Brevet FR2530965A1 — publié le 19840203

L'invention se rapporte à un procédé de séchage de gaz comprimé par passage sur des adsorbants régénérables par passage de gaz sec. Elle se rapporte également.aux moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé. Avant d'être fourni à un réseau de distribution, le gaz comprimé dans un compresseur, d'où il ressort généralement à environ cent trente degrés centigrades,# passe, d'une part, dans un réfrigérant final dans lequel par échange avec un circuit généralement d'eau à environ vingt huit degrés centrigades, sa température est ramenée à environ ' trente cinq degrés centigrades et, d'autre part, éventuellement, dans un séparateur déshuileur, notamment dans le cas où le compresseur est d'un type avec graissage. Ce gaz à trente cinq degrés centigrades est encore chargé de vapeur d'eau dont il doit impérativement être débarrassé pour éviter que cette vapeur se condense au moment de la détente qui se produira lors de l'utilisation du gaz. Cette condensation serait en effet responsable de la saturation des organes où le gaz est stocké et de défauts lors de l'utilisation ainsi que de l'oxydation et de la corrosion des organes pneumatiques. Pour éliminer cette vapeur d'eau entre, d'une part, le réseau d'utilisation et, d'autre part, l'ensemble que forment le compresseur et son réfrigérant final avec éventuellement son séparateur déshuileur, il est connu d'intercaler un sécheur dont il existe différents types répartis en deux grandes catégories -que sont les sécheurs par un procédé frigorifique et les sécheurs par adsorption. C'est à cette catégorie des sécheurs par adsorption que se rapporte l'invention. Ce procédé consiste à faire passer le gaz comprimé sur des éléments adsorbants, tels des produits chimiques à structure moléculaire ou des tamis moléculaires qui, superficiellement, retiennent l'eau du gaz comprimé. Avant saturation, ces éléments sont régénérables Selon deux techniques différentes à savoir, #soit par réchauffage pendant un temps assez long, par exemple de deux à quatre heu res, lui-même suivi d'un refroidissement pratiquement aussi long, soit par balayage avec du gaz sec pendant un temps très court, par exerple de six minutes environ. Paru ies sécheurs à adsorption, l'invention se rapporte t ceux dont les eents adsorbants sont des tamis moléculaires qui sont eux-même régénérabes par passage de gaz sec. Afin d'assurer une continuité dans l'alimentation du réseau dt isation, ces sécheurs sont généralement constitués de deux capacités remplies d'éléments adsorbants, portées par un chassis commun et reliées entre elles par des vannes permettant, dans un premier temps, de sécher le gaz par passage dans une seule capacité pendant que l'autre capacité est en régénération, puis, dans un second temps, d'inverser les raccordements et enfin de recommencer un nouveau cycle. Afin qu'au moment de l'inversion des raccordements, le réseau d'utilisation ne subisse aucune chute de pression, avant cette inversion, dans la capacité en régénération, est assurée une remontée en pression à l'aide du gaz sec de balayage dont on bloque alors la sortie. Le débit de gaz sec ainsi consommé pour la régénération et la remontée en pression est en général égal, en normaux-mètres cubes par heure, au débit comprimé traité ce qui tend à limiter l'utilisation de ce type de sécheur aux réseaux à faible débit ou aux hautes pressions. Un résultat que l'invention vise à obtenir est une augmentation en volume du débit de gaz sec utilisable. Est également un résultat que l'invention vise à obtenir, une installation dont les frais de fonctionnement sont peu élevés. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type cité plus haut notamment caractérisé en ce que, entre sa sortie de l'ensemble de fourniture de gaz comprimé et l'entrée du sécheur, le gaz à sécher est réchauffé. Elle a également pour objet les moyens en vue de la mise en oeuvre de ce procédé. Elle sera bien comprise à l'aide de la description ci-après faite, à Litre d'exemple non limitatif, qui représente schén#atIquement une installation de traitement d'air comprimé appliquant le procédé objet de l'invention. En se reportant au dessin, on voit qu'entre un réseau d'utilisation L et un ensemble 2 de fourniture d'air comprimé, l'installation comprend principalement un sécheur 3. L'ensemble 2 de fourniture d'air comprimé comprend généralement un compresseur 4 dont la conduite de sortie 5 alimentée en air a cent trente degrés centigrades est raccordée à l'entrée d'un réfrigérant final 6 parcouru par un circuit 7-de refroidissement par exemple par de l'eau amenée à environ vingt