Brevet FR2634138A1 — publié le 19900119

l 2634138 L'invention concerne un procédé pour épurer en continu des gaz des produits de charge qu'ils entraînent, procédé dans lequel on fait passer le gaz chargé à travers des matériaux adsorbants qui sont disposés autour d'un axe de rotation et qui sont traversés au moins essentiellement dans le sens radial, tandis que les produits de charge sont retenus sur le matériau adsorbant et que l'on fait tourner les matériaux adsorbants, constituant un lit d'adsorption, autour de l'axe de rotation, de même qu'au cours de la rotation le dépôt de charge est soumis à une désorption, - le cas échéant, après inertisation-, au moyen d'un lavage obtenu en faisant passer un courant de fluide, en particulier un gaz chaud ou de la vapeur, et que le matériau adsorbant désorbé, avant d'être réutilisé, est, suivant le besoin, refroidi et/ou séché, et qu'en outre, le mouvement de rotation est exécuté de préférence d'une façon intermittente, l'arrivée et le départ du courant à l'endroit du matériau adsorbant se faisant chaque fois à travers une chambre s'étendant, au moins dans une extension, essentiellement parallèlement à l'axe de rotation et/ou au lit d'adsorption, chambre que le courant aborde et/ou traverse axialement, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. De tels procédés et dispositifs sont connus par exemple à partir des brevets DE-AS-1 544 036 et DE-PS-2 534 068, dans lesquels, dans le dernier document, des dispositions avec axe de rotation horizontal, et aussi avec axe vertical sont décrites. Ces dispositions connues ou bien présentent un carter fermé ou bien, autrement, sont, du point de vue appareillage, compliquées, car elles réclament, en dehors des caissons d'adsorption, des conduites de retour particulières. Selon l'invention, ces inconvénients sont avant tout 2 2634138 évités par le fait que le sens du courant est renversé direc- tement sur le lit d'adsorption; en d'autres termes, l'arrivée du courant dans le lit d'adsorption se fait dans une direction et le départ du courant depuis le lit d'adsorption se fait dans le sens opposé. Pour cette raison, le procédé selon l'invention est, avant tout, caractérisé en ce que l'arrivée et le départ du courant, par rapport au lit d'adsorption, sont dirigés en sens opposés. L'arrivée du courant dans le lit d'adsorption a alors lieu de préférence à travers une chambre d'arrivée dont la section transversale diminue dans le sens de l'arrivée du courant. Pour une utilisation régulière du lit d'adsorption sur la totalité de sa longueur, il est avantageux, dans la chambre d'arrivée, de faire passer le gaz à travers des éléments de régulation du courant et/ou de la pression, en particulier des éléments de répartition comme des tamis répartiteurs, des tôles perforées et/ou des tôles déflectrices. En particulier, dans le cas de chambres d'arrivée présentant une section constante sur toute leur longueur et comportant une désorption à la vapeur, il est avantageux d'introduire du fluide de désorption dans la chambre d'arrivée d'une façon essentiellement radiale, à travers une chaîne de buses réparties le long de la chambre d'arrivée, et il est favorable que les ouvertures de sortie de la chaîne de buses soient, du moins, essentiellement rectangulaires. L'unité d'adsorption selon l'invention, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, comportant un matériau adsorbant disposé suivant un cylindre autour d'un axe de rota- tion et disposé en particulier dans des cellules s'étendant suivant une direction axiale, avec des courants d'arrivée et de 3 2634138 départ suivant une direction axiale et un courant traversant suivant une direction radiale, qui tournent en service - en particulier d'une façon intermittente -,est avant tout caractérisée en ce que, le long du matériau adsorbant, sont prévues des chambres d'arrivée et de départ du courant avec, à la surface externe du lit d'adsorption, une inversion du sens du courant entre l'arrivée du courant et le départ du courant. Avantageusement, des conduites d'arrivée et de départ sont disposées sur une face frontale du cylindre pour le dépôt