Brevet FR2578446A1 — publié le 19860912

Procédé et dispositif pour vidanger des tubes remplis, en particulier des tubes de réacteurs à faisceaux tubulaires remplis de matière catalytique solide La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour vidanger des tubes remplis, en particulier des tubes de réacteurs à fai- sceaux tubulaires remplis de matière catalytique solide. Pour vidanger des tubes pleins, en particulier des tubes de faible diamètre interne, comme il en est souvent installé dans le domaine des catalyseurs, le catalyseur usagé est éliminé en introduisant dans le cataly- seur un tuyau allant jusqu'en bas et en injectant par ce tuyau un fluide d'évacuation, à l'aide duquel le catalyseur est chassé vers le haut (voir par exemple DE-OS 32 11 684). A cet effet, on utilise comme fluide d'évacuation des liquides et des gaz, l'air comprimé étant en règle générale préféré. Ce procédé ne s'est pas avéré efficace pour les tubes particulière- ment étroits et longs. Comme le fluide d'évacuation doit passer par en dessous à travers la totalité du lit catalytique, il se produit à la sortie une chute de pression considérable; il se-forme souvent des bouchons qui ne peuvent être désagrégés que lentement. Les catalyseurs de ce type présentent souvent en parties haute et basse des agglomérats en forme de sphère, le diamètre des sphères étant d'environ deux fois celui du catalyseur. Ceci rend l'évacuation encore plus difficile. Par ailleurs, le procédé connu s'accompagne d'un dégagement de poussière intense dans la partie supérieure du faisceau de tubes. Etant donné que les lits catalytiques de ce type présententun nombre équivalent à plusieurs milliers de tubes sur une longueur de plus de 10 m, l'échange catalytique, en raison des difficultés décrites, devient très coûteux et prend beaucoup de temps. La présente invention a donc pour but de développer un procédé et un dispositif à l'aide- desquels il est possible de faciliter et d'ac- célérer la vidange des tubes de catalyseurs, les formations de poussière et donc la pollution qui en résulte, étant ainsi également évitées. La solution de ce problème consiste, selon l'invention, à intro- duire d'en haut dans les tubes une sonde injectant le fluide d'évacuation, à déplacer la sonde continuellement vers le bas et en même temps à désagré- ger, à refouler et à aspirer la charge depuis le haut des tubes. Il résulte de ces dispositions les principaux avantages suivants. L'évacuation du catalyseur intervient dès l'introduction de la soude, accompagnée d'une évacuation simultanée du fluide d'évacuation. Cela signifie que, outre le gain de temps considérable, seule une quantité tou- jours relativement réduite est désagrégée depuis le dessus et que la totalité du lit n'est pas agitée en une seule fois, les bouchons étant ainsi évités. L'évacuation est en outre facilitée par l'application simultanée d'une dépres- sion; toute la poussière produite parvient également ainsi dans le système sous pression réduite et peut donc être facilement collectée. Le fluide d'évacuation, de préférence de l'air comprimé, peut ainsi être injecté par l'intermédiaire d'une sonde, à laquelle est raccordée une conduite flexible suffisamment rigide pour le projeter à l'intérieur du tube dans la charge catalytique. Il est cependant prévu, selon l'invention, d'as- sinterle mouvement vers l'avant (vers le bas) de la sonde et simultanément l'évacuation de la matière catalytique à l'aide de la pression produite par des buses ménagées dans la sonde et dirigées vers l'arrière. La matière catalytique peut ainsi, de façon avantageuse, être acheminée dans un séparateur relié au système sous pression réduite à par- tir duquel elle est éclusée périodiquement. L'air chargé de poussière arrive ensuite dans un ensemble d'aspira- tion, dans lequel il peut être purifié par exemple à l'aide de filtres. Le dispositif selon l'invention comprend de manière connue un compresseur et une sonde raccordée à celui-ci, la sonde étant fixée sur une conduite sous pression de préférence flexible et introduite de manière étanche dans