huit degrés centigrades. En sortie du réfrigérant final 6, avant d'accéder au sécheur, l'air est, évèntuellement, mené par une conduite 8 jusqu'à- un séparateur déshuileur 9, lequel est indispensable dans le cas d'un compresseur lubrifié. En sortie 10 de cet ensemble 2, l'air comprimé encore chargé de vapeur d'eau est alors à une température de l'ordre de trente cinq degrés centigrades. Le sécheur 3 comprend, de manière connue, au moins deux capacités 11, 12 garnies de tamis moléculaires (non représen tés), ces capacités 11, 12 étant reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes 13, 14 d'entrée et de sortie. La vanne d'entrée 13 envoie l'air comprimé à sécher dans l'une (11) des capacités 11, 12, alors que- la vanne de sortie dirige, vers le réseau d'utilisation 1, le solde du débit de cette même capacité 11 après prélèvement de la fraction d'air sec 15 qui est envoyé à l'autre capacité 12 tout d'abord pour y assurer la régénération, pendant laquelle après passage dans cette autre capacité 12 l'air est évacué par l'une (17) des vannes 16, 17, puis pour y assurer la remontée en -pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation 17 est alors fermée. Les vannes 13, 14 sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités 11, -12, telles des vannes à trois voies dont, en plus, la vanne de sortie 14 autorise un débit de fuite égal au débit de régénération, par exemple contrôlé de manière connue par passage au travers d'un diaphragme (non représenté). Cette inversion est par exemple commandée, toutes les sept minutes et demie, par un micro-moteur ou par un moyen pneumatique (non représenté). Comme indiqué plus haut, un tel sécheur qui, de manière classique, recevrait l'air à sécher tel que l'ensemble 2 le délivre à environ trente cinq degrés centigrades, consommerait dans son étage de régénération l'équivalent du débit comprimé. L'inventeur a constaté qu'en réchauffant au préalable cet air jusqu'à une température de l'ordre de soixante dix degrés centigrades, si cela ne modifiait pas les conditions de rétention des vapeurs lors du séchage, par contre le courant de régénération était alors capable, à ce niveau de température, d'évacuer beaucoup plus d'eau qu'à trente cinq degrés et que le débit de régénération pouvait en conséquence être réduit d'autant, d'où un prélèvement moindre sur l'air sec produit et donc un premier gain sur le débit utile. Par ailleurs, le fait de préchauffer à soixante dix degrés centigrades, l'air a pour conséquence de délivrer dans le réseau d'utilisation 1 de l'air comprimé et sec à température plus élevée et d'environ à soixante dix degrés centigrades. Or, le débit utile étant en volume directement proportionnel à la température absolue, cela permet donc un deuxième gain sur le débit disponible de dix sept pour cent par rapport à de l'air comprimé et sec à vingt degrés centigrades. C'est pourquoi, selon une caractéristique essentielle du procédé selon l'invention, entre sa sortie de l'ensemble 2 de fourniture d'air comprimé et l'entrée du sécheur 3, l'air à sécher est réchauffé et, de préférence, a une température, la plus haute possible. Selon une caractéristique essentielle de l'installation en vue de la mise en oeuvre de ce procédé, en amont du sécheur 3, est prévu un circuit 18, 19, recevant au moins une fraction du débit de l'ensemble 2 de-production d'air comprimé et ce circuit passe par un réchauffeur d'air 20. Tout le débit de l'ensemble 2 de production d'air comprimé peut être envoyé au réchauffeur mais, dans ~une forme préférée de réalisation, la conduite IOde sortie de l'ensemble 2 de production d'air porte une vanne réglable 21 qui peut donc être, au moins partiellement, fermée afin 'de dévier au moins une fraction de l'air comprimé vers le circuit 18, 19 allant au réchauffeur 20, lequel circuit 18, 19 court-circuite à cet effet la dite vanne 21. Cette vanne 21 aura, par exemple, une tête de manoeuvre 22 commandée automatiquement par. une sonde thermostatique 23 contrôlant la température de-l'rair fourni au sécheur 3. Dans une forme préférée de réalisation, le réchauffeur d'air 20 consiste en un échangeur traversé par la conduite 5 de l'air comprimé qui, à température élevée et par exemple à environ c-ent trente degrés centigrades, sort du compresseur 4 pour se rendre au réfrigérant final 5. Dans ce cas, le chauffage de l'air à environ soixante dix degrés centigrades avant son séchage peut se faire sans source extérieure, par simple récupération des calories produites par la compression de l'air et donc sans frais d'exploitation. Evidemment, ce réchauffage pourrait aussi se faire à l'aide d'un