de charge et la désorption, de même que, de préférence, égale- ment pour l'inertisation, le refroidissement et le séchage du matériau adsorbant. On peut avantageusement prévoir des chambres d'arrivée dont la section transversale diminue à partir du côté arrivée; dans ce cas, les chambres d'arrivée, en suivant leur longueur, diminuent, suivant la direction axiale, à partir du côté arrivée, d'environ 1/5 à 1/10 de leur section, en particulier de 15 à 18 %. Dans les chambres d'arrivée sont prévus avantageusement des répartiteurs de pression et/ou de courant, en particulier des tamis, des tôles perforées et/ou des tôles de guidage. De plus, on peut prévoir, dans chacune des chambres d'arrivée, au moins une chaîne de buses, disposée le long de la chambre d'arrivée, pour introduire le fluide de désorption, en particulier de la vapeur, et, en particulier quand les chambres d'arrivée présentent une section constante sur toute leur longueur, les chaînes de buses sont avantageusement prévues avec des ouvertures de sortie au moins essentiellement rectangulaires. Il est avantageux que les chambres d'arrivée et de départ soient réalisées essentiellement au moins d'une façon 4 2634138 identique et soient disposées symétriquement par rapport au lit d'adsorption. On préfère une forme d'exécution dans laquelle au moins % de la circonférence du cylindre de l'unité d'adsorption est prévue pour un dépôt simultané de la charge, avec du gaz contenant des produits de charge, étant entendu qu'il est favorable que des canaux annulaires soient prévus pour le dépôt de charge dans plusieurs cellules d'adsorption en même temps, ces canaux englobant le nombre souhaité de cellules d'adsorption. Comme gaz chaud pour la désorption de la charge, qui est constituée, par exemple, par des solvants liquides, vient, avant tout, en ligne de compte un gaz inerte par rapport à la charge à la température de désorption, c'est-à-dire ne réagis- sant pas avec celle-ci, par exemple des fumées ou aussi d'autres gaz que l'on fait circuler de préférence en cycle fermé. On décrira ci-après le procédé selon l'invention en se servant d'un exemple d'exécution du dispositif suivant la présente invention pour sa mise en oeuvre, en référence au dessin annexé sur lequel: La figure 1 est une vue schématique de profil et la figure 2 est une vue schématique en plan, en coupe partielle, d'un adsorbeur rotatif pour lequel, pour la simplicité, on a représenté seulement les conduites de gaz prévues pour le dépôt de la charge et la désorption. De la manière habituelle des conduites de gaz additionnelles peuvent être prévues pour l'inertisation, le refroidissement et/ou le séchage du matériau absorbant. La figure 3 est une vue d'une forme d'exécutiorn compor- tant des lances à vapeur pour la désorption. 2634138 Sur une base de machine 1 est prévue une plaque d'assise 2 pour les différentes conduites de gaz, ainsi qu'au- dessus, une roue d'adsorbeur 3 qui est mise en rotation autour d'un axe vertical 4 au moyen d'un moteur - de préférence d'une façon intermittente, mais on connaît également un mouvement de rotation continu - et qui est garnie avec des cellules d'adsorption 5 placés sur un plateau d'étanchéité formant support 6. Le plateau d'étanchéité formant support 6 sera nommé par la suite, en abrégé, plateau d'étanchéité ou disque d'étanchéité. En outre, la roue d'adsorbeur 3 est réalisée de façon à pouvoir monter et descendre hydrauliquement. Les cellules d'adsorption 5, qui sont disposées à la périphérie de la roue d'adsorbeur 3, s'étendent, à partir du disque d' étanchéité 6, parallèlement à l'axe de rotation 4 et présentent un lit d'adsorption 7 central, avec, par exemple, un remplissage de charbon actif sous la forme de grains ou de mats, ainsi qu'une chambre 8, intérieure radialement, d'arrivée ou de départ d'un courant de gaz et une chambre 9, extérieure radialement, d'arrivée ou de départ d'un courant de gaz, ces chambres allant en se rétrécissant à partir du disque d'étanchéité 6 vers l'extrémité libre du caisson d'adsorption 5. Le disque d'étanchéité 6 présente des ouvertures 10, 11 correspondant aux chambres d'arrivée