Brevet FR2541588A1 — publié le 19840831

La présente invention est relative à la technique d'épuration des fluides par adsorption, et plus particu- lièrement à un récipient d'épuration par adsorption du type comprenant une enveloppe qui délimite une première S et une seconde régions adaptées pour être raccordées res- pectivement à une source d'un fluide à épurer et'à une source d'un fluide de régénération, ces deux régions étant séparées par au moins un espace destiné à contenir un lit d'adsorbant et délimité par deux grilles. L'invention s'applique notamment à la dessication- décarbonatation de l'air atmosphérique avant son entrée dans la partie froide des installations de séparation des constituants de l'air par distillation. La technique de l'épuration de l'air par adsorp- tion présente des avantages importants par rapport à la technique concurrente d'épuration par dép 8 t frigorifique dans des échangeurs réversibles: elle offre la possibilité de fournir jusqu'à 70 % du débit d'air sous forme de gaz purs, 30 % de l'azote sec et décarbonaté produit étant suf- fisants pour la régénération des adsorbants; elle ajoute une sécurité supplémentaire d'exploitation lorsqu'elle com- porte un lit de tamis moléculaire qui a pour propriété d'arr Gter, outre le C 02, d'autres impureteés présentes en traces dans l'air et dangereuses par effet d'accumulation, comme l'acétylêne; la fiabilité de cette technique est par ailleurs excellente, et son exploitation aisée; elle liirtte les L-coups, les bruits et les pertes de gaz liés aux inversions, qui sont beaucoup moins fréquentes que dans le cas de la technique utilisant des échangeurs réver- ebles. Par contre, l'épuration par adsorption implique un coût élevé tant en investissement qu'en dépenses de fonctionnement, notamment lorsqu'il s'agit d'épurer de grandes quantités de fluide En ce qui concerne l'investis- sement, un poste important est constitué par l'adsorbant l lui-même, qui, à titre d'exemple, peut représenter envi- ron 30 % du coût total de l'installation d'épuration pour une installation produisant environ 1000 tonnes par jour d'oxygène. L'invention a pour but de permettre de réaliser de façon fiable et répétée et à un coût réduit une épura- tion par adsorption de grandes quantités de fluide, notam- ment d'air atmosphérique, tout en conservant une bonne distribution du fluide traité et des vitesses de circula- tion des fluides compatibles avec les propriétés mécani- ques des particules d'adsorbant utilisées. A cet effet, l'invention a pour objet un réci- pient d'épuration par adsorption du type précité, caracté- risé en ce que le ou chaque espace a la forme d'un manchon à génératrices verticales, en ce que l'une au moins des grilles est rigide dans le sens axial, chaque grille étant libre de se dilater thermiquement dans le sens axial indé- pendamment des autres grilles; et en ce que les deux gril- les situées respectivement le plus à l'intérieur et le plus à l'extérieur sont rigides dans le sens radial. De préférence, pour permettre aux grilles et à l'adsorbant de subir de façon répétitive les importants gradients de température qui interviennent en cours de ré- génération, toutes les grilles sont réunies rigidement entre elles-à chaque extrémité, et une seule grille est rigide dans le sens axial, tandis que la ou les autres grilles sont souples dans le sens axial Dans ce mode de réalisa- tion, les grilles souples dans le sens axial sont capables de se déformer élastiquement pour compenser tant leur pro- pre dilatation que celle de la grille axialement rigide. L'invention a également pour objet une installa- tion d'épuration par adsorption quicomprend au moins un réci- pient d'épuration tel que défini ci-dessus dont la région ex- térieure est reliée à la source de fluide à épurer Le sens de circulation qui en résulte peut paraître paradoxal dans le cas de l'épuration de l'air atmosphérique lorsqu'on utilise deux lits d'adsorbant constitués l'un d'alumine et l'autre de tamis moléculaire; en effet, l'air doit traverser en premier lieu l'alumine, dont les particules ont à la fois une densité et une granulométrie supérieu- res à celles du tamis moléculaire et qui, par suite, auto- rise une vitesse de circulation avant attrition plus gran- de que le tamis moléculaire De plus, on sait que la perte de charge par unité de longueur parcourue, qui a pour con- séquence défavorable une augmentation de l'énergie de com- pression nécessaire, est d'autant plus élevée que la vitesse est plus grande et que la granulométrie est plus fine. Ces deux considérations semblent conduire logi- quement à disposer l'alumine radialement à l'intérieur du tamis moléculaire Cependant, avec la disposition inverse, ceci peut être compensé par le fait que, pendant la phase de régénération à chaud, le fluide chaud cède l'essentiel, voire la totalité, de sa chaleur aux deux lits d'adsorbant avant d'atteindre la grille extérieure Par suite, celle- ci subit un échauffement plus