Brevet FR2686271A1 — publié le 19930723

La présente invention concerne les colonnes d'échange de chaleur et de matière, notamment de distillation de l'air, du type comprenant au moins un étage de garnissage formé par un empilement d'au moins deux tronçons de garnissages organisés constitués chacun d'un paquet de lamelles verticales à ondulations croisées, les lamelles d'un tronçon étant décalées angulairement des lamelles d'un tronçon adjacent. Une colonne de ce type, en particulier pour la distillation de l'air, est décrite dans le document FR-A-2.630.819 au nom de la Demanderesse. Ce type de garnissages présente, notamment dans des colonnes à forte capacité, des risques d'engorgement de liquide à l'interface entre deux tronçons adjacents ce qui, pour une capacité déterminée, impose d'augmenter le diamètre de la colonne. Pour remédier à ce genre de problème, il a été proposé dans les documents US-A-5.013.492 et FR-A-2.146.381, qui décrivent des colonnes de refroidissementà paquets de lamelles en matériau plastique ou fibreux, de décaler verticalement certaines des lamelles d'un paquet pour ouvrir l'interface entre deux tronçons adjacents. Cette solution, qui complique notablement les opérations d'assemblage, impose de disposer de lamelles d'épaisseur suffisante, alourdissant le poids des paquets, ou de renforcer les extrémités des lamelles, comme proposé dans le document FR-A-2.146.381, ce qui obère grandement les coûts de fabrication. La présente invention a pour objet de proposer, pour une colonne d'échange de chaleur et de matière, un agencement permettant, de façon simple, efficace et de faibles coûts de fabrication, de réduire grandement les risques d'engorgement de liquide aux interfaces entre deux paquets consécutifs et d'autoriser ainsi une réduction notable de diamètre de la colonne. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, au moins deux entretoises allongées parallèles sont interposées entre deux tronçons adjacents et orientés différemment des lamelles des deux paquets adjacents. Outre les avantages évoqués et une grande simplicité d'exécution, cet agencement permet une meilleure distribution du liquide d'un tronçon supérieur au tronçon inférieur adjacent. Un tel agencement ne saurait être rapproché des structures de distributeurs-répartiteurs, très complexes et onéreuses, classiquement disposées entre deux tronçons de garnissage d'une colonne, comme décrit dans le document FR-A-2.655.877 au nom de la Demanderesse, où le distributeur-répartiteur est normalement maintenu à distance de l'extrémité supérieure du tronçon de garnissage inférieur, par exemple par des entretoises qui -n'ont ici qu'une fonction purement mécanique, de contention du tronçon inférieur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante d'un mode de réalisation, donnée à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec le dessin annexé, sur lequel - la figure unique représente schématiquement, en perspective et en éclaté, mais pas à l'échelle, pour une meilleure compréhension, une portion d'une colonne de distillation d'air selon l'invention. Comme représenté sur cette figure, une colonne 1 de distillation d'air, pour la production d'oxygène et d'azote, comprend de façon classique, dans une virole de colonne 2, au moins un, sur le dessin deux étages de distillation à garnissages 3A et 3B séparés par un distributeur-répartiteur 4 tel que décrit dans le document FR-A-2.655.877 sus-mentionné. Chaque étage 3A, 3B est constitué d'un empilement d'au moins deux, typiquement plus de quatre tronçons de garnissages organisés repérés 51 et 52 pour l'étage 3A. Chaque tronçon 5 est formé d'un paquet de lamelles verticales à ondulations croisées 61, 62, typiquement en feuilles d'aluminium d'épaisseur inférieure à 1 mm, comme décrit dans le document FR-A-2.630.819 sus-mentionné, dont le contenu est supposé intégré ici pour référence, chaque paquet étant avantageusement entouré d'une ceinture métallique. Comme on le voit sur le dessin, les lamelles de deux tronçons adjacents sont, en vue en plan, décalées angulairement l'une de l'autre, typiquement d'environ 90". Selon l'invention, entre deux tronçons adjacents et et d'un étage 3A ou 3B, sont disposées des entretoises allongées parallèles 8 de faible hauteur, orientées dans une direction différente de celles des lamelles des deux tronçons adjacents, typiquement sensiblement parallèlement à la bissectrice de l'angle, en vue en plan, entre les lamelles des tronçons supérieur et inférieur. Les entretoises 8 prennent ainsi appui sur les bords supérieurs des lamelles 62 du tronçon inférieur 52' le tronçon supérieur 51 prenant appui, par les arêtes inférieures de ses lamelles 61, sur les bords supérieurs des entretoises 8. Ces dernières sont avantageusement constituées sous forme de fers plats disposés verticalement entre les deux tronçons adjacents. Les arêtes longitudinales-des entretoises 8 peuvent être lisses, les arêtes inférieures étant avantageusement crénelées pour favoriser une meilleure distribution de liquide vers le bas. Typiquement, pour une colonne d'un diamètre de 5 mètres, on prévoira entre deux tronçons de garnissages adjacents 51 52' au moins quatre, typiquement une série d'entretoises 8 équidistantes d'une distance entre 10 et 50 cm et d'une hauteur inférieure à 5 cm, typiquement d'environ 1 cm. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec un mode de réalisation particulier, elle ne s'en trouve pas limitée pour autant mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1. Colonne d'échange de chaleur et de matière comprenant au moins un étage de garnissage (3A ; 3B) formé par un empilement d'au moins deux tronçons de garnissages organisés (51 52) constitués chacun d'un paquet de lamelles verticales à ondulations croisées (61, 62) > les lamelles (61) d'un tronçon (51) étant décalées angulairement des lamelles (62) d'un tronçon adjacent (52)' caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux entretoises allongées parallèles (8) interposées entre deux tronçons adjacents 1 52) et orientées différemment des lamelles (61, 62) des deux tronçons adjacents. 2. Colonne selon la revendication 1, caractérisée en ce que les entretoises (8) sont orientées sensiblement parallèlement à la bissectrice de l'angle entre les lamelles (61, 62) des deux tronçons adjacents (51' 52) 3. Colonne selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisée en ce que chaque entretoise (8) est constituée d'une âme plane disposée verticalement entre les deux tronçons adjacents 5i' 52) 4. Colonne selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'au moins une entretoise (8) présente au moins une arête longitudinale crénelée. 5. Colonne selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les entretoises (8) sont équidistantes d'une distance comprise entre 10 et 50 cm. 6. Colonne selon l'une des revendications précédentes, pour la distillation de l'air, caractérisée en ce que les lamelles (61, 62) et les entretoises (8) sont métalliques.