une tubulure qui est raccordée à une enveloppe sous pression réduite par un raccord d'aspiration, la conduite sous pression pouvant être reliée à un compresseur et la tubulure pouvant être raccordée à un ensemble d'aspiration en passant par un séparateur. Par ailleurs, la tubulure est de préférence formée coaxialement avec l'enveloppe sous pression réduite, ce qui facilite l'introduction de la sonde dans le système. L'enveloppe d'aspiration peut ainsi être pourvue dans sa partie inférieure d'un raccord de guidage qui est introduit dans le tube de catalyseur. La sonde est ensuite introduite par ce raccord de guidage et puis parvient dans le lit catalytique, le raccord de guidage servant en même temps de joint d'étanchéité. Cependant, un mode de réalisation particulier a fait ses preuves, dans lequel l'enveloppe sous pression réduite repose sur une plaque de base dont le dessous est recouvert d'une garniture d'étanchéité et qui com- porte en son milieu un perçage correspondant au moins au diamètre interne du tube à vidanger. Ce mode de réalisation trouve son application lorsque les tubes catalytiques sont maintenus sur une plaque supérieure commune. La plaque de base est alors placée sur la plaque supérieure d'une manière telle que le perçage laisse l'ouverture du tube libre. Le dispositif d'aspiration est ensuite actionné, la plaque de base étant maintenue sous l'effet de la dé- pression. La sonde peut alors être abaissée et l'envoi d'air sous pression peut commencer. Pour faciliter le positionnement, on prévoit d'amener au niveau de la plaque de base des guides qui pénètrent légèrement dans les tubes catalytiques voisins. Ceci est facilement réalisable étant donné que les faisceaux de tubes ont le même diamètre et un agencement symétrique à en- traxe constant. De préférence, les puissances du compresseur et de l'ensemble d'aspiration sont mutuellement réglées afin d'obtenir dans l'ensemble une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique de sorte que la plaque de base soit pressée. Il est également facilement possible que le personnel technique effectue lui-même l'étanchéité étant donné qu'il doit de toute façon faire fonctionner lui-même le dispositif. A cet effet, il suffit d'appliquer comme contrainte le poids de son corps. Pour faciliter la manipulation, il est prévu de relier la conduite sous pression à un organe d'obturation fixé à l'enveloppe d'aspiration. La personne faisant fonctionner le dispositif peut ensuite régler elle- même l'envoi d'air sous pression sans risque de coups de bélier. Dans le cas o la sonde est ajustée au diamètre du tuyau, un joint d'étanchéité cylindrique fixe entourant étroitement le tuyau sous pression suffit. Pour faciliter l'introduction du tuyau et de la sonde dans le joint d'étanchéité, il est toutefois prévu de réaliser ce dernier en plu- sieurs parties et de le fixer à la tubulure. A cet effet, on enlève tout d'abord le joint d'étanchéité, puis on introduit la sonde dans le tube catalytique en traversant l'enveloppe d'aspiration. Les demi-joints sont ensuite appliqués autour de la conduite sous pression, insérés dans la tubulure et reliés à celle-ci. Ce type de montage présente entre autres l'avantage de permettre l'observation d'en haut de l'introduction de la sonde dans le tube à vidanger lorsque la tubulure et le diamètre externe du joint ont une taille correspondante. Il est en outre prévu d'insérer des distributeurs dans la conduite sous pression et la conduite d'aspiration, auxquels plusieurs unités de vidange peuvent être raccordées afin de pouvoir travailler simultanément à plusieurs endroits. La sonde elle-même présente de préférence des buses agissant dans le sens d'écoulement et orientées à la fois dans le sens d'écoulement et vers l'extérieur, ces buses étant réparties tout autour de la sonde. Ces buses sont des perçages obliques d'un diamètre de 3 mm environ pouvant cor- respondre à celui du perçage disposé dans la pointe. La sonde elle-même peut alors présenter un diamètre interne plus réduit que le tuyau sous pression, ce qui entratne la disposition d'une tête