limité et, de ce fait, des déformations moins importantes, ce qui a des conséquences favorables sur la tenue mécanique des grilles et des lits d'adsorbant, comme cela sera expliqué plus loin; de plus, l'enveloppe du récipient ne nécessite pas d'isolation ther- mique particulière, puisqu'à cet emplacement on ne craint plus les pertes de chaleur. Quelques exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudi- nale d'un premier mode de réalisation du récipient d'épu- ration par adsorption conforme à l'invention; les figures 2 et 3 représentent deux détails de ce réci- pient; la figure 4 est une vue analogue à la figure 1 d'un deu- xième mode de réalisation de l'invention, 2 2541538 la figure 5 est une demi-vue en coupe transversale prise suivant la ligne V-V de la figure 4; la figure 6 est une vue partielle en perspective d'une variante; et la figure 7 est une vue partielle en coupe d'une autre variante. Le récipient d'épuration par adsorption 1 repré- s-ent 6 à la figure 1 est dans l'ensemble de révolution au- tour d'un axe X-X vertical et est destiné à la de-ssication- décarbonatation de l'air atmosphérique destiné à être traité dans la partie froide d'une installation de distil- lation de cet air Ce récipient 1 est constitue essentiel- lement d'une enveloppe extérieure 2 qui contient deux lits d'adsorbant 3 et 4 retenus par trois grilles 5, 6 et 7 et par un fond suspendu rigide 8. L'enveloppe 2, qui est fixée sur un bâti (non re- présenté) par des organes appropries, est constituée d'une virole cylindrique 9 à section transversale circulaire com- plétée à chaque extrémité par une calotte 10,11 à section longitudinale semi-elliptique La calotte supérieure 10 présente une ouverture centrale 12, une couronne intérieure d'ouvertures 13 et une couronne extérieure d'ouvertures 14, tandis que la calotte inférieure 11 présente une ouverture 15 reliée à une source d'air à épurer (non représentée) et une ouverture 16 d'échappement à l'air libre du fluide de régénération, qui est par exemple de l'azote sec et décar- bonaté provenant de la partie froide de l'installation de distillation. Les trois grilles 5 à 7 sont cylindriques, d'axe X-X Chacune d'elles est suspendue à la calotte supérieure par l'intermédiaire d'un anneau de garde respectif 17 en tôle pleine L'anneau 17 central se raccorde au pourtour de l'ouverture centrale 12, l'anneau 17 intermédiaire à une circonférence de la calotte 10 située entre les couronnes d'ouvertures 13 et 14, et l'anneau 17 extérieur à une cir- conférence de la calotte 10 située entre la couronne d'ou- vertures 14 et le raccordement de cette calotte à la vi- role 9 Les ouvertures 13 et 14 servent au remplissage par gravité et à la vidange par aspiration des deux lits d'ad- sorbant 3 et 4, respectivement dans l'espace annulaire com- pris entre les grilles 6 et 7 et dans celui compris entre les grilles 5 et 6. A son extrémité inférieure, chaque grille est fi- x 6 e à la face supérieure du fond 8 Celui-ci est Dlein, bombé son vers le haut, et/diamètre extérieur est sensiblement égal à celui de la grille extérieure S. Les grilles 5 à 7 comportent chacune une ossature 18 Un grillage fin 20 est fixé sur la face intérieure des ossatures des grilles 5 et 6 et sur la face extérieure de celle de la grille 7, afin de retenir les particules d'ad- sorbant. Comme on le voit aux figures 2 et 3, les trois os- satures 18 sont réalisées à partir de tôles perforées ayant la même géométrie de perforations Chacune de ces t 8 les pré- sente des rangées équidistantes 21 de trous oblongs Ces trous sont décalés d'une demi-longueur d'une rangée à la suivante, de sorte que toute droite D perpendiculaire aux rangées 21 rencontre une multitude de trous, alors qu'entre les rangées 21 subsistent des bandes pleines 22, dont une a été représentée ar des hachures sur les figures 2 et 3. Ainsi, la t 8 le perforée considérée possède des propriétés mécaniques très différentes suivant la direction dans laquelle elle est sollicitée: parallèlement aux ran- gëes 21, elle ne présente que l'élasticité propre du métal, du fait des bandes pleines 22 Perpendiculairement à ces rangées 21, au contraire, elle présente une souplesse élas- tique considérablement plus grande. Dans l'ossature 18 de la grille intermédiaire 6, les rangées 21 sont disposées verticalement, comme représen- té à la figure 2 On peut donc considérer la grille 6 com- me sensi Blement rigide axialement et Plastiquement souple dans le sens circonférentiel Cou radial) Dans l'ossature 18 des deux grilles extrêmes 5 et 7, au contraire, les S rangées 21 sont disposées horizontalement, suivant des cercles, comme représenté à la figure 3 Ces deux grilles et 7 sont donc sensiblement rigides circonférentielle- ment (ou radialement) et Plastiquement souples dans le sens axial Il faut comprendre l'adjectif "rigide" comme signifiant que les seules déformations possibles dans le sens considéré (axial ou circonférentiel) sont dues à l'élasticité propre du