et de départ 8, 9, de telle façon que le lit d'adsorption 7 peut être complètement balayé par un courant arrivant au travers du disque d'étanchéité 6. A l'extrémité de chaque cellule d'adsorption 5 est prévu un couvercle 12 et dans le disque d'étanchéité 6 un couvercle correspondant, non représenté, est également prévu, ces couvercles servant au remplacement du matériau d'adsorption. Pendant le fonctionnement de l'adsorbeur rotatif, les 6 2634138 conduites d'arrivée de gaz conduisant au disque d'étanchéité 6 assurent l'étanchéité sur la face inférieure de ce disque. Sur la figure 1, les joints 13 et 14 nécessaires pour cela sont indiqués schématiquement par des cercles à l'extrémité supé- rieure des conduites de gaz. Il y a possibilité, dans ce cas, d'avoir en marche continue, par exemple quand on marche avec deux unités d'adsorption fonctionnant en position décalée, ce que l'on désigne sous le nom de joints d'amarrage, c'est-à-dire tels que ces joints ne viennent pas en appui pendant la rotation de la roue d'adsorbeur 3 et qu'ils soient appuyés contre la roue, ou que la roue vienne s'appuyer sur eux, seu- lement après l'arrêt de celle-ci. En outre, il existe la possi- bilité d'installer des joints dont la force d'appui est abais- sée pendant le mouvement de rotation, par exemple des joints à lèvres qui peuvent être mis en pression au moyen d'un flexible gonflable, et des joints ayant une action d'étanchéité constante peuvent aussi être utilisés dans la pratique, par exemple des rubans de matériau d'étanchéité, des bagues, des nervures de profil adapté, des joints hydrauliques à liquide dense, et similaires. Sur la figure 1, on peut reconnaître, sur la partie gauche, la mise en charge du lit d'adsorption 7 et, sur la partie droite, la désorption de la charge, la désorption se faisant à contre-courant du sens de la mise en charge. Le gaz brut arrive par la conduite 15, traverse l'ouverture 11 dans le plateau d'étanchéité 6, la chambre extérieure radialement 9, qui est, dans ce cas, la chambre d'arrivée du courant de gaz, le lit d'adsorption 7, o il cède sa charge au matériau adsorbant, après quoi il est conduit, comme gaz purifié, à travers la chambre intérieure radialement 8, qui est, dans ce cas, la chambre de départ du courant, à 7 2634138 travers l'ouverture 10 dans le plateau d' étanchéité 6 et à travers la conduite 16. Pour la désorption, du gaz de régénération chaud est dirigé à travers la conduite 17 et l'ouverture 10 dans le disque d'étanchéité 6 (on peut reconnaître, schématiquement, au joint double 14, que l'on doit assurer, lors de la régéné- ration, une meilleure étanchéité' vers la chambre intérieure radialement 8, qui est alors une chambre d'arrivée du courant de gaz, il traverse le lit d'adsorption 7, o la charge est désorbée, et il est envoyé, à travers la chambre extérieure radialement, qui est, dans ce cas, la chambre de départ du courant, à travers l'ouverture 10 dans le plateau d'étanchéité 6 et la conduite 18, pour continuer à être traité, par exemple pour une décondensation de sa charge. Sur la figure 2 on reconnaît que plusieurs cellules d'adsorption 5 sont alimentées simultanément lors du dépôt de la charge sur le matériau d'adsorption, tandis que, chaque fois, une seule cellule d'adsorption est régénérée par désorption. Dans ce cas, la conduite de gaz est réalisée sous la forme de caissons de passage de gaz, la conduite d'arrivée du gaz brut, ainsi que la conduite de départ 16 du gaz épuré, étant chacune reliées à un canal annulaire 15a, 16a qui regroupe le nombre désiré de cellules d'adsorption 5. Sur la figure 2, on peut voir une disposition symé- trique entre conduite d'arrivée et conduite de départ, ainsi qu'entre les canaux annulaires correspondants; en particulier du côté arrivée, il peut être souhaitable, pour obtenir une répartition désirée de la chute de pression à travers les cellules d'adsorption 5 concernés, de prévoir une alimentation asymétrique. Pour obtenir une utilisation régulière du lit 8 2634138 d'adsorption sur toute sa longueur, dans les cellules d'adsorption, les chambres d'arrivée et de départ 8 et 9 ont une section