fluide thermique intermédiaire et/ou de plusieurs échangeurs air/fluide. Par ailleurs, bien que décrite dans une version appliquée à l'air comprimé, l'invention s'applique également à d'autres gaz. REVENDICATIONS 1. Procédé de séchage de gaz comprimé par passage sur des tamis moléculaires, régénérables par passage d'air sec, selon lequel procédé, avant envoi au réseau de distribution (1), le gaz comprimé délivré par la sortie (10) d'un ensemble de fourniture (2) comprenant généralement un compresseur (4) dont la conduite de sortie (5) mène à un réfrigérant final (6) et éventuellement à un séparateur déshuileur (9), passe au préalable par un sécheur (3#) comprenant, quant à lui, au moins deux capacités (11, 12) garnies de tamis moléculaires, reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes (13, 14) d'entrée et de sortie dont la vanne d'entrée (13) envoie le gaz comprimé à sécher dans l'une (11) des capacités (11, 12) alors que la vanne de sortie dirige vers le réseau d'utilisation (1) le solde du débit de cette mêm#e capacité (ll) après prélèvement de la fraction de gaz sec (15) qui est envoyé à l'autre capacité (12), tout d'abord pour y assurer la régénération pendant laquelle, après passage dans cette autre capacité (12), le gaz est évacué par l'une (17) des vannes (16, 17), puis pour y assurer la remontée en pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation (17) est alors fermée, lesquelles vannes (13, 14) sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités (il, 12), ce procédé étant C A R A C T E R I S E en ce que, entre sa sortie de l'ensemble (2) de fourniture de gaz comprimé et l'entrée du sécheur (3), le gaz à sécher est réchauffé. 2 Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que ce gaz est réchauffé à une température de l'ordre de soixante dix degrés centigrades 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dont l'ensemble de fourniture (2) comprend un compresseur (4) du gaz, caractérisé en ce qu'on effectue le réchauffage par recupéra Lion des calories produites par la compression du gaz. 4. Moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendicacions 2 à 3, appliqués à une installation comprenant un réseau de distribution (1), raccordé à la sortie (10) d'un ensemble (2) de fourniture du gaz, comprenant généralement un compresseur (4) dont la conduite de sortie (5) mène. à un réfrigérant final (6) et éventuellement à un séparateur déshuileur (9-) par l'intermédiaire d'un sécheur (3) comprenant, quant à lui, au moins deux capacités (11, 12) garnies de tamis- moléculaires reliées entre elles par l'intermédiaire de leurs vannes (13, 14) d'entrée et de sortie dont la vanne d'entrée (13) envoie le gaz comprimé à sécher dans l'une (11) des capacités (11, 12) alors que la vanne de sortie (14) dirige vers le réseau d'utilisation (1) le s~olde du débit de cet#te même capacité (11) après prélèvement de la fraction de gaz sec (15) qui est envoyé à l'autre capacité' (12), tout d'abord pour y assurer la régénération pendant laquelle, après passage dans cette autre capacité (12)1 le gaz est évacué par l'une (17) des vannes (16, 17)-, puis pour y assurer la remontée en pression, pendant laquelle remontée la dite vanne d'évacuation (17) est alors fermée, lesquelles vannes (13,. 14) sont de tout type permettant d'inverser les rôles des capacités (11, 12), les dits moyens en vue de la mise en oeuvre du procédé étant C A R A-C T E R I S E S en ce qu'ils comprennent, en amont du sécheur (3), un circuit (18, 19), recevant au moins une fraction du débit de- l'ensemble (2) de production de gaz comprimé et en ce que ce circuit passe par un réchauffeur de gaz (20). 5. Moyens selon la revendication 4 caractérisés en ce que la conduite (10) de sortie de l'ensemble (2) de production de gaz porte une vanne réglable (21) qui peut- être au moins partiellement fermée afin de dévier au moins une fraction du gaz comprimé vers le circuit (18, 19) allant au réchauffeur (20), lequel circuit (18, 19) court-circuite à cet effet la dite vanne (21). 6. Moyens selon la revendication 5 caractérisés en ce que la vanne (21) a une tête de manoeuvre (22) commandée automatiquement par une sonde thermostatique (23) contrôlant la température du gaz fourni au sécheur (3). 7. Moyens selon l'une quelconque des revendications 4 à .6, appliqués à une installation comprenant un compresseur (4), caractérisés en ce que le réchauffeur de gaz (20) consiste en un échangeur traversé par la conduite (5) de gaz comprimé qui, à température élevée et par exemple à environ cent trente degrés centigrades, sort du compresseur (4) pour se rendre au réfrigérant final (6).