Brevet FR2577436A1 — publié le 19860822

La présente invention concerne un filtre humide pour gaz, en particulier un filtre humide destiné à purifier un gaz de cokerie préalablement à son analyse en vue de la conduite d'un processus de fabrication de coke. On connait déjà des filtres humides dont le but est de débarrasser un gaz, par exemple un gaz de cokerie, des poussières et des éléments polluant qu'il contient préalablement à son rejet dans l'atmosphère. Dans ce cas, le filtre humide est une installation de grande dimension comportant généralement une série de chicanes surplombant une chambre de séparation et entre lesquelles sont disposées diverses rampes de lavage destinées a alourdir les particules contenues dans le gaz afin que celles-ci se déposent par gravité dans la chambre de séparation. Dans certains cas, le nombre de chicanes est volontairement accru afin de permettre un brassage important du gaz avec le liquide de lavage pulvérisé de façon a obtenir une dissolution, au moins partielle de certains composants du gaz, tel que du gaz carbonique ou de l'anhydride sulfurique. Dans ces installations, les buses projetant le liquide de lavage s'étendent généralement en travers du flux de gaz qui s'écoule donc autour des buses. Lors d'un usage prolongé du filtre, il se forme un dépot de particules sur les parois externes de la buse. Ce dépôt est généralement sans inconvénient, compte tenu des grandes dimensions de l'installation. Néanmoins, lorsque le depot devient important, il réduit progressivement le debit du gaz dans le filtre et il est alors necessaire de demonter l'installation pour retirer ce dépôt. Ce mode de fonctionnement n'est pas satisfaisant lorsque le gaz prélevé est seulement un echantillon destiné à être analyse pour permettre la conduite d'un processus industriel. Dans ce cas en effet, la transmission de l'échantillon de gaz à l'analyseur doit etre très rapide afin que l'analyse soit véritablement représentative de l'état d'avancement du processus industriel au moment où l'échantillon a été prélevé. Un but de la présente invention est de réaliser un filtre humide plus particulièrement destiné à purifier un échantillon de gaz devant etre transmis a un analyseur et qui ait pour cela une structure ne risquant pas d'entrainer un ralentissement de l'échantillon de gaz le traversant. Un autre but de la présente invention est de proposer une application d'un filtre conforme a l'invention au filtrage et à l'assèchement d'un gaz afin que ce gaz contienne le minimum d'impuretés lorsqu'il est tranmsis à un analyseur. En vue de la réalisation de ces buts, on prévoit selon l'invention un filtre humide pour gaz comportant une entrée de gaz pollué, une chambre de mouillage reliée a l'entrée de gaz pollué dans laquelle est disposée au moins une buse de mouillage reliée à un conduit d'alimentation en fluide de lavage, et une chambre de separation reliée à la chambre de mouillage et à un conduit de sortie de gaz propre, caractérisé en ce que la buse de mouillage est disposée à une extrémité de la chambre de mouillage et en ce que l'entrée de gaz pollué débouche latéralement dans la chambre de mouillage en une zone décalée de la buse de mouillage. Ainsi, le gaz pollué pénetre dans la chambre de mouillage sans balayer la paroi externe de la buse de mouillage et il ne se produit donc aucun dépôt de particules diminuant progressivement la section de passage du gaz pollué. Selon une version avantageuse de l'invention, la chambre de mouillage a une section transversale circulaire et la buse est une buse à jet conique ayant un axe centré sur la section transversale circulaire de la chambre de mouillage. Ainsi, l'ensemble du flux de gaz pollue pénétrant dans la chambre de mouillage est aspergé par le jet de fluide de lavage pulvérisé provenant de la buse de mouillage et il en résulte un meilleur filtrage du gaz. Selon un autre aspect de l'invention, on propose une application du filtre humide selon l'invention au filtrage et a l'assèchement d'un gaz, caractérise en ce que le fluide de lavage est refroidi a une température voisine de son point de solidification préalablement à son introduction dans le filtre. Ainsi, le fluide de lavage provoque Àon seulement une séparation des particules par le mouillage de celles-ci mais egalement une condensation de certains éléments volatiles du gaz et un abaissement général du point de rosee du gaz et donc son assèchement. Selon un autre aspect avantageux du filtre selon l'invention, celui-ci comporte des buses de lavage reliées a un conduit d'alimentation en fluide de lavage, ces buses de lavage etant disposees radialement vers l'intérieur au voisinage de l'extrémité inferieure de la chambre de mouillage. Ainsi, les uses de lavage comp!