Brevet FR2599273A1 — publié le 19871204

Séparateur gaz-liquide L'invention concerne un séparateur gaz-liquide, son but étant d'obtenir un gaz exempt de liquide. Il est connu de réaliser une telle opération à l'aide d'un "matelas" (ou "tricot) coalesceur disposé dans un bidon de coales ceur comme représenté figure 1. Dans ce bidon on introduit un gaz qui est chargé d'un liquide considéré comme polluant. Ce liquide présente la forme de gouttes plus ou moins petites qui sont transportées par le gaz par friction aérodynamique à cause de leur petitesse. Le gaz chargé à traiter arrive par un tuyau d'entrée 1 qui pénétre sur une certaine hauteur dans le bas d'un bidon cylindrique 2 présentant un axe vertical A ; à une certaine distance au-dessus du débouché de ce tuyau se trouve un matelas coalesceur repéré 3 qui occupe toute une section de ce bidon ; au-dessus du matelas se trouve une sortie de gaz propre 4. Si l'appareil est bien construit les gouttelettes, c'est-à-dire les petites gouttes entraînées par le gazZsont retenues par les fibres du matelas 3 sur lesquelles elles se rassemblent en grosses gouttes, et ces dernières retombent au fond du bidon 2 car leurs poids individuels sont supérieurs aux trainées aérodynamiques qu'elles subissent. Elles constituent un retentat évacué en temps utile par une purge 5 située au bas du bidon au dessous du débouché du tube d'entrée 1. Des points fléchés vers le haut et repérés 6 représentent les gouttelettes entrainées par le gaz montant. Des gouttes plus grosses 7 ont été entraînées vers le haut dans le tuyau 1 par la vitesse du gaz mais elles retombent au fonds du bidon 2 quand cette vitesse diminue après la sortie du tuyau 1 du fait que le courant de gaz s'épanouit dans le bidon. D'autres grosses gouttes 8 résultent de la coalescence des gc Ftelettes 6 dans le matelas. Elles retombent également dans le fond du bidon 2. L'organe actif du dispositif est le matelas 3. Il est constitué généralement d'un agrégat de fins rubans (genre copeaux), métalliques ou plastiques, ou d'un empilement d'anneaux, ou de tout autre assemblage d'éléments linéaires plus ou moins entrecroisés. Ces éléments sont appelés ici "fibres". Ils imposent un cheminement extrêmement sinueux au gaz qui traverse ce matelas. Il en résulte que les gouttelettes transportées par le gaz sont captées par les fibres du matelas sur lesquelles elles se rassemblent et s'étalent en un film qui tend à retomber, sous l'action de la pesanteur, à contre-courant du gaz. Pour cela il est indispensable que la vitesse du gaz à travers le matelas soit relativement très faible; sinon le film de liquide sur les fibres est entraîné vers le haut par la friction du gaz, repulvérisé à la sortie du matelas et entraîné vers la sortie 4. Pour que la vitesse soit faible, il faut que la section du bidon 2 soit beaucoup plus grande que la section qu'on donne normalement au tuyau 1. Cette nécessité peut entraîner des inconvénients significatifs quand, par exemple, la pression du gaz dans le circuit est élevée : le bidon 2 est alors un réservoir sous pression, et l'accroissement de son diamètre coûte cher. On a imaginé d'autres dispositions pour pallier les inconvénients de l'accroissement de pression, et ce en évitant d'accroître exagérément le diamètre ;'elles consistent, avec des variantes de détail, à placer le matelas dans un plan méridien du bidon et à coucher celui-ci horizontalement : on diminue ainsi le diamètre du bidon mais son encombrement au sol devient gênant. L'invention vise à limiter le diamètre du bidon d'un séparateur apte à traiter un débit d'entrée important tout en gardant ce bidon vertical pour minimiser l'encombrement du séparateur et en permettant une réalisation simple de celui-ci. Et son objet peut être décrit, de manière d'abord générale, par les points suivants, notamment 1/ Séparateur gaz liquide destiné à recevoir un débit d'entrée d'un gaz