métal et aux dilatations-contrac- tions d'origine thermique Bien entendu, chaque grillage fin 20 possède une souplesse au moins égale à celle de l'ossature qui le porte, au moins dans la direction corres- pondante Les grillages 20 peuvent en particulier être du type "Métal D 6 ployé" Il est à noter que pour pouvoir ré- sister à la pression extérieure à laquelle elle est soumi- se, la grille intérieure 7 peut posséder une ossature 18 de plus forte épaisseur et peut aussi être pourvue d'an- neaux de renfort intérieurs (non représentés). On voit que l'espace intérieur de l'enveloppe 2. comprend: entre la virole 9 et la grille extérieure 5, une étroite région annulaire 23, qui se prolonge sous le fond 8 par une chambre 24 comprise entre ce fond et la calotte in- férieure 11; entre les grilles extérieure S et intermédiaire 6, une région annulaire s'étendant de la calotte supérieure 10 au fond 8 Cette région est emplie par les ouvertures 14 du lit d'adsorbant 3, lequel est constitué de particules d'alumine, qui sont de préférence des billes ayant un diamètre de 2 à 5 mm; entre les grilles intermédiaire 6 et intérieure 7, une région annulaire s'étendant également de la calotte supé- 7 2541588 rieure 10 au fond 8 Cette région est emplie par les ouvertures 13 du lit d'adsorbant 4, lequel est constitué de particules de tamis moléculaire, par exemple de tamis moléculaire de type X ayant des pores de 10 A 0, en billes ayant un diamètre de 1,6-à 2,5 mmn. Le récipient i est complété par une tubulure 25 introduite coaxialement à joint étanche dans l'ouverture 12 de la calotte supérieure 10 et maintenue par une fixa- tion par brides Cette tubulure porte un filtre tubulaire 26 en grillage métallique, à mailles ffnes, par exemple de l'ordre de 40,Ax, dont la base 27 est reliée a c elle d'un organe de distribution non perforé 28 de forme à peu près conique s'étendant sur toute la hauteur du filtre 26. De plus, un conduit de purge de poussières 29 part de la zone centrale du fond 8 et traverse la calotte inférieure 11, et un conduit 30 de purge d'eau part du point bas de cette calotte il et débouche dans la tubulure de sortie d'azote reliée à l'ouverture 16. La présence du fond plein 8 en regard de l'ouver- ture 15 d'admission d'air est mise à profit pour constitu- er un séparateur d'eau liquide: sur la face inférieure du fond 8 est fixée une jupe annulaire 31,' conique divergente puis cylindrique, dont la partie d'extrémité est rebroussée pour constituer une rigole collectrice 32 Du fond de celle- ci partent des tubes de vidange 33 qui débouchent dans la tubulure de sortie d'azote L'air est envoyé sur le fond 8 par une tubulure divergente 34 dont l'extrémité, proche de ce fond, est pourvue d'une collerette extérieure horizon- tale 35. Bien-entendu, tous les conduits associés au réci- pient i sont équipés de vannes (non représentées) qui per- mettent d'effectuer le cycle de fonctionnement qui va main- tenant être décrit. phase d'épu Iratiion L'ouverture 15 est mise en communication avec la source d'air, par exemple avec le refoulement à environ 6 bars absolus du compresseur d'air de l'installation de distillation; l'ouverture 16 est obturée, et la tubulure est mise en communication avec l'extrémité d'entrée d'air de la ligne d'échange thermique de la partie froide de l'installation. L'air comprimé heurte le fond 8 Par effet cen- trifuge, les éventuelles gouttelettes d'eau qu'il contient ruissellent dans toutes les directions sur ce fond, puis sur la jupe 31; elles se rassemblent dans la rigole 32 et s'évacuent par les tubes 33 Grâce à la forme profonde et étroite de la rigole, l'air n'a pas tendance à réèn- traîner l'eau collectée, et le filn d'eau qui se crée à l'inté- rieur de la bitulure 34 est, grâce à la collerette 35, envoyé égale- ment dans cette rigole. L'air ainsi débarrassô de l'eau liquide se répartit emsite dans la chambre 24, d'o il passe à faible vitesse dans la ré- gion annulaire extérieure 23; l'air traverse ensuite ra- dialement en direction de l'axe X-X le lit d'alumine 3, qui en adsorbe l'eau, puis le lit de tamis moléculaire 4, qui en adsorbe le CO 2 La faible épaisseur des lits 3 et 4 conduit à une faible perte de charge lors de leur traversée. L'air sec et décarbonaté doit ensuite traverser le filtre 26, qui retient les éventuelles poussières d'ad- sorbant entrainées, puis sort du récipient 1 par la tubu- lure 25 L'organe 28 assure de la base au sommet du filtre 26 une augmentation progressive de la section de passage de l'air qui correspond à l'augmentation progressive du dé- bit d'air On obtient ainsi une vitesse ascendante uniforme de l'air dans le filtre 26, ce qui permet d'assurer une distribution uniforme de l'air sur la hauteur des lits 3 et 4 L'uniformité de cette distribution suppose un profil déterminé de l'organe 28, en forme de paraboloide de révo- lution Cependant, pour faciliter la fabrication de cet or- gane, on peut le réaliser avec une approximation suffisante sous la forme