindriques, et plusieurs disques de support prévus dans ledit tamis cylindrique, à des distances relati- ves appropriées, de telle manière que lesditestiges de support du tamis cylindrique sont supportées sur la périphérie extérieure desdits disques de support dont chacun est muni d'une ouverture de manière à s'ajuster audit tube et supportant ce dernier dans ledit tamis cylindrique de manière à définir un espace entre ledittube et ledit organe en fil métallique, formant tamis dudit tamis cylindrique. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif, -4- ainsi que des dessins annexés qui en font partie intégrante et sur lesquels: La Figure l représente une vue en coupe verticale d'un réacteur catalytique du type en forme de colonne de l'art antérieur; La Figure 2 représente une vue en perspec- tive montrant une forme de réalisation du dispositif distributeur/collecteur selon la présente invention, dans un état dans lequel une partie du tamis cylin- drique est retirée de manière à en permettre l'obser- vation; La Figure 3 (a) est une vue en coupe verticale de face d'tun exemple d'un réacteur cataly- tique du type en forme de colonne, dans lequel le dispositif distributeur/collecteur selon l'invention est monté; La Figure 3 (b) est une vue en coupe trans- versale du réacteur catalytique prise suivant les li- gnes A-A sur la Figure 3 (a); La Figure 3 (c) est une vue en coupe verti- cale du réacteur catalytique, prise suivant les lignes B-B sur la Figure 3 (a); La Figure 4 est une vue montrant un état dans lequel un liquide est diffusé par le distributeur 21 représenté sur les Figures 3 (a)-3 (c); et Les Figures 5, 6, 7 et 8 sont des vues en- perspective montrant, à l'état partiellement arraché, d'autres Rrmes de réalisation du dispositif distribu- teur selon l'invention. La Figure 2 représente une forme de réalisa- tion de base du dispositif distributeur/collecteur conforme à la présente invention et désigné dans son ensemble par la référence 10 La référence 18 désigne un tamis cylindrique constitué de tiges de support allongées 11 et d'un organe en fil métallique 12 -5- formant tamis Les tiges de support 11 sont disposées en cylindre, avec une distance appropriée entre tiges adjacentes L'organe en fil métallique 12 formant tamis possède une forme de coin en coupe transversale et est enroulé en hélice sur les tiges de support 11 disposées eu cylindre, et ce avec un pas d'enroule- ment approprié Des fentes 12 a sont ménagées entre des parties respectives voisines du fil La largeur de chaque fente 12 est déterminée en fonction de la taille des particules du catalyseur. Plusieurs disques de support 17 sont prévus dans le tamis cylindrique 18 avec une distance appro- priée, suivant la direction axiale du tamis cylindri- que 18, entre disques de support 17 adjacents Les disques de support 17 sont disposés de telle manière que les tiges de support il du tamis cylindrique 18 sont supportées par la périphérie extérieure des dis- ques de support respectifs 17 Chacun des disques de support 17 est réalisé avec une ouverture centrale 17 a. Un tube 13 est ajusté dans les ouvertures centrales 17 a des disques de support 17 Ces derniers supportent par conséquent le tube 13 de telle manière qu'un espace est défini entre le tube 13 et l'organe en fil métallique 12, formant tamis, du tamis cylindri- que 18 Le tube 13 est muni d'une multiplicité de petites ouvertures 13 a servant à distribuercu collec- ter le fluide qui circule à travers les fentes 12 a de l'organe en fil métallique 12 formant tamis Les disques de support 17 de cet exemple sont en outre munis d'ouvertures 17 b qui sont disposées de façon équidistante dans la partie du disque entourant l'ou- verture centrale 17 a, de manière à établir une commu- nication entre les espaces internes du tamis cylindri- que 18 qui sont séparés les uns des autres par les disques de support 17. -6 - On notera, de la description donnée