transversale qui diminue en allant du disque d'étanchéité 6 vers l'extrémité libre des cellules; cependant d'autres formes d'exécution sont également possibles. Dans ce contexte, il est avantageux de prévoir, dans ces chambres, des éléments de répartition pour obtenir une répartition souhaitée de la pression et une répartition locale du courant dans ces chambres. Ces éléments de répartition peuvent être, par exemple, des tôles de guidage, des ailettes déflectrices, des tamis de retenue ou de répartition, des tôles perforées ou similaires,et sont bien connues du technicien de l'écoulement des fluides. Sur la figure 1, on trouve, au voisinage du disque d'étanchéité 6, des tamis de retenue et de répartition 19 qui, entre autres, permettent une meilleure traversée de la zone inférieure du lit d'adsorption, dans laquelle se produit souvent une formation de condensat. Sur la figure 3, est montré, en coupe, une cellule d'adsorption 5, dans lequel la section des chambres d'arrivée et de départ 8, 9 ne varie pas. On peut voir que, dans la chambre intérieure radialement 8, est disposée une lance à vapeur 20 qui est alimentée en venant du côté du disque d'étanchéité 6, ou de l'extrémité opposée, et à partir de laquelle de la vapeur est dirigée directement, à travers des buses 21, sur le lit d'adsorption. Les buses 21 présentent de préférence des sections de sortie rectangulaires. La figure 3 est une représentation ayant subi une rotation de 900 et la disposition correspond à la figure 1. L'invention ne se limite pas aux formes d'exécution représentées et décrites. Ainsi, par exemple, sans aller plus loin,on peut, comme il est connu, procéder en continu au dépôt 9 2634138 de la charge et à la désorption. En outre, les cellules d'adsorption peuvent ne pas présenter une section symétrique, et, également, leur forme peut ne pas être, par essence, un trapèze comme on peut le voir sur la figure 2. Une disposition verticale de l'axe de rotation, c'est- à-dire avec des cellules d'adsorption posées debout ou pendues (figure 1 ou figure 2 retournées tête en bas), est préférée pour diverses raisons, mais cette disposition n'est pas une obligation, comme il est connu dans l'état de la technique. Des cellules d'adsorption posées debout ou pendues permettent d'éliminer plus facilement les condensats, de mieux remplir et vider les lits d'adsorption et également de mieux accéder aux joints. Naturellement, les ouvertures 10, 11 à travers le disque d'étanchéité 6 peuvent aussi présenter d'autres sections que des sections rondes. 2634138 REVENDICATIONS 1. Procédé pour épurer en continu des gaz des produits de charge qu'ils entraînent, procédé dans lequel on fait passer le gaz chargé à travers des matériaux adsorbants qui sont disposés autour d'un axe de rotation et qui sont traversés au moins essentiellement dans le sens radial, tandis que les produits de charge sont retenus sur le matériau adsorbant et que l'on fait tourner les matériaux adsorbants, constituant un lit d'adsorption, autour de l'axe de rotation, de même qu'au cours de la rotation le dépôt de charge est soumis à une désorption, - le cas échéant, après inertisation -, au moyen d'un lavage obtenu en faisant passer un courant de fluide, en particulier un gaz chaud ou de la vapeur, et que le matériau adsorbant désorbé, avant d'être réutilisé, est, suivant le besoin, refroidi et/ou séché, et qu'en outre, le mouvement de rotation est exécuté de préférence d'une façon intermittente, l'arrivée et le départ du courant à l'endroit du matériau adsorbant se faisant chaque fois à travers une chambre s'étendant, au moins dans une extension, essentiellement parallèlement à l'axe de rotation et/ou au lit d'adsorption, chambre que le courant aborde et/ou traverse axialement caractérisé en ce que l'arrivée et le départ du courant par rapport au lit d'adsorption sont dirigés, au moins essentiellement, suivant des directions opposées. 2. Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'arrivée du courant dans le lit d'adsorption a lieu à travers une chambre d'arrivée dont la section diminue dans le sens du courant d'arrivée. 