è- tent le mouillage obtenu par la buse de mouillage et, dans le cas d'un fluide de lavage réfrigéré, participent a un abaissement plus important de la température du gaz. Selon une version preferee, les buses de lavage sont en saillie a 1 1intérieure de la chambre de mouillage. Ainsi, elles sont elles-memes soumises aux jets de fluide de lavage provenant de la buse de mouillage et ne sont donc pas encrassees par les particules contenues dans le gaz. Selon un autre aspect préféré de l'invention, la chambre de mouillage est disposée verticalement et supporte a son extremite inferieure un écran cylindrique s'étendant jusque dans la chambre de séparation. Cet écran cylindrique favorise un ralentissement du gaz évitant une remontée des gouttelettes de liquide de lavage vers le conduit de sortie et améliorant la séparation. D'autres caractéristiques et avantages de 1 'inven- tion resulteront encore de la description ci-après d'un exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue en coupe axiale du filtre selon l'invention, selon le plan I-I de la figure 2, - la figure 2 est une vue de dessous de la tete de lavage du filtre selon l'invention, - la figure 3 est une vue de dessous de la couronne portant les buses de lavage. En référence aux figures, le filtre selon l'inven- tion comporte une tète de lavage 1, dans laquelle est réalisée une chambre de mouillage 2 cylindrique, s'étendant sensiblement verticalement a l'intérieur de la tète de lavage. A son extrémité supérieure, la chambre de mouillage 2 comporte une buse de mouillage 3 à jet conique dont l'axe est centre sur la section transversale circulaire de la chambre de mouillage 2 et qui est reliée à un conduit 4 d'alimentation en fluide de lavage. Sur sa paroi latérale, le filtre comporte une entrée de gaz pollue 5 débouchant latéralement dans la chambre de mouillage 2 en une zone décalee vers le bas par rapport à la buse de mouillage 3. A sa partie inférieure, la chambre de mouillage cylindrique 2 comporte une cavité annulaire 6 de diamètre supérieur au diamètre de la chambre de mouillage 2 et centrée sur celle-ci. La cavité annulaire 6 est reliée à un conduit 7 d'alimentation en fluide de lavage qui débouche à la périphérie de la cavité 6 (figure 2). Une couronne 8 dont la dimension externe est légèrement inférieure au diamètre de la cavité 6, est disposée dans la cavité 6 et est également centrée sur 1 axe de la chambre de mouillage 2. La couronne 8 comporte trois alésages taraudés 9, s'étendant à 1200 les uns par rapport aux autres et dans lesquels sont montées trois buses de lavage 10 qui sont ainsi disposées dans un même plan et dirigées radialement vers l'intérieur au voisinage de l'extrémité inférieure de la chambre de mouillage 2. L'étanchéité entre la couronne 8 et la paroi frontale inférieure de la chambre de mouillage 2 est assuree par un joint torique 11 qui èst maintenu écrasé par une plaque séparatrice 12, s'appuyant elle-même sur la face inferieure de la couronne 8 et de la tête de lavage 1 à laquelle elle est associée par des boulons (non representés) passant dans des canaux verticaux 13, perces a la périphérie de la tete de lavage 1 (figure 2). L'étanchéité de la cavité 6 par rapport à la plaque separatrice 12 est assurée d'une part au moyen d'un joint torique 14, pincé entre la face inférieure dé la couronne 8 et la plaque separatrice 12 et d'autre part par un joint torique 15 dispose contre un épaulement circulaire 16 réalisé à la partie inférieure de la cavité 6, d'un diamètre superieur à celle-ci et decalé par rapport à l'axe de la cavité 5 afin d'entourer le conduit 7 d'alimentation en fluide de lavage. La plaque separatrice 12 est percée d'une ouverture circulaire 17, centree sur l'axe de la chambre de mouillage 2 et d'une dimension légèrement supérieure à la dimension interne de la couronne 8. L'ouverture 17 établit une communication entre la chambre de mouillage 2 et une chambre de séparation 18 formée par une paroi latérale cylindrique 19 prenant appui sur un épaulement circulaire 20 de la plaque séparatrice 12 et fermée à sa partie inférieure par un bouchon 21. La plaque séparatrice 12 comporte également une ouverture de sortie circulaire 22 qui communique avec un conduit en L 23 de sortie de gaz propre. L'étanchéite du conduit de sortie 23 au niveau de la jonction entre la plaque separatrice 12 et la tête de lavage 1 est assurée par un joint torique 24 s'appuyant sur une surface annulaire frontale 25 réalisée a la partie inférieure de la tête de lavage 1. Une buse de lavage secondaire 26 est fixée dans le coude du conduit de sortie 23 et dirigée vers la chambre de séparation 18. La buse de lavage secondaire 26 est reliée d un conduit 27 d'alimentation en fluide de lavage. On remarquera que la tête de lavage peut être réalisée tres simplement par une série de perçages d'un bloc métallique. La plaque séparatrice 12 supporte avantageusement à l'extrémité inférieure de la chambre de mouillage un écran cylindrique 28 s'étendant jusque dans la chambre de séparation 18. Un alésage taraudé 29 est réalisé dans le bouchon 21 pour permettre le raccordement à une conduite d'évacuation (non représentée). Le fonctionnement du filtre selon l'invention est le suivant : on introduit simultanement des gaz pollués par l'entrée de gaz pollués 5 et du fluide de lavage sous pression dans les conduits d'alimentation 4, 7 et 27. Selon l'invention, le fluide de lavage est de préférence refroidi à une temperature voisine de son point de solidification prealablement à son introduction dans le filtre. En particulier, dans le cas où le fluide de lavage est