de plusieurs tronçons de cônes superposés dont l'angle au sommet croit de bas en haut comme repré- senté à la figure 1. Phase de régénération Les deux lits dtadsorbant sont régénérés en isolant l'ouverture 15 de la source d'air, en raccordant la tubulure 25 au conduit d'azote basse pression (pression de l'ordre de 1 bar absolu) sec et décarbonaté sortant de la ligne d'échange thermique de l'installation de distillation, et en mettant l'ouverture 16 en communication avec l'atmos- phère environnante De façon classique, ces manoeuvres sont précédées par une opération de décompression du récipient si l'air traité est fourni sous une pression nettement su- périeure, comme c'est le cas dans le présent exemple. Par conséquent, l'azote pénètre dans le récipient i par la tubulure 25, traverse le filtre 26 vers l'ext 6- rieur, en le d 6 colmatant éventuellement, puis traverse suc- cessivement le lit 4 et le lit 3 en se chargeant du C 02 ut de l'eau adsorbés pendant la phase dépuration précédente. L'azote passe etúit, dans la région extérieure 23, puis dans la chambre 24 et eçst mis à l'air libre par l'ouverture 16. Pendant la première partie de la régénération, l'azote est chauffé avant d'atteindre le récipient 1 Un front de chaleur se propage progressivement de la grille- intérieure 7 à la grilleextérieure 5, en créant à chaque instant entre les divers points des grilles et des lits d'adsorbant d'importants gradients ou écarts de températu- re Pendant la seconde partie de la régénération, on arrête le chauffage de l'azote pour ramener les deux lits 3 et 4 à leur température d'adsorption initiale Un front de re- froidissement, créant un gradient de température de sens opposé au précédent, se propage alors de la grille inté- rieure 7 à la grille extérieure 5 La structure des trois 3 S grilles, décrite plus haut, permet de supporter de façon fiable et répétée les dilatations-contractions d'origine thermique On considèTera, ci-dessous, tout d'abord les dilatations-contractions qui se produisent dans le sens axial, puis celles orientées circonférentiellement. ( 1) Dilatations-contractions axiales: seule la grille intermédiaire 6 est rigide axialement Elle supporte donc à elle seule le poids du fond 8, des trois grilles et des deux lits 3 et 4 et subit uniquement l'allongement élastique dû à ce poids et les contractions et les dilata- tions dues aux changements de température auxquels elle est soumise Lorsque cette grille 6 se dilate ou se con- tracte thermiquement, elle entraîne sans difficulté les deux autres grilles 5 et 7 de façon telle que tous les points correspondants des trois grilles situés initialement dans un même plan horizontal se retrouvent après la dilata- tion ou la contraction considérée dans un autre plan hori- zontal commun Par ailleurs, lorsqu'une des -deux autres gril- les 5 ou 7 est chauffée ou refroidie, sa tendance a la dilatation ou à la contraction est compensée par son élasticité, sa longueur totale étant imosée par celle de la grille 6 Par suite, aucun de ses points ne se déplace verticalement. Par conséquent, les gradients cycliques de tempé- rature ne provoquent nulle part de glissement relatif entre la paroi d'une grille et celles des deux autres grilles; il ne se produit donc pas de cisaillement vertical des lits d'adsorbant et, par suite, pas d'abrasion des particules qui les constituent. ( 2) Dilatations-contractions circonférentielles lorsque, au début de la régénération, le front de chaleur ne concerne que la grilleintérieure 7, celle-ci se dilate radialement, quoique dans une faible mesure du fait de son petit diamètre Elle exerce donc un effort centrifuge sur le-lit 4, dont le niveau supérieur ne peut remonter du fait du phàpnomb-e connu sous le nom d"'effet de silo" Par suite, la dilatation de la grille 7 développe une pression dans le lit 4, mais cette pression est transmise au lit 3 par la grille intermédiaire 6 grâce à la grande souplesse ra- diale de celle-ci La réduction de volume du lit intérieur 4 résultant de la dilatation de la grille 7 est ainsi ré- s partie sur l'ensemble des deux lits, ce qui réduit consi- dérablement les contraintes exercées sur les particules du lit 4 et sur la grille 7. Ces contraintes augmentent ensuite au fur et à mesure de l'échauffement, et donc de la dilatation, des particules d'adsorbant des deux lits, puis elles se relâ- chent,si le front de chaleur atteint la grille extérieure , grâce à la dilatation radiale importante de celle-ci, et, dans tous les cas, au début de la'phase de refroidis- sement, lors de la contraction de la grille intérieure 7, puis des deux lits d'adsorbant En pratique, on coupe le chauffage de l'azote de régénération lorsque le front de chaleur atteint sensiblement le lit 3 Lorsqu'ensuite le refroidissement atteint la grille extérieure 5, cette grille, du fait de sa contraction cir- confêrentielle, exerce une poussée centripète sur le lit extérieur 3, ce d'une façon importante du fait du grand diamètre de