ci-deus, que la combinaison du tamis cylindrique 18, du tube perforé 13 et des disques de support 17 fournit une structure unique dans laquelle les disques de support 17 assument-les deux fonctions suivantes: ( 1) supporter le tamis cylindrique 18 à l'encontre d'une charge appliquée de l'extérieur vers l'intérieur, en servant ainsi d'éléments de renforcement du tamis cylindrique 18, et ( 2) à supporter le tube 13 situé au centre du tamis cylindrique 18, sans nécessiter d'autres dispo- sitifs de support. En considérant la Figure 2, on voit qu'un tube de raccordement 14 est raccordé au tube 13, le- quel tube 14 est pour sa part relié par l'intermédiaire d'un accouplement, 16 à une canalisation 15 d'un système dans lequel l'ensemble à tamis cylindrique est utilisé. Les extrémités du tamis cylindrique 18 et du tube 17 sont respectivement fermées par des organes de ferme- ture appropriés. Pour réaliser le dispositif distributeur/ collecteur 10, on ajuste en premier lieu les disques de support 17 sur le tube perforé 13, on soude les tiges de support 11, en laissant subsister entre elles un intervalle approprié, aux disques de support 17 par exemple selon un soudage par points et enfin o-i enroule l'organe en fil métallique 12 formant tamis sur les tiges de support 11, selon un pas d'enroule- ment prédéterminé, et on le soude à ces tiges par exemple en utilisant un soudagepar points A titre alternatif, on peut presser l'organe en fil métallique 12 formant tamis sur les tiges de support 11 en uti- lisant l'élasticité de cet organe 12 Dans ce cas, on peut supprimer le soudage de l'organe en fil métalli- que 12 formant tamis sur les tiges de support 11. -7- Un exemple d'utilisation du dispositif 10 dans le réacteur catalytique du type en forme de co- lonne est représenté sur les Figures 3 (a)-3 (c) Dans cet exemple, des distributeurs 21 comportant plusieurs dispositifs 10 sont disposés à un étage supérieur et à un étage inférieur, dans une couche unique de cata- lyseur 25 chargé dans une colonne 20 Chacun des dis- tributeurs 21 comporte des dispositifs 10 disposés parallèlement, trarsversalement par rapport à la cana- lisation 15, et raccordées à cette dernière par l'in- termédiaire du tube de raccordement 14 et de l'accou- plement 16 Chacun des dispositifs 10 est fermé à ses deux extrémités par des organes de fermeture 23 et est monté sur une colerette 20 a fixée sur la paroi intérieure de la colonne 20 Une seule couche de grilles 22 de support du catalyseur est prévue dans la partie inférieure de la colonne 20 Le catalyseur est chargé dans la colonne à partir d'une entrée c de cette dernière, jusqu'à ce que les distributeurs 21 situés dans les étages respectifs soient complète- ment ensevelis dans le catalyseur. Le liquide, qui doit être mis en réaction, est tenu de circuler dans la canalisation 15 de manière à pénétrer dans le tube perforé 13 de chaque dispositif 10 et à être diffusé à l'intérieur du catalyseur 25 par l'intermédiaire des ouvertures 13 a du tube 13 Cet état est représenté sur la Figure 4 Comme cela est visible sur cette figure, étant donné qu'il existe un espace défini entre le tube 13 et l'organe en-fil métallique 12 formant tamis, le liquide diffuse de façon plus uniforme sur une plage plus étendue de la couche de catalyseur, que dans le cas o le tube 13 est enseveli dans la couche de catalyseur en étant en contact direct avec ce dernier Un avantage du dispositif selon la présente invention réside également -8- dans le fait que les fentes 12 a de l'organe en fil métallique 12 formant tamis sont prévues selon une disposition uniforme et qu'il n'existe aucune barrière importante empêchant la diffusion du liquide à travers les fentes 12 a dans toutes les directions, de sorte qu'aucune turbulence, ni aucune déviation du liquide n'intervient dans la distribution. Le liquide ayant diffusé à l'intérieur du catalyseur 25 s'écoule vers le bas à l'intérieur de la couche