élargie. Ceci entraîne une diminution de la section transversale, ce qui entraîne une accélération de l'écoulement du fluide. Par cette accélération, la concentration en matière catalytique est subitement réduite, ce qui évite également la formation de bouchons. La section libre restante devrait alors constituer environ les deux tiers du tube. La présente invention va à présent être décrite plus en détail en référence aux dessins annexés: - la figure 1 représente le dispositif monté dans un catalyseur en faisceau tubulaire; - la figure 2 représente une unité de vidange avec les différents raccords; - la figure 3 représente la sonde. La figure 1 représente un catalyseur en faiseeau tubulaire 20, dans lequel sont regroupés en un faisceau 4 750 tubes remplis de catalyseur et ayant une longueur de 12,8 m. Alignée avec l'un des tubes à vidanger, l'unité se composant d'une enveloppe sous pression réduite 3, d'une tubu- lure 2 et d'un organe d'obturation 12 est représentée sur le haut du cata- lyseur. L'enveloppe sous pression réduite 3 repose sur une plaque de base 8 sous laquelle se trouve un joint (représenté sur la figure 2). La conduite sous pression 14 avec le distributeur 16 et la conduite d'aspiration 15 avec le distributeur 17 font saillie dans l'espace situé au-dessus de la tête de catalyseur. On peut raccorder 4 unités aux distributeurs, les va- leurs suivantes s'étant révélées correctes pour le compresseur 5 et l'en- semble d'aspiration 7 pour une insertion du séparateur 6. Le compresseur 5 est réglé à 11 000 litres par minute pour des pressions allant de 8 à 10.105Pa (8 à 10 bars), l'ensemble d'aspiration débitant en revanche 2100 mètres cubes à l'heure pour une dépression de 54.103Pa (5500 mm de colonne d'eau) La section libre des tubes catalytiques est de 3,8 cm alors que le diamètre maximal de la sonde et du tuyau raccor- dé est de 1 à 1,2 cm. Le fonctionnement du dispositif est alors le suivant. De l'air comprimé en provenance du compresseur 5 arriveau.distributeur 16 en passant par la conduite 14. De ce distributeur partent des conduites (non représen- tées) vers l'organe d'obturation 12. Un tuyau sous pression (non représenté) d'une longueur suffisante en vue de l'introduction dans le tube catalytique et jusqu'à sa base est à son tour raccordé de manière appropriée à l'organe d'obturation, la sonde se trouvant à l'extrémité libre du tuyau. Après l'ouverture de l'organe d'obturation 12, l'air comprimé arrive dans le lit catalytique en passant par la sonde, et évacue ce lit par l'enveloppe sous pression réduite 3. Le système de sous pression réduite composé du séparateur et de l'ensemble d'aspiration 7 est raccordé à l'enveloppe sous pression réduite 3 par l'intermédiaire du distributeur 17. Le catalyseur est aspiré avec toutes les impuretés par la conduite 15 dans le séparateur 6 et évacué de celui-ci par l'écluse 21. L'air et les poussières entraînées arrivent dans l'ensemble d'aspiration 7. Avec le dispositif représenté, on met en oeuvre un procédé de vidange facilitant considérablement le travail du personnel technique. Il n'y a pas de dégagement de poussière et de produit de réaction, ou de par- tenaire réactionnel non transformé étant donné que le système est en dé- pression. En outre, l'opération de vidange est considérablement accélérée. La figure 2 représente l'unité de vidange se composant de l'en- veloppe sous pression réduite 3 et de la tubulure 2 raccordée en haut. Dans la tubulure se trouve l'élément d'étanchéité 13 contre lequel est appliquée la conduite sous pression 14' représentée sur la figure 3. Le système de sous pression réduite est raccordable par le raccord d'aspira- tion 4. En outre, l'organe d'obturation 12 est disposé au niveau de l'en- veloppe sous pression réduite, cet organe permettant de régler le débit du fluide d'évacuation. L'organe d'obturation est ainsi relié d'un côté au compresseur et de l'autre à la sonde. En bas se trouve la plaque de base 8 comportant le matériau d'isolation 9 disposé en-dessous. Le perçage 10 est dimensionné de sorte qu'il corresponde au moins au diamètre