cette grille Comme précédemment, l'effet de silo empoche le niveau supérieur du lit 3 de remonter, de sorte qu'une pression se développe dans ce lit De nouveau, la grille 6, radialement souple, transmet cette pression au lit 4, et la diminution de volume imposée au lit extérieur 3 se répartit sur les deux lits, ce-qui réduit considéra- blement les contraintes exercées sur les particules du lit 3 et sur la grille S. Des essais ont montré qu'il était possible d'effec- tuer les régénérations successives en maintenant les con- traintes auxquelles sont soumises de façon répétée les par- ticules des deux lits 3 et 4 à un niveau suffisamment bas pour éviter toute destruction de ces particules et pour res- ter dans le domaine de déformation élastique de celles-ci, même pendant la période la plus défavorable au cours de laquelle, au début de la régénération, la grille intérieure 7 ainsi qu'une partie des adsorbants sont soumises à la température du gaz de régénération chauffé alors que la grille extérieure Ccelle de plus grand diamètre) n'est pas encore soumise à cette température Dans ces condi- tions, il ne se produit pas, au cours des cycles successifs, de tassement progressivement croissant des deux lits d'ad- sorbant lorsque le volume qui leur est offert est maximal JO (grille 7 froide, grille 5 chaude), et le risque de rupture des grilles est écarté. Pour diminuer encore le niveau des contraintes dues aux cycles thermiques, on peut piloter le chauffage de l'azote de façon que le front de chaleur ne parvienne jamais à la grille extérieure 5, ce au moyen d'une sonde de température 131 disposée dans le lit 3, très près de cette grille On procède alors par approximations successives d'un cycle au suivant, en augmentant la quantité de chaleur fournie à l'azote jusqu' ce qu'on détecte lapparition du front de chaleur à la sonde 131; Ce pilotage est facilité, et peut même être effectué aisément sans l'aide d'un cal- culateur, si l'on utilise en outre une deuxième sonde de température 132 ' disposée dans le lit 3 à une petite distance radiale de la sonde 3 l 3 en direction de l'axe X-X L'optimum du chauffage est obtenu lorsque, à chaque régénération, le front de chaleur atteint la àonde 132: mais pas la sonde 13 T Dans ces conditions, non seulement la grille 5 ne subit aucune dilatation-contraction d'origine thermique, mais encore l'enveloppe 2 n'est jamais chauffée et peut donc être réalisée sans isolation thermique particulière. Le récipient d'épuration IA de la figure 4 est également, dans l'ensemble, de révolution autour d'un axe vertical X-X Il comprend une enveloppe extérieure 2 A, de même forme générale que l'enveloppe 2 de la figure 1, cons- tituée d'une virole cylindrique 9 A, d'une calotte supérieure A et d'une calotte inférieure 1 l A. La calotte supérieure IOA est pourvue d'une ou- verture centrale 12 A et de deux couronnes d'ouvertures de remplissage 13 A et 14 A La calotte inférieure 11 A comporte S une ouverture centrale ISA d'entrée d'air et de sortie d'azote, et une ouverture latérale 16 A d'entrée d'azote et de sortie d'air. Dans la partie inférieure de l'enveloppe 2 A est positionné un fond plein rigide SA Ce fond présente une ouver- ture centrale 41 dont le pourtour est fixé à l'extrémité su- périeure d'un tube rigide 42 La base de ce dernier est fixée autour de l'ouverture centrale 15 A de la calotte in- férieure 11 A. Une grille intérieure SA est fixée à son extré- mité inférieure au fond 8 A, autour de l'ouverture 41, et une grille extérieure 7 A est fixée à son extrémité infé- rieure à la périphérie du fond SA, dont le diamètre est lé- gèrement inférieur à celui de la virole 9 A Une grille cy- lindrique intermédiaire 6 A est fixée à sa base du fond 8 A, ainsi qu'une grille intermédiaire supplémentaire 6 B située entre les grilles SA et 6 A. * Chacune des grilles SA, 6 A, 6 B et 7 A est consti- tuée d'une tôle perforée d'ouvertures suffisamment petites pour arretcr les particules d'adsorbant, et dont la dispo- sition et la forme ne confèrent pas à ces grilles de sou- plesse élastique notable dans le sens vertical Cette tôle possède une forme générale cylindrique d'axe X-X et pré- sente des nervures longitudinales 43 alternativement in- térieures et extérieures adjacentes les unes aux autres (figure S) qui lui donnent un aspect ondulé Les grilles extrêmes SA et 7 A sont pourvues, respectivement intérieure- ment et extérieurement, d'une série d'anneaux horizontaux de rigidification 44, 45, un anneau de chaque série ayant été représenté à la figure 4 Par conséquent, ces grilles extrêmes sont rigides dans les deux sens circonférentiel et axial, tandis que les deux grilles intermédiaires 6 A et 6 B sont rigides axialement mais élastiquement souples dans le sens circonférentiel De plus, toutes: les grilles sont li- bres à leur extrémité supérieure, o elles sont équipées S d'anneaux de garde métalliques 46 Les trois anneaux 46 extérieurs sont guidés extérieurement a coulissement axial