Brevet FR2665646A1 — publié le 19920214

Dispositif comprenant un faisceau de tubes montés dans une calandre et présentant avec celle-ci une dilatation différentielle. Dans plusieurs domaines de la technique, on utilise un dispositif comprenant un faisceau de tubes montés dans une calandre et présentant avec celle-ci une dilatation différentielle. C'est le cas par exemple lorsqu'on veut effectuer la séparation des fines particules de catalyseur en suspension dans une charge hydrocarbonée issue d'une unité de craquage catalytique. Par le brevet N O 2 587 629, on connaît un tel dispositif de séparation qui comprend un faisceau de tubes cylindriques ou barrières en matière minérale, par exemple en alumine ou en carbone, revêtue intérieurement d'une ou plusieurs couches d'oxydes métalliques Ces tubes sont montés parallèlement dans un ensemble métallique appelé module qui comprend une calandre cylindrique fermée à ses extrémités par des parois de fond Ces dernières sont percées d'orifices dans lesquels sont engagées les extrémités des tubes, des joints en matière connue sous la marque de fabrique "viton" ou en graphite assurant l'étanchéité au niveau desdits orifices Un fond bombé muni d'une tubulure et de brides de raccordement relie l'extrémité inférieure de la calandre à une tuyauterie de circulation. Entre l'intérieur des barrières et l'extérieur, on établit une différence de pression qui peut être de l'ordre d'une dizaine de bars La charge hydrocarbonée ou concentrat pénètre dans le module par ladite tuyauterie d'entrée, circule à l'intérieur des barrières, puis ressort par une tuyauterie de sortie identique à celle d'entrée Du fait de la différence de pression, une fraction importante de la charge hydrocarbonée, dite le filtrat, traverse les barrières de l'intérieur vers l'extérieur. Ce dispositif connu présente toutefois un grave inconvénient: le phénomène de dilatation différentielle résultant de l'écart des coefficients de dilatation entre les matières constitutives du module et des barrières, respectivement l'acier et le carbone Pour absorber ce phénomène, il est prévu selon l'art antérieur, que les joints montés sur chaque barrière encaissent ces variations de longueur En fait, en présence de fluides tels que la suspension de particules solides de catalyseur dans un liquide, les barrières se collent au niveau des joints Lors d'une procédure d'arrêt-démarrage du dispositif de microfiltration, et donc en présence de variations importantes de température, les barrières peuvent se rompre, et le dispositif ne joue plus son rôle de rétention des fines de catalyseur. Cet inconvénient se retrouve également dans tous les dispositifs comprenant très généralement un faisceau de tubes en une première matière monté dans un corps cylindrique en une seconde matière et qui présentent entre eux une dilatation différentielle. Le but de l'invention vise à éliminer cet inconvénient et à cet effet, elle a pour objet un dispositif du type comprenant une pluralité de tubes réalisés en une première matière, montés à l'intérieur d'un corps cylindrique ou calandre réalisé en une seconde matière présentant une dilatation différentielle avec celle des tubes, caractérisé en ce que les tubes sont rigidement fixés par leurs extrémités, respectivement à deux pièces dont l'une au moins est flottante par le fait qu'elle est reliée à la calandre par un joint souple annulaire dont les bords intérieur et extérieur sont respectivement pincés sur la pièce flottante et sur la calandre. L'autre pièce peut être reliée à la calandre, soit par un second joint souple annulaire fixé de la même façcon, soit au moyen d'une plaque indéformable. Quel que soit le mode de réalisation, l'invention permet de résoudre le problème de la dilatation différentielle entre des tubes et une calandre, grâce au fait que ces éléments ne sont plus directement en contact entre eux, comme c'était le cas dans la technique antérieure susmentionnée, mais sont reliés par un joint souple qui leur permet de se dilater indépendamment l'un de l'autre. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit à présent à titre d'exemple non limitatif en regard du dessin annexé dans lequel: la figure 1 est une vue en coupe d'un module de filtration; la figure 2 est une vue en plan de la figure 1; et la figure 3 montre une variante de réalisation du mode de fixation des extrémités inférieures des tubes filtrants. La description du dispositif sera faite dans le cas particulier de la séparation de fines particules de catalyseur d'une charge hydrocarbonée, mais il faudra garder à l'esprit qu'elle s'applique à tout dispositif comprenant des tubes fixés dans une calandre avec laquelle ils présentent une dilatation différentielle. Avec référence aux figures 1 et 2, le module de filtration