interne des tubes catalytiques, c'est-à-dire qu'il peut être légèrement plus grand. Des éléments de guidage 11 sont disposés sur le cSté de la plaque de base 8, ces éléments pénétrant à l'intérieur des tubes catalytiques voisins et fixant l'unité de vidange. La figure 3 représente la sonde 1. Cette sonde présente un canal central 22 et, coaxialement, une buse 18. En outre, des buses 19 sont disposées au-dessus de la buse 18, de manière oblique suivant un angle de 450. Dans la partie supérieure 23 est inséré la conduite sous pression 14'. Celle-ci peut naturellement en- tourer la partie supérieure grâce à une fixation adaptée. REVENDICATIONS 1. Procédé pour vidanger des tubes,en particulier pour extraire des charges catalytiques hors de faisceaux tubulaires à parois rapprochées, à l'aide d'un fluide d'évacuation, caractérisé en ce qu'il consiste à intro- duire d'en haut dans les tubes une sonde (1) injectant le fluide d'évacua- tion,à déplacer la sonde continuellement vers le bas et en même temps à dé- sagréger, à refouler et à aspirer la charge depuis le haut des tubes. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le flui- de d'évacuation est injecté simultanément dans le sens d'écoulement et la- téralement dans le sens opposé à celui-ci. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la charge catalytique aspirée est acheminée dans un séparateur (6) sous pression réduite d'o elle est évacuée à l'aide d'une écluse synchronisée (21). 4. Dispositif pour mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelcon- que des revendications 1 à 3, comprenant un compresseur (5) et une sonde (1) pouvant être raccordée à celui-ci, caractérisé en ce que la sonde (1) est fixée à une conduite sous pression (14'-) de préférence flexible et est in- troduite de manière étanche dans une tubulure (2) qui est raccordée à une enveloppe sous pression réduite (3) par un raccord d'aspiration (4), la conduite sous pression (14') pouvant ainsi être reliée à un compresseur (5), la tubulure pouvant être raccordéeà un ensemble d'aspiration (7) en passant par un séparateur (6). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'enveloppe sous pression réduite (3) repose sur une plaque de base (8) dont le dessous est recouvert d'un matériau d'étanchéité (9) et qui comporte en son milieu un perçage (10) correspondant au moins au diamètre interne du tube à vidanger. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que des guides (11) sont disposés au niveau de la plaque de base (8), lesquels peuvent être mis en place dans les-tubes adjacents à vidanger. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'à l'aide de l'ensemble d'aspiration (7), il est pos- sible de produire une pression réduite telle qu'en service le joint d'é- tanchéité (9) est pressé contre la plaque supérieure du catalyseur à enve- 2578446. loppe tubulaire (20). 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisé en ce qu'une soupape ou organe d'obturation d'évacuation desti- né au fluide (12) est disposé au niveau de l'enveloppe d'aspiration (3) et en ce que la conduite sous pression (14) est raccordée audit organe d'obtu- ration. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que dans la tubulure (2) est disposé un élément d'étan- chéité (13), de préférence en plusieurs parties destiné à la conduite sous pression (14), lequel est conçu comme un Joint coulissant. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que les conduites sous pression et d'aspiration (14; 15) comportent des distributeurs (16; 17) auxquels peuvent être raccordées plusieurs unités de vidange. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce que la sonde (1) comporte une buse centrale (18) dirigée dans le sens de l'écoulement, et des buses latérales (19), disposées selon un angle opposé au sens de l'écoulement. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que la sonde (1) comporte une tête élargie (23) au- dessus de laquelle la conduite sous pression (14) peut coulisser et dont le diamètre externe correspond à environ un tiers du diamètre interne du tube à vidanger.