Brevet FR2807337A1 — publié le 20011012

La présente invention concerne une grille de maintien d'un cata lyseur dans un faisceau de plaques d'un réacteur catalytique et un faisceau de plaques muni d'une telle grille. Dans de nombreuses industries, comme par exemple les indus tries pétrochimiques et chimiques, on utilise des procédés de traitement qui mettent ceuvre des réacteurs dans lesquels se produisent, entre un fluide ré actif et catalyseur, des réactions chimiques qui sont en général réactions catalytiques ayant lieu dans des conditions données de températures de pres sions. Pour cela, on utilise des réacteurs catalytiques formés par une enceinte etanche à l'intérieure de laquelle sont disposés des tubes parallèles remplis catalyseurs. Le fluide principal circule dans ces tubes à l'intérieur desquels se produit réaction et le fluide de refroidissement si cette réaction est exothermi que ou fluide caloporteur si ladite réaction est endothermique circule à l'exté rieur desdits tubes, entre ceux-ci et la paroi interne de l'enceinte. Le principal inconvénient de ces réacteurs tubulaires réside dans leurs dimensions car, pour de grosses unités, le nombre de tubes devient rapi dement tres important et le diamètre de l'appareil excessif. On connaît également des réacteurs catalytiques à plaques qui comprennent un faisceau de plaques délimitant un premier circuit de circulation d'un fluide réactif et un second circuit de circulation d'un fluide de refroidissement ou d'un fluide caloporteur, les deux circuits circulant à