comprend une pluralité de tubes ou barrières minérales 10 montées en parallèle à l'intérieur d'une calandre 12 Des fonds bombés, non représentés, relient la calandre respectivement à des tuyauteries d'entrée et de sortie, non représentées. Selon l'invention, les barrières 10 sont rigidement fixées par leurs extrémités dans deux pièces flottantes 14, 16, généralement en forme de disque ou de cuvette creuse Le fond des pièces flottantes est traversé par les tubes et ces derniers sont maintenus par une matière de remplissage 18, telle qu'un ciment réfractaire, que l'on verse à froid dans les pièces flottantes, et qui est susceptible de durcir La matière de remplissage est compactée au moyen d'une contre-plaque 20 fixée au moyen de boulons 22 Les extrémités des tubes peuvent faire saillie au-dessus de la contre-plaque. Les pièces flottantes sont reliées à la calandre 12 par des joints souples annulaires 24, 26 dont les bords intérieur et extérieur sont respectivement pincés sur les pièces flottantes et sur la calandre par des bagues 28, 30. Les barrières 10 ne sont donc plus en contact avec la calandre, de sorte que le phénomène de dilatation différentielle n'entraîne plus leur rupture. Le même résultat est obtenu dans le mode de réalisation de la figure 3 qui diffère de celui de la figure 2 par le fait que la pièce inférieure 16 est reliée à la calandre par une plaque indéformable 32 En effet, bien qu'à ce niveau les barrières soient rigidement liées à la calandre, l'écart de dilatation entre barrières et calandre peut se rattraper à leur extrémité supérieure. Les joints 24, 26 doivent avoir une bonne tenue à la température et à une pression transmembranaire de l'ordre de 106 Pa, et ils doivent pouvoir supporter une déformation de quelques millimètres, par exemple 10 mm On choisira typiquement des joints souples métalliques, par exemple le joint onduleux en inox de la Société NYDEGGER, qui présente en outre des ondulations de l'ordre du millimètre, de manière à lui permettre de mieux encaisser les torsions. Les essais effectués avec le dispositif de séparation selon l'invention ont été très satisfaisants. Un module à trois barrières a été utilisé, comme l'indique la figure 1 En présence de suspension de particules solides de catalyseur dans un liquide, il a été soumis à des cycles de montée en température de 20 à 310 C pendant 3 heures, puis de descente à 200 en 2 heures, à raison de deux cycles par jour pendant 2 semaines Aucune fuite n'a pu être décelée Le filtrat 34 recueilli à l'intérieur de la calandre 12 contenait une proportion inférieure à 10 ppm de fines. Comme on l'a déjà signalé, le principe de barrières solidaires entre elles et raccordées aux pièces flottantes par un ciment réfractaire, alors que les pièces flottantes sont liées à la calandre par des joints souples, est généralisable à tout ensemble de tubes en toute matière, par exemple en verre ou métal et à d'autres usages que celui décrit ici. REVENDICATIONS 1 Dispositif du type comprenant une pluralité de tubes ( 10) réalisés en une première matière et montés à l'intérieur d'un corps cylindrique ou calandre ( 12) réalisé en une seconde matière présentant une dilatation différentielle avec celle des tubes, caractérisé en ce que les tubes ( 10) sont rigidement fixés par leurs extrémités, respectivement à deux pièces ( 14, 16) dont l'une au moins est flottante par le fait qu'elle est reliée à la calandre par un joint souple annulaire ( 24, 26) dont les bords intérieur et extérieur sont respectivement pincés sur la pièce flottante et sur la calandre. 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux pièces sont flottantes ( 14, 16) et reliées à la calandre ( 12) par deux joints annulaires souples ( 24, 26). 3 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'une des pièces ( 14) est flottante et reliée à la calandre par un joint annulaire souple ( 24), tandis que l'autre pièce ( 26) est reliée à la calandre par une plaque indéformable ( 32). 4 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque pièce ( 14, 16) est en forme de disque ou cuvette creuse dont le fond est traversé par les tubes, ces derniers étant maintenus par une matière de remplissage ( 18), telle qu'un ciment réfractaire, que l'on verse à froid dans lesdites pièces, et qui est susceptible de durcir. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la matière de remplissage est compactée au moyen d'une contre-plaque ( 20) fixée au moyen de boulons ( 22). 6 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les joints annulaires souples ( 24, 26) sont métalliques. 7 Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits joints souples sont en inox. 8 Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits joints souples en inox, présentent des ondulations.