de catalyseur et la réaction attendue inter- vient pendant cet écoulement descendant de liquide. Le liquide, qui a subi la réaction complète, est reçu dans les grilles 22 de support du catalyseur et est évacué de la colonne 20 par l'intermédiaire d'ouver- tures 22 a des grilles 22 et d'une sortie 20 b de la colonne 20. Dans l'exemple représenté, une seule couche de catalyseur est prévue et, étant donné que la sub- division de la couche de catalyseur n'est pas néces- saire, l'espace situé à l'intérieur de la colonne 20 peut être utilisé pour charger une quantité maximale de catalyseur de sorte que l'on peut obtenir un ren- dement maximale du point de vue espace En outre, étant donné qu'une seule couche de grilles de support du catalyseur est suffisante, on peut faire les écono- mies des coûts de montage des grilles de support du catalyseur Dans l'exemple représenté, il est prévu deux étages de distributeurs 21 Cependant il ressort à l'évidence que les avantages décrits ci-dessus seront plus prééminents s'il existe un nombre accru d'étages de distributeurs 21. Le dispositif distributeur/collecteur selon la présente invention peut être utilisé non seulement en tant que distributeur, mais également en tant que collecteur Par exemple, le distributeur 21 disposé 9 - dans l'étage inférieur de la colonne représentée sur les Figures 3 (a)-3 (c) meut être utilisé en tant que collecteur en vue de collecter, à l'intérieur du tube 13 par l'intermédiaire des fentes 12 a, le liquide qui a descendu après avoir subi la réaction, et de reti- rer le liquide hors de la colonne 20 par l'intermé- diaire de la canalisation 15 Dans ce cas, les grilles 22 de support du catalyseur ne sont pas nécessaires et la sortie 20 b de la colonne est fermée Il est également possible d'utiliser les dispositifs dis- tributeurs/collecteurs des étages respectifs en tant que distributeurs pendant un certain intervalle de temps et, après achèvement de la réaction, d'utiliser les mêmes dispositifs en tant que collecteurs de ma- nière à collecter le liquide après achèvement de la réaction. L'installation des dispositifs distributeurs/ collecteurs n'est pas limitée à la disposition horizon- tale représentée sur les Figures 3 (a)-3 (c),et l'on peut disposer ces dispositifs verticalement, ou bien obli- quement selon une disposition croisée ou selon une disposition en quinconce. Des variantes de réalisation des dispositifs à tamis cylindrique conformes à la présente invention sont présentées sur les Figures 5, 6, 7 et 8 Dans toutes ces formes de réalisation, les mêmes composants que dans le cas des fo mes de réalisation représentées sur la Figure 2 sont désignés par les mêmes chiffres de référence et l'on n'en donnera aucune description détaillée. Dans la forme de réalisation représentée sur la Figure 5, deux barres de support 30 sont ajustées dans des fentes 17 c des disques de support 17 de maniè- re à relier ensemble ces disques de support 17 et à accroître de ce fait la rigidité du dispositif distri- buteur/collecteur 10. - Dans la forme de réalisation représentée sur la Figure 6, on utilise des barres d'une largeur re- lativement importante en tant que barres de support 31 A et 31 B Une partie importante de chacune de ces barres 31 A et 31 B s'étend à l'extérieur du pourtour extérieur des disques de support 17 Le tamis cylindri- que 18 est subdivisé en deux parties le long d'un plan passant par son axe, et les parties respectives sépa- rées sont soudées aux barres de support 31 A et 31 B, sur des côtés opposés de ces dernières. Dans la forme de réalisation représentée sur la Figure 7, l'espace situé à l'intérieur du tamis cylindrique 18 est subdivisé en deux parties par une barre de support 32 et deux tubes 13-1 et 13-2 ajustés dans des ouvertures respectives appropriées des disques de support sont disposés dans lesdites parties res- pectives. Dans la forme de réalisation de la Figure 8, des tamis formés