éventuellement sous pression chargé de gouttelettes d'un liquide en suspension et à fournir en sortie d'une part un débit de sortie de gaz propre éventuellement sous pression épuré de ce liquide et d'autre part ce liquide sous une forme continue, - ce séparateur comportant un bidon de séparation cylindrique (2A, 2B) à axe vertical (A) apte à résister à la pression dudit gaz, - une entrée de gaz (11) dans ce bidon, - un matelas coalesceur (31) barrant une section de ce bidon au-dessus de cette entrée pour obliger un flux ascendant de ce gaz chargé à traverser ce matelas de manière que lesdites gouttelettes se déposent sur les fibres de ce matelas et s'y rassemblent en gouttes plus grosses que leur poids fait retomber au-dessous de ce matelas, - une sortie de gaz propre (4A, 4B) au-dessus de ce matelas, - et une purge de liquide (5A, 5B) au-dessous de ce matelas, - ce séparateur étant caractérisé par le fait qu'il forme des étages qui se succèdent de bas en haut à l'intérieur dudit bidon, deux étages successifs étant séparés par une paroi séparatrice (21, 22, 21B, 22B) barrant une section de ce bidon, - chaque étage constituant une chambre munie d'un matelas coalesceur (31, 32, 33, 31B, 32B, 33B) barrant une section de ce bidon, chaque étage comportant en outre une entrée de gaz chargé (11, 12, 13, 11B, 12B, 13B) au dessous du matelas, une sortie de gaz propre (41, 42, 4A, 413, 42B, 4B) au-dessus de ce matelas et une purge de liquide (SA, 52, 53, 5B, 52B, 53B) au-dessous de ce matelas, de manière à permettre de traiter un débit d'entrée important avec un séparateur présentant un encombrement au sol limité. 2/ Séparateur selon le point 1, caractérisé par le fait que ladite sortie de gaz de chacun desdits étages autres que le dernier présente la forme d'un tuyau (41, 42, 41B, 42B) traversant le matelas (32, 33, 32A, 33A) de l'étage suivant, de-manière à limiter le nombre des perçages dans la paroi dudit bidon de séparateur (2A, 2B), la sortie de gaz (42, 4A, 423, 4B) de chacun des étages autres que le premier étant parcourue non seulement par le gaz sortant de cet étage, mais aussi par celui sortant du ou des étages précédents, de manière, sauf en ce qui concerne la sortie de gaz (4A, 4B) du dernier étage, à limiter le nombre des tuyaux traversant lesdits matelas. 3/ Séparateur selon le point 1, caractérisé par le fait que ladite purge de liquide de chacun desdits étages autres que le premier présente la forme d'un tuyau (52, 53, 52B, 53B) traversant le matelas t31, 32, 31B, 32B) de 11 étage précédent, de manière à limiter le nombre des perçages dans la paroi dudit bidon séparateur (2A, 2B), la purge de liquide (52, 5A, 52B, 5B) de chacun des étages autres que le dernier étant parcourue non seulement par le liquide provenant de cet étage, mais aussi par celui provenant du ou des étages suivants, de manière, sauf en ce qui concerne la purge de liquide (5A, 5B) du premier étage, à limiter le nombre de tuyaux traversant lesdits matelas. 4/ Séparateur selon le point 1, caractérisé par le fait que ladite entrée de gaz (11B, 12B, 13B) de chacun desdits étages présente la forme d'un tuyau traversant le matelas (31B, 32B, 33B) de cet étage et ceux (32B, 33B) des étages éventuellement suivants, de manière à permettre de recevoir ledit gaz chargé à partir de la partie supérieure du dit bidon de séparateur (2B), à limiter le nombre de perçages dans la paroi de ce bidon, et à permettre de répartir le débit d'entrée entre les divers étages. 5/ Séparateur selon l'ensemble des points 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que lesdites parois séparatices (21B, 22B), lesdits matelas (31B, 32B, 33B) et lesdits tuyaux (11B, 123, 13B, 41B, 423, 52B,53B) traversant ces matelas sont fixés dans une cartouche (C) disposée dans ledit bidon de séparateur (2B), de manière à permettre une réalisation facile de ce séparateur. A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le cadre de l'exposé qui en a été donné ci-dessus. Lorsqu'un signe de référence a été employé cidessus c'était pour permettre de se référer à ces mêmes figures également à titre d'exemple non limitatif. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. La figure 1 représente une vue en coupe axiale d'un séparateur connu déjà décrit. La figure 2 représente une vue en coupe axiale d'un premier séparateur selon l'invention selon les points 1, 2 et 3 ci-dessus. La figure 3 représente une vue en coupe axiale d'un deuxième sép -- rateur selon l'invention selon les points 1 à 5 ci-dessus. Il apparait des indications données précédemmment que, selon l'in- vention, on répartit la section nécessaire de matelas coalesceur sur plusieurs étages séparés qui se succèdent verticalement dans un même bidon et qui traitent chacune une fraction du débit de gaz chargé, par exemple la fraction 1 s'il y a n étages. n La figure 2 représente le premier dispositif selon l'invention. Le nombre d'étages est n = 3. L'espace intérieur au bidon 2A est séparé par deux cloisons horizontales 21 et 22 en trois chambres d'étages qui se succèdent de bas en haut. Chaque chambre contient un matelas coàlesceur 31, 32, et 33 qui bouche une section du bidon et qui est traversé par un tiers du débit total du gaz à traiter. Ce débit fractionnaire arrive dans le bidon par une entrée 11 pour le matelas 31, par une entrée 12 pour le matelas 32 et par une entrée 13 pour le matelas 33. Ces entrées se succèdent verticalement sur la paroi latérale du bidon 2A, chacune étant placés sous le matelas correspondant. Le gaz propre pourrait sortir par trois orifices placés respectivement entre le dessus du matelas et le plafond de chaue chambre, et le retentat s'évacuer par trois orifices placés respectivement sous le matelas de chaque chambre au ras du plafond de la chambre au-dessous. L'invention permet de limiter le nombre de perçages dans la paroi bidon 2A. Le gaz propre qui a traversé le premier matelas, c'est-à-dire le matelas 31 du premier étage, est collecté par un tuyau 41 qui traverse le deuxième matelas 32 et se mélange alors avec le gaz propre sortant de ce deuxième matelas 32 pour sortir avec lui du deuxième étage par un tuyau 42 qui traverse le troisième matelas 33. La totalité du débit du gaz propre sort du bidon par une sortie haute 4A. Le retentat du troisième matelas 33 tombe sur le dessus de la paroi 22 et s'évacue par la purge d'étage 53 à travers le matelas 32 puis tombe sur le dessus de la paroi 21 où il se mélange avec le retentat du deuxième matelas 32. Les deux retentats s'évacuent ensemble par la purge 52 à travers le matelas 31 pour gagner le fond du bidon où elles se mélangent avec le retentat du troisième matelas 31. Le tout est évacué par une purge de bidon 5A. La figure 3 représente un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments actifs de ce deuxième séparateur (matelas, parois et tuyaux) sont placés à l'intérieur d'une cartouche C qui présente une paroi latérale cylindrique mince et qui est placée à l'intérieur du bidon de séparateur 2B en appui sur une portée 10 fixée sur la paroi de ce bidon. Cette paroi est plus épaisse pour résister à la pression. Un joint d'étanchéité 9 est disposé entre ces deux parois. Un plafond de cartouche 23 est percé par trois tuyaux d'entrées de gaz chargé 11B, 123 et 13B qui alimentent respectivement par en-dessous les trois matelas 31B, 32B, 33B : le tuyau 13B est représentée en pointillé à travers le matelas 333. Les sorties du gaz propre et du retentat se font comme dans le premier séparateur par des tuyaux 413, 42B et 4B et par des purges 53B, 52B et 5B. Cette disposition permet une réalisation plus facile du séparateur et éventuellement son alimentation à partir d'un autre dispositif placé lui aussi à l'intérieur du bidon 2B (par exemple un préfiltre). REVENDICATIONS 1/ Séparateur gaz