Brevet FR2741823A1 — publié le 19970606

La présente invention concerne des installations de traitement d'au moins un fluide, du type comprenant au moins une masse de matériau particulaire dans laquelle circule le fluide selon une direction principale. Des installations de ce type trouvent de larges applications dans la technique, avec des matériaux particulaires tels que des catalyseurs et/ou des adsorbants. Dans la majeure partie de ces applications, I'obtention de performances optimales est conditionnée par une bonne maîtrise des flux du fluide au travers de la masse d'adsorbant. La présente invention a pour objet de proposer une installation de traitement de fluide améliorée permettant, de façon simple, peu onéreuse et efficace, de canaliser les lignes de flux de fluide dans des zones frontière de la masse de matériau particulaire sans désorganiser cette masse ni sa mise en place dans un conteneur. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, I'installation comporte, au voisinage d'au moins une zone frontière de la masse de matériau particulaire, au moins une surface déflectrice formant un angle avec ladite direction principale pour dévier localement la circulation du fluide dans la masse. Selon d'autres caractéristiques de l'invention: - la surface déflectrice est positionnée de façon à permettre la mise en place, par remplissage par gravité, d'une masse de matériau particulaire exempte de cavités; - la surface déflectrice s'étend dans une direction formant avec l'horizontale un angle supérieur à l'angle de talus naturel du matériau particulaire, typiquement compris entre 20 et 30 degrés. La présente invention a pour autre objet l'utilisation d'une installation telle que ci-dessus pour la séparation d'au moins un constituant d'un mélange gazeux, par exemple le séchage ou l'épuration d'un gaz et/ou la séparation d'au moins un constituant d'un mélange gazeux, par exemple l'épuration d'un flux d'air à distiller ou la production d'oxygène et/ou d'azote à partir d'un flux d'air. D'autres caractéristiques et les avantages de la présente invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatif, faite en relation avec les dessins annexés, sur lesquels: 2 2741823 - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'une installation selon l'invention à circulation de fluide verticale; - la figure 2 est une vue en coupe schématique partielle d'un second mode de réalisation d'une installation selon l'invention à circulation de fluide horizontale; - la figure 3 est une vue en coupe partielle analogue à celle de la figure 2 et montrant une variante de réalisation; et - la figure 4 est une vue en coupe verticale d'un troisième mode de réalisation d'une installation selon l'invention à lit de matériau particulaire annulaire. Sur la figure 1, on reconnaît le contour d'un récipient 1 vertical, typiquement de révolution, contenant au moins une masse de matériau particulaire 2, par exemple un adsorbant, pour l'épuration ou la séparation d'un mélange gazeux, reposant sur une cloison de fond perforée. Selon l'invention, pour allonger localement le chemin parcouru par le fluide le long des parois de la virole périphérique 3 du récipient 1, et pour contraindre le fluide à rencontrer un plus grand nombre de particules de matériau à cet endroit, sur la virole 3 sont rapportées, à intervalles réguliers, des surfaces déflectrices 4, s'étendant sur une faible distance vers le haut et vers l'intérieur dans le récipient et formant avec l'horizontale un angle cc supérieur à l'angle de talus naturel du matériau particulaire déversé sur un support receveur, évitant ainsi la formation d'une cavité avec talus libre dans le matériau particulaire sous ladite surface. La surface déflectrice peut être complétée par un voile pour constituer, comme représenté en haut à droite et à gauche sur la figure 1, des éléments déflecteurs en V, symétriques ou non, jointifs ou non. Avec un tel agencement, on comprendra que le fluide devra suivre, sur les bords verticaux de la masse 2, un chemin onduleux comme figuré sur la partie gauche de la figure 1, en rallongeant ainsi son chemin dans une zone o l'on constate classiquement des voies de bipasse du matériau particulaire, sans que les surfaces déflectrices 4 ne s'opposent à un remplissage homogène du récipient 1 par déversement du matériau particulaire via l'orifice supérieur 5 du récipient 1 de chargement. Sur la figure 2, on a représenté un récipient 1 à disposition horizontale, la masse 2 de matériau particulaire reposant sur un fond 3 2741823 horizontal 6, disposé dans le récipient 1, le matériau particulaire étant déversé dans ce dernier par des orifices de chargement 5 répartis le long de la surface supérieure du récipient 1. Selon l'invention, outre des déflecteurs 4 (non représentés), sur les parois latérales du récipient 1, ce dernier comprend des déflecteurs transversaux verticaux 40, constitués par exemple par de simples fers ou anneaux plats, disposés à intervalles réguliers le long de la paroi de fond du récipient, et les orifices de chargement supérieurs 5 sont pourvus de hottes de distribution 41 en forme de troncs de pyramide à bases jointives. Comme figuré par les flèches sur la figure 