3. Procédé suivant la revendication 1 ou la revendica- tion 2, caractérisé en ce que, dans la chambre d'arrivée, on fait passer le gaz à travers des éléments de régulation du il 2634138 courant et/ou de la pression, en particulier des tamis répartiteurs, des tôles perforées et/ou des tôles déflectrices. 4. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que dans la chambre d'arrivée est introduit, essentiellement dans le sens radial, un fluide de désorption, en particulier de la vapeur, à travers une chaîne de buses s'étendant le long de la chambre d'arrivée. 5. Procédé suivant la revendication 4, caractérisé en ce que le fluide de désorption est amené dans une chambre d'arrivée présentant au moins essentiellement une section constante sur toute la longueur de la chambre. 6. Procédé suivant la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le fluide de désorption est amené à travers des ou- vertures de distribution au moins essentiellement rectangulaires de la chaîne de buses. 7. Unité d'adsorption comportant un matériau adsorbant (7) disposé suivant un cylindre autour d'un axe de rotation et disposé, en particulier, dans des cellules (5) s'étendant suivant une direction axiale, avec des courants d'arrivée et de départ suivant une direction axiale et un courant traversant suivant une direction radiale, qui tournent en service - en particulier d'une façon intermittente -, caractérisée en ce que le long du matériau adsorbant (7), sont prévues des chambres d'arrivée et de départ (8, 9) du courant avec une inversion du sens du courant entre l'arrivée du courant et le départ du courant, à la surface externe du lit d'adsorption (7). 8. Unité d'adsorption suivant la revendication 7, caractérisée en ce que des conduites d'arrivée et de départ (15, 16, 17, 18) sont disposées sur une des faces frontales du cylindre, pour le dépôt de charge et la désorption, de même que, de préférence, également pour l'inertisation, le refroi- 12 2634138 dissement et le séchage du matériau adsorbant. 9. Unité d'adsorption suivant la revendication 7 ou 8, caractérisée en ce que des chambres d'arrivée (8, 9) sont prévues avec une section diminuant à partir du côté arrivée. 10. Unité d'adsorption suivant la revendication 9, caractérisée en ce que les chambres d'arrivée (8, 9) ont une section transversale qui va en diminuant en suivant leur longueur, dans la direction axiale, à partir du côté arrivée, d'environ 1/5 à 1/10 de cette section, en particulier de 15 à 18 %. 11. Unité d'adsorption suivant l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisée en ce que dans les chambres d'arrivée (8, 9) sont prévus des répartiteurs de pression et/ou de courant (19), en particulier des tamis, des tôles perforées et/ou des tôles de guidage. 12. Unité d'adsorption suivant l'une quelconque des revendications 7 à 11, caractérisée en ce que dans chacune des chambres d'arrivée (8, 9) au moins une chaîne de buses (20), disposée le long de la chambre d'arrivée, est prévue pour introduire le fluide de désorption, en particulier de la vapeur. 13. Unité d'adsorption suivant l'une quelconque des revendications 7 à 12, caractérisée en ce que les chambres d'arrivée (8, 9) présentent une section constante sur toute leur longueur. 14. Unité d'adsorption suivant la revendication 12 ou 13, caractérisée en ce que des chaînes de buses (20) sont prévues avec des ouvertures de sortie au moins essentiellement rectangulaires. 15. Unité d'adsorption suivant l'une quelconque des revendications 7 à 14, caractérisée en ce que les chambres 13 2634138 d'arrivée (8, 9) et de départ (8, 9) sont réalisées au moins essentiellement d'une façon identique et sont disposées symétriquement par rapport au lit d'adsorption. 16. Unité d'adsorption suivant l'une quelconque des revendications 7 à 15, caractérisée en ce qu'avec du gaz contenant des produits de charge, au moins 50 % de la circon- férence du cylindre de l'unité d'adsorption sont prévus pour un dépôt simultané de la charge. 17. Unité d'adsorption suivant la revendication 16, caractérisée en ce que des canaux annulaires (15a, 16a) sont prévus, qui réunissent le nombre souhaité de cellules d'adsorption (5).