liquide destiné à recevoir un débit d'entrée d'un gaz éventuellement sous pression chargé de gouttelettes d'un liquide en suspension et à fournir en sortie #d'une part un débit de sortie de gaz propre éventuellement sous pression épuré de ce liquide et d'autre part ce liquide sous une forme continue, - ce séparateur comportant un bidon de séparation cylindrique (2A, 2B) à axe vertical (A) apte à résister à la pression dudit gaz, - une entrée de gaz (11) dans ce bidon, - un matelas coalesceur (31) barrant une section de ce bidon au-dessus de cette entrée pour obliger un flux ascendant de ce gaz chargé à traverser ce matelas de manière que lesdites gouttelettes se déposent sur les fibres de ce matelas et s'y rassemblent en gouttes plus grosses que leur poids fait retomber au-dessous de ce matelas, - une sortie de gaz propre (4A, 4B) au-dessus de ce matelas, - et une purge de liquide (5A, 5B) au-dessous de ce matelas, - ce séparateur étant caractérisé par le fait qu'il forme des étages qui se succèdent de bas en haut à l'intérieur dudit bidon, deux étages successifs étant séparés par une paroi séparatrice (21, 22, 21B, 22B) barrant une section de ce bidon, - chaque étage constituant une chambre munie d'un matelas coalesceur (31, 32, 33, 31B, 32B, 33B) barrant une section de ce bidon, chaque étage comportant en outre une entrée de gaz chargé (11, 12, 13, 11B, 12B, 13B) au dessous du matelas, une sortie de gaz propre (41, 42, 4A, 41B, 42B, 4B) au-dessus de ce matelas et une purge de liquide (SA, 52, 53, 5B, 52B, 53B) au-dessous de ce matelas, de manière à permettre de traiter un débit d'entrée important avec un séparateur présentant un encombrement au sol limité. 2/ Séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite sortie de gaz de chacun desdits étages autres que le dernier présente la forme d'un tuyau (41, 42, 413, 42B) traversant le matelas (32, 33, 32A, 33A) de l'étage suivant, de manière à limiter le nombre des perçages dans la paroi dudit bidon de séparateur (2A, 2B), la sortie de gaz (42, 4A, 42B, 4B) de chacun des étages autres que le premier étant parcourue non seulement par le gaz sortant de cet étage, mais aussi par celui sortant du ou des étages précédents, de manière, sauf en ce qui concerne la sortie de gaz (4A, 4B) du dernier étage, à limiter le nombre des tuyaux traversant lesdits matelas. 3/ Séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite purge de liquide de chacun desdits étages autres que le premier présente la forme d'un tuyau (52, 53, 52B, 53B) traversant le matelas (31, 32, 31B, 32B) de l'étage précédent, de manière à limiter le nombre des perçages dans la paroi dudit bidon séparateur (2A, 2B), la purge de liquide (52, 5A, 52B, 5B) de chacun des étages autres que le dernier étant parcourue non seulement par le liquide provenant de cet étage, mais aussi par celui provenant du ou des étages suivants, de manière, sauf en ce qui concerne la purge de liquide (5A, 5B) du premier étage, à limiter le nombre de tuyaux traversant lesdits matelas. 4/ Séparateur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite entrée de gaz (11B, 12B, 13B) de chacun desdits étages présente la forme d'un tuyau traversant le matelas (31B, 32B, 33B) de cet étage et ceux (32B, 33B) des étages éventuellement suivants, de manière à permettre de recevoir ledit gaz chargé à partir de la partie supérieure du dit bidon de séparateur (2B), à limiter le nombre de perçages dans la paroi de ce bidon, et à permettre de répartir le débit d'entrée entre les divers étages. 5/ Séparateur selon l'ensemble des revendications 2, 3 et 4, caractérisé par le fait que lesdites parois séparatices (213, 22B), lesdits matelas (31B, 32B, 33B) et lesdits tuyaux (11B, 12B, 13B, 41B, 42B, 52B,53B) traversant ces matelas sont fixés dans une cartouche (C) disposée dans ledit bidon de séparateur (2B), de manière à permettre une réalisation facile de ce séparateur.