par des guides cylindriques respectifs 47 fixés a la ca- lotte 10 A, l'un à l'extérieur par rapport aux ouvertures 14 A, le second entre les ouvertures 14 A et les ouvertures 13 A et le troisième entre ces dernières et l'ouverture centrale 12 A L'anneau de garde 46 central se termine par un dôme supérieur 48 Les anneaux 46, les guides 47 et le d 6 me 48 sont non perforés. L'espace annulaire compris entre les grilles SA et 6 B est empli par l'ouverture 12 A d'un lit 3 A d'alumine à grosse granulométrie (billes ayant un diamètre de 5 à 10 mm), qui autorise des vitesses de circulation de gaz rela- tivement élevées L'espace annulaire adjacent compris en- tre les grilles 6 A et 6 B est empli par les ouvertures 13 A d'un lit 3 B d'alumine à plus faible granulométrie (billes ayant un diamètre de 2 à S min), et l'espace annulaire com- pris entre les grilles 6 A et 7 A est empli par les ouvertu'- res 14 A d'un lit 4 A de tamis moléculaire (tamis moléculaire de type 7 ayant des pores de 10 A, en billes ayant un diamètre de 1,6 à 2,5 mi),dont la vitesse limite d'attrition est inférieure à celle de l'alumine à faible granulométrie La vidange de ces trois lits s'effectue par aspiration à tra- vers les ouvertures de remplissage, comme dans le mode de réalisation de la figure 1. Comme on le voit à la figure 4, on fait en sorte que le niveau du lit 3 A ait une hauteur, au-dessus de la base de l'anneau 46 central, au moins égale à l'épaisseur radiale de ce lit 3 A; le niveau du lit 3 B est un peu infé- rieur et est situé légèrement au-dessous du guide 47 asso- 3 S cié a la grille 6 B De même, le niveau du lit 4 A est encore un peu inférieur et est situé légèrement au-dessous du guide 47 assocî 8 à la grille 6 A Un anneau souple d'étan- ciéité 4 g est fixé par son bord inférieur à la face exté- rieure-de l'anneau 46 extérieur et par son bord supérieur au guide 47 associé De même, un anneau souple d'étanchéi- té SO O est fixé par son bord inférieur à la face extérieure de l'anneau 46 associé à la grille 6 A, un peu au-dessus du lit 4 A, et par son bord supérieur au guide 47 corres- pondant. Dans cet exemple, le sens d'écoulement des gaz est inversé par rapport à la figure I: en phase d'épuration, l'air est envoyé dans l'ouverture centrale 15 A et le tube 42, et traverse radialement vers l'extérieur les trois lits d'adsorbant comme indiqué par les flèches sur la figure 4 L'air se déshydrate en pas- sant dans les deux lits d'alumine 3 A puis 3 B, puis il se décarbonate dans le tamis moléculaire 4 A, sa vitesse di- minuant progressivement lors de son éloignement de l'axe central X-X L'air épuré se rassemble dans l'espace annu- laire extérieur 23 A compris entre la grille extérieure 7 A et la virole 9 A, passe dans la chambre inférieure 24 A située sous le fond 8 A, et sort du récipient 1 A par l'ou- verture 16 A. en phase de régénération, l'azote sec et décarbonaté pé- nètre dans le récipient 1 A par l'ouverture 16 A, se répar- tit dans la chambre 24 A puis dans l'espace annulaire 23 A, puis traverse successivement dans le sens centripète les trois lits d'adsorbant, pénètre dans l'espace central et sort du récipient par le tube 42 et l'ouverture inférieu- re 15 A Comme dans l'exemple de la figure 1, les grilles peuvent se dilater librement indépendamment les unes des autres dans le sens axial, et les pressions engendrées par les dilatations différentielles dans le sens circon- férentiel sont transmises à l'ensemble des trois lits grace à la souplesse circonférentielle des deux grilles intermédiaires 6 A et 6 B Par ailleurs, les nervures 43 présentent l'avantage d'augmenter la section offerte au passage des gaz. Au cours de chaque phase du cycle, la hauteur de garde du lit central 3 A et la présence des anneaux souples 4 g et 50 garantit le passage effectif du gaz à travers les trois lits d'adsorbant. Il est à noter que dans cet exemple, en début de régénération, l'azote parvient chaud dans l'espace annulai- re 23 A Ceci nécessite la présence d'une isolation thermi- que de l'enveloppe 2 A dans toute la partie concernée, par exemple au moyen d'une mince lame d'air statique séparée de l'atmosphère intérieure du récipient par des tôles min- ces 51 permettant l'équilibrage des pressions. En variante, les deux grilles intermédiaires 6 A et 6 B peuvent comporter, au moins dans certains creux d'onde définis par les nervures 43, des éléments chauffants 52, constitués par exemple par des câbles chauffants, dont deux ont été représentés à la figure 5 Chaque élément 52 est recouvert par un grillage fin 53, fixé sur les deux nervures 43 adjacentes, qui évitent la venue des particules d'adsorbant au contact direct de cet élément 51 Le grilla- ge 53 possède bien entendu la souplesse circonférentielle nécessaire. Ce chauffage complémentaire sert à réchauffer l'azote de régénération L'intérêt de ce réchauffage inter- ne par rapport à un réchauffage classique externe est dou- ble: d'une part un gain sur la technologie des