2, I'agencement selon l'invention impose au fluide un trajet sinueux également le long des extrémités supérieure et inférieure en évitant les bipasses au niveau des zones de chargement gravitaires. On notera, sur les figures 1 et 2, la présence d'un voile transversal 30 à l'entrée/sortie de la masse 2 pour y favoriser, en aval, un élargissement local du flux et donc un ralentissement local au voisinage de la paroi. Sur la figure 3, on a représenté une variante de réalisation de l'agencement horizontal de la figure 2. Ici, les déflecteurs supérieurs sont constitués par des paires de plaques 42 convergeant l'une vers l'autre, vers les orifices 5, à partir de cloisons de suspension 6, mais laissant une fente ou ouverture de chargement 7 en regard de chaque orifice 5, autorisant ainsi un remplissage aisé du récipient, poursuivi jusqu'à noyer les plaques 42 dans une réserve haute de matériau particulaire, permettant notamment une reprise de tassement éventuel du matériau dans la partie active du récipient. Les plaques 42 forment, comme précédemment, un angle ca par rapport à l'horizontale supérieur à l'angle de talus naturel du matériau particulaire utilisé, classiquement compris entre 20 et 30 degrés. On a représenté sur la figure 4 un récipient 1 vertical contenant au moins une masse 2 annulaire de matériau particulaire retenue entre deux parois perforées concentriques 8 et 9 délimitant, dans le récipient 1, des chambres intérieure 10 et extérieure 11 entre lesquelles circule le fluide par traversée radiale de la masse 2. Selon l'invention, outre les déflecteurs verticaux 42, ici annulaires, sur le fond, ici bombé, supportant la masse 2, le récipient comporte, comme représenté sur la partie gauche de la figure 4, deux surfaces déflectrices annulaires 43 s'étendant l'une vers l'autre à partir des zones de jonction entre les grilles 8, 9, et les viroles de suspension de 4 2741823 ces dernières 80, 90, respectivement et présentant, comme dans la réalisation de la figure 3, une section verticale en forme de V ménageant, en leur sommet, un passage 7 annulaire situé sensiblement à l'aplomb des orifices de chargement 5 et permettant, via ceux-ci, de charger l'espace entre les grilles 8 et 9 en matériau particulaire, le chargement s'effectuant, également ici, jusqu'à noyer largement les plaques déflectrices 81 et 91, comme représenté sur la figure. Comme figuré sur cette dernière par la flèche supérieure, les surfaces déflectrices 43 contraignent le flux de fluide à l'extrémité supérieure des grilles 8 et 9 à passer quasi-directement de I'espace 10 à l'espace 11, ou vice-versa, sans se perdre dans la réserve de matériau particulaire entre les viroles 80 et 90. En variante, comme représenté sur la partie droite de la figure 4, on peut n'utiliser qu'une plaque déflectrice annulaire tronconique 4, le passage annulaire 7 étant alors défini entre l'extrémité de la plaque et la virole de suspension opposée (80), ici raccourcie. Quoique la présente invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est au contraire susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme de l'art. 2741823 REVENDICATIONS 1. Installation de traitement d'au moins un fluide comprenant au moins une masse de matériau particulaire (2) dans laquelle circule le fluide selon une direction principale, caractérisée en ce qu'elle comporte, au voisinage d'au moins une zone frontière de la masse, au moins une surface déflectrice (4; 40; 41; 42 43) formant un angle avec ladite direction principale pour dévier localement la circulation du fluide dans la masse. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface déflectrice (4; 81, 91) est agencée de façon à permettre la mise en place par remplissage par gravité d'une masse (2) exempte de cavités. 3. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la surface déflectrice (4; 40; 41; 42; 43) s'étend dans une direction formant avec un plan horizontal un angle (ca) supérieur à l'angle de talus naturel du matériau particulaire. 4. Installation selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que la surface déflectrice (40) s'étend sensiblement orthogonalement depuis une surface de fond délimitant la masse (2). 5. Installation selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface déflectrice (4; 40; 41) s'étend en saillie dans la masse (2) à partir d'une paroi (3; 6) délimitant la masse et qui s'étend sensiblement parallèlement à la direction principale. 6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins une paire de surfaces déflectrices (4; 41; 42; 43) ayant une section sensiblement en forme de V. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la paire de surfaces en V (41; 42; 43) est disposée au voisinage de l'extrémité d'une remplissage (5), au moins le sommet du V, dirigé vers ladite extrémité, ménageant un passage de remplissage (5; 7). 8. Installation selon la revendication 7, caractérisée en ce que la paire de surfaces en V (41; 42; 43) est noyée dans la masse (2). 9. Utilisation d'une installation selon l'une des revendications précédentes, pour la séparation d'au moins un constituant d'un mélange gazeux. 10. Utilisation selon la revendication 9, o le mélange gazeux est I'air.