de l'eau, cette eau est de préférence refroidie a une température d'environ 2" C. Le gaz suit le chemin indiqué par les flèches en trait épais sur la figure 1, c'est-a-dire que dès son entre dans le filtre, il est mouillé par le fluide provenant de la buse de mouillage 3 sans toutefois pouvoir venir encrasser celle-ci. L'action de mouillage et de refroidissement provoquée par la buse de mouillage 3 est accentuee par les buses de lavage primaire 10 qui sont elles-memes maintenues propres malgré le passage du gaz pollué, en raison de l'écoulement du fluide de lavage en provenance de la buse de mouillage 3. Le gaz dont la majorité des particules solides sont chargées de liquide de lavage atteint alors la chambre de séparation 18 où ces particules se déposent dans le fond par gravité ainsi que les gouttelettes de produit volatile qui ont été condenses par le fluide de lavage. L'écran cylindrique 28 réalise une chicane entre la chambre de mouillage 2 et le conduit de sortie 23 et évite ainsi que des gouttelettes de faible dimension soient entrainées par le flux de gaz. Dans le conduit de sortie 23, la buse 26 assure un lavage secondaire qui renvoie vers la chambre de separation 18 les particules les plus fines qui auraient pu échapper a la separation prealable. On constate que le filtre selon l'invention est de structure particulièrement compacte et ne comporte aucune zone susceptible d'être progressivement polluée par le gaz filtré de sorte que l'écoulement à travers ce filtre est très rapide et l'échantillon de gaz peut donc être transmis très rapidement à un analyseur disposé en aval du filtre. Ainsi, le gaz est débarrassé de ses poussières et asséché mais sa composition est inchangée par le filtre, en particulier l'action du filtre est suffisamment rapide pour qu'aucun des composantes servant l'analyse, tels que le gaz carbonique ou u l'anhydride sulfurique, ne seient dissouts par le fluide de lavage. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et on peut y apporter des variantes d'exécution. Ainsi, en peut réaliser un filtre conforme à l'invention en associant une série de plaques planes sur lesquelles seront fixés les différents éléments ces saires a son fonctionnement. Bien que dans le mode de réalisation représenté, le filtre se présente d'une façon générale sous la forme d'un corps cylindrique, il est clair que celui-ci peut avoir toute forme désirée appropriée à l'installation dans laquelle il doit être inséré. REVENDICATIONS 1. Filtre humide pour gaz comportant une entrée (5) de gaz pollué, une chambre de mouillage (2) reliée à l'entrée (5) de gaz pollué dans laquelle est disposée au moins une buse de mouillage (3) reliee à un conduit (4) d'alimentation en fluide de lavage, et une chambre de séparation (18) reliee à la chambre de mouillage (2) et à un conduit (23) de sortie de gaz propre, caractérisé en ce que la buse de mouillage (3) est disposee à une extrémité de la chambre de mouillage (2) et en ce que l'entrée (5) de gaz pollué débouche latéralement dans la chambre de mouillage (2) en une zone decalée de la buse de mouillage (3). 2. Filtre humide conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que la chambre de mouillage (2) a une section transversale circulaire et en ce que la buse de mouillage (3) est une buse à jet conique ayant un axe centre sur la section transversale circulaire de la chambre de mouillage (2). 3. Filtre humide conforme à la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte des buses de lavage (10) reliees a un conduit (7) d'alimentation en fluide de lavage, ces buses de lavage (10) étant disposées radialement vers l'intérieur au voisinage de l'extrémité inférieure de la chambre de mouillage (2). 4. Filtre humide conforme a la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte trois buses de lavage (10) disposées dans une même plan et orientées selon des directions à 1200 les unes par rapport aux autres. 5. Filtre humide conforme à la revendication 3 ou à la revendication 4, caractérisé en ce que les buses de lavage (10) sont en saillie à l'intérieur de la chambre de mouillage (2). 6. Filtre humide conforme à l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les buses de lavage (10) sont portées par une couronne (8) disposée dans une cavite annulaire de la chambre de mouillage (2), cette cavité (6) ayant une dimension transversale supérieure à la couronne (8) et étant reliée a sa péripherie à un conduit unique (7) d'alimentation en fluide de lavage. 7. Filtre humide conforme à l'une des revendications 2 à 6, caractérisé entre que la chambre de mouillage (2) est disposée verticalement et supporte a son extrémité inférieure un écran cylindrique (28) s'etendant jusque dans la chambre de separation (18). 8. Application d'un filtre conforme a l'une des revendications 1 à 7 au filtrage et à l'assèchement d'un gaz, caractérisé en ce que le fluide de lavage est refroidi a une temperature voisine de son point de solidification prealablement a son introduction dans le filtre. 9. Application conforme a la revendication 8 où le fluide de lavage est de l'eau, caracterise en ce que la température de l'eau a l'entrée du filtre est d'environ 20 C.