de fils métalliques 12-1 et 12-2 sont disposés concentriquement au tamis cylindrique 18. Différentes sortes de catalyseurs sont chargées dans l'espace situé entre la surface intérieure de la paroi de la colonne 1 et le tamis extérieur 12-1, dans l'es- pace compris entre le t-amis extérieur 12-1 et le tamis intérieur 12-2 et dans l'espace compris entre le tamis intérieur 12-2 et le tamis cylindrique 18 Le dispo- sitif est utilisé en tant que distributeur de type vertical Le liquide éjecté par les ouvertures 13 a du tube 13 diffuse à travers le tamis cylindrique 18, le tamis intérieur formé de fils métalliques 12-2 et le tamis extérieur formé de fils métalliques 12-1, et des réactions s'opèrent pendant que le liquide traverse les différentes couches de catalyseur. Les tamis cylindriques 18 des formes de réalisation décrites précédemment sont tous de il - section transversale circulaire La configuration du tamis cylindrique 18 n'est pas limitée à cette forme, mais peut posséder une section Transversale elliptique, octogonale, hexagonale ou analogue La configuration des disques de support 17 peut être également modifiée en fonction de la configuration du tamis cylindrique 18 L'organe en fil métallique 12 formant tamis devrait avoir de préférence une section transversale en forme de coin, mais on peut utiliser des fils possédant une autre section transversale, si ces fils sont aptes à empêcher de façon efficace une obstruction des fentes 12 a par des particules de ca- talyseur. Dans les formes de réalisation décrites pré- cédemment, le dispositif distributeur/collecteur 10 est utilisé en tant que distributeur ou collecteur dans le réacteur catalytique Le dispositif distribu- teur/collecteur 10 peut être utilisé en tant que distributeur ou collecteur dans diverses applications dans d'autres processus chimiques et par exemple comme appareil de désodorisation. REVENDICATIONS 1 Dispositif distributeur/collecteur ca- ractérisé en ce qu'il comporte un tamis cylindrique ( 18) constitué par plusieurs tiges de support allongées ( 11) disposées en cylindre et situées à des distances relatives appropriées, et un organe en fil métallique ( 12), formant tamis, enroulé en hélice sur lesdites tiges de support ( 11) disposées en cylindre, un tube ( 13) disposé dans ledit tamis cylindrique ( 18) et muni d'une multiplicité d'ou- vertures ( 13 a) servant à distribuer ou à collecter un fluide qui traverse ledit organe en fil métallique ( 12), formant tamis dudit tamis cylindrique ( 18), et plu- sieurs disques de support ( 17) prévus dans ledit tamis cylindrique ( 18), des distances relatives ap- propriées, de telle manière que les tiges de support ( 11) dudit tamis cylindrique ( 18) sont supportées sur la périphérie extérieure desdits disques de support ( 17), dont chacun est muni d'une ouverture ( 17 a) de manière à s'ajuster audit tube ( 13) et supportant ce dernier dans ledit tamis cylindrique ( 18) de ma- nière à définir un espace entre le tube ( 13) et ledit organe en fil métallique ( 12) formant tamis, dudit tamis cylindrique ( 18). 2 Dispositif distributeur/collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques de support ( 17) sont munis de deux fentes ( 17 c) situées dans des positions diamétralement opposées dans lesdits disques et que deux barres de support ( 30; 31 A; 31 B) sont ajustées dans lesdites fentes ( 17 c) desdits disques de support ( 17) de manière à relier ces derniers. 3 Dispositif distributeur/collecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les disques de support ( 17) sont munis de plusieurs ou- vertures et que plusieurs tubes ( 13-1, 13-2) sont montés dans lesdites ouvertures. 4 Dispositif distributeur/collecteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les disques de support ( 17) sont munis d'ouvertures ( 17 b) servant à mettre en communication des espaces définis entre lesdits disques de support ( 17) et ledit tamis cylindrique ( 18).