tuyauteries, vannes, joints, etc en amont de la bouteille, qui sont conçus pour une température plus basse, d'autre part un gain sur le temps de régénération car, du fait de l'apport local de chaleur, le transit de la chaleur dans le lit d'adsor- bant est plus court. Dans le but de minimiser le chauffage de l'azote nécessaire à la régénération des trois lits d'adsorbant, le 17 2541588 lit intérieur 3 A peut être équipé de sondes de température 131 A,132 A proches de la grille intérieure 5 A, ce qui conduit à un pilotage de la régénération analogue à ce qui a été décrit plus haut en regard de la figure 1. Par ailleurs, on peut également prévoir dans le récipient l A des moyens pour améliorer l'uniformité de la distribution de l'air sur la hauteur de la grille SA Ces moyens peuvent par exemple consister en un tube d'entrée 54, représenté en trait mixte à la figure 4, dont le dia- mètre est inférieur k celui de la grille SA et qui s'élève de l'ouverture 15 SA jusqu'à un niveau situé un peu au-des- sous de la mi-hauteur de cette grille SA En eariante, on pourrait encore utiliser un organe tel que l'organe 28 de la figure 1, monté pointe en bas. OO N comprend que des tales ondulées perforées peu- vent également être utilisées dans l'agencement de la fi- gure 1 pour constituer des ossatures de grilles présentant unile souplesse élastique dans l'une ou l'autre direction: souplesse radiale avec des ondes verticales, souplesse axiale avec des ondes circulaires ou:hélicoldales Les on- des peuvent, dans chaque cas, présenter des sect Lns variées: carrge, trapézoldale, sinusoïdale, etc D'autres variantes peuvent encore être envisagées pour obtenir des grilles à souplesse unidirectionnelle Par exemple, on a representé à la figure 6 une partie d'une os- sature cylindrique en nid deabeille constituée d'un empila- ge d'anneaux de tôle ondulés 55 à ondes trapézoïdales Ces ondes sont décalées d'un demi-pas d'un anneau au suivant, et les plages horizontales 56 en regard sont fixées les unes aux autres L'ossature ainsi constituée est uniquement sou- ple axialement mais est rigide radialement. Dans une autre variante illustrée à la figure 7, applicable à chacun des modes de réalisation des figures I et 4, chaque grille possède une ossature en tôle perforée enroulée én hélice à la manière d'un tuyau flexible Les 18 2541588 spires sont relées les unes aux autres par un agrafage 57 possédant une certaine élasttcité axiale Cet agrafage peut comprendre par exemple, comme représenté, un pliage 58 vers l'intérieur puis un pliage 59 vers l'extérieur pour le bord supérieur de chaque spire, et, pour le bord inférieur de la spire située au-dessus, un triple pliage enveloppant le double pliage précédent et constitué d'un pliage 60 vers l'intérieur, d'un pliage 61 vers l'extérieur et d'un pliage final 62 vers l'intérieur. Par ailleurs, on peut combiner les solutions des figures 1 et 4, en ce qui concerne l'agencement général des grilles, de la façon suivante: en considérant le réci- pient à deux lits de la figure 1, on rempiace les grilles et 7 par des grilles rigides à la fois axialement et ra- dialement, et on les équipe à leur extrémité supérieure de joints, analogues à oeux de la figure 4, qui leur pemettent de coulisser sur les anneaux de garde 17 respectifs. Le récipient I ou 1 A conforme à l'invention per- met de traiter l'air destiné aux installations de sépara- tion de l'air à grande capacité (jusqu'à 320 OOO Nm 3/h par exemple) avec un débit de régénération modéré, de l'ordre de 40 % de l'azote produit, et avec un coût d'investisse- ment nettement réduit Il est également à noter que le fort taux de remplissage de l'espace intérieur de l'enveloppe 2 ou 2 A, résultant de la disposition en couronnes cylindriques des lits d'adsorbant, conduit à une faible perte de gaz aux inversions. Par ailleurs, la Demanderesse a constaté que, avec la direction horizontale d'écoulement, les vitesses limites avant attrition des particules d'adsorbants sont plusieurs fois supérieures à celles correspondant à un écou- lement vertical ascendant, de sorte qu'elles ne constituent plus nécessairement un facteur limitatif: les vitesses éle- vées maintenant permises techniquement sont plutôt limitées, et ce à des valeurs nettement supérieures à celles utilisées 19 2541588 dans les installations classiques, par d'autres considera- tions, notamment par celles relatives aux pertes de charge au passage des lits d'adsorbant et aux problèmes d'unifor- mite de distribution des gaz sur toute la hauteur de ces lits. REVEDICATICNS 1 Récipient d'épuration par adsorption, du type comprenant une enveloppe ( 2, 2 A) qui délimite une pre- mière et une seconde régions adaptées pour être raccordées respectivement à une source d'un fluide à épurer et à une source d'un fluide de régénération, ces deux régions étant séparées par au moins un espace destiné à contenir un lit d'adsorbant ( 3, 4; 3 A, 3 B, 4 A) et délimité par deux gril- les ( 5, 6, 7; 5 A, 6 A, 6 B, 7 A), caractérisé en ce quelle ou chaque espace a la forme d'un manchon à génératrices verticales; en ce que l'une au moins ( 6; 5 A, 6 A, 6 B, 7 A) des grilles est rigide dans le sens axial, chaque grille étant libre de se dilater thermiquement dans le sens axial indépendamment des autres grilles; et en ce que les deux grilles ( 5, 7; 5 A, 7 A) situées respectivement le plus à l'intérieur et le plus à l'extérieur sont rigides dans le sens radial. 2 Récipient d'épuration suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que toutes les grilles ( 5, 6, 7) sont réunies rigidement entre elles à chaque extrémité, et en ce qu'une seule grille ( 6) est rigide dans le sens axial, tandis que la ou les autres grilles ( 5, 7) sont souples dans le sens axial. 3 Récipient d'épuration suivant la revendica- tion 2, caractérisé en ce que les grilles ( 5, 6, 7) sont suspendues à l'enveloppe ( 2) et sont reliées à leur base par un fond suspendu rigide ( 8). 4 Récipient d'épuration suivant la revendica- tion 1, caractérisé en ce que toutes les grilles ( 5 A, 6 A, 6 B, 7 A) sont fixées à leur base sur un fond rigide ( 8 A) solidaire de l'enveloppe ( 2 A) et sont libres à leur extrémité supérieure. Récipient d'épuration suivant la revendica- tion 4, caractérisé en ce que 1 ' extrémité supérieurede cha- -que grille ( 5 A, 6 A, 6 B, 7 A) coulisse le long d'une cloison de guidage C 47) solidaire de l'enveloppe C 2 A). 6 Récipient d'épuration suivant l'une quelcon- que des revendications 3 è 5, caractérisé en ce que le fond C 8) est légèrement bombé vers le haut. 7 Récipient d'épuration suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que chaque grille ( 5, 6, 7) présentant de la souplesse dans un sens comporte des ouvertures ( 21) qui se chevauchent dans ce sens. 8 Récipient d'épuration suivant la revendica- tion 7, comportant au moins une grille ( 6) à souplesse ra- diale et une grille ( 5, 7) à souplesse axiale, caractérisé en ce que les ossatures ( 18) de ces grilles sont réalisées à partir de tales perforées de façon identique et compor- tant chacune des rangées parallèles ( 21) d'ouvertures al- longées, ces ouvertures étant décalées d'une rangée à la suivante. 9 Récipient d'épuration suivant l'une quelcon- que des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que chaque grille ( 6 A, 6 B, 7 A) souple dans un sens radial ou axial a une forme onduléSe, les ondulations ( 43) étant orientées perpendiculairement à ce sens. Récipient d'épuration suivant l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'os- Z 5 sature de chaque grille souple dans le sens axial est cons- tituée d'un empilage d'anneaux ondulés ( 55) décalés d'un demi-pas d'onde et fixés les uns aux autres par les sommets d Vonde ( 56). 11 Récipient d'épuration suivant l'une quel- conque des revendicationsi à 7, caractérisé en ce que l'os- sature de chaque grille souple dans le sens axial est cons- tituée d'une tôle perforée enroulée en hélice, les spires successives étant reliées par un agrafage axialement souple CS 7). 22 2541588 12 Récipient d'épuration suivant la revendication 9, caractérisé en ce que les grilles ondulées ( 6 A, 6 B) portent des élé- ments chauffants ( 52) disposés dans certains creux des ondulations. 13 Récipient d'épuration suivant l'une quelconque des reverndications 1 à 12, caractérisé en ce que ladite seconde région ccrporte un filtre ( 26). 14 Récipient d'épuration suivant l'une quelconque des revendications i à 13, caractérisé en ce que le lit d'adsorbant ( 3; 3 A) adjacent à ladite première région est équipé près de la grille ( 5; 5 A) qui délimite cette région d'une sonie de température 131; 131 A). Récipient d'épuration suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le lit d'adsorbant ( 3; 3 A) adjacent à ladite pramiere région est équipi d 'une deuxième sonde de tampératura ( 132; 132 A) située à une petite distance radiale de la pramière ( 131; 131 A). 16 Récipient d'épuration suivant l'une quelconque des revendications I à 15, caractérisé en ce que la région centrale du récipient ( 1; l A) est pourmvue d'un organe à peu près conique ( 28) de répartition des fluides traversant cette région. 17 Récipient d'épuration suivant l'une quelconque des revendications 1 à 16, caractérisé en ce qu'un -ube ( 54) d'admission et d'évacuation de fluide péntre dans la région ceitrale du réci- pient i 1; 1 A) à peu près jusqu'à miihauteur de la grille centrale ( 5 A). 13 Installation d'épuration par adsorption, caractéri- sée en ce qu'elle comprend au moins un récipient d'épuration ( 1) sui- vant l'une quelconque des revendications 1 à 17 dont la région exté- rieure ( 23) est reliée à la source de fluide à épurer. 19 Installation d'épuration suivant la revendication 18, pour l'épuration d'un gaz, caractérisépen ce que le gaz à épurer est admis dans le récipient ( 1) en regard d'un fond ( 8) qui relie les grilles ( 5, 6, 7) et qui est équipé d'une chicane ( 31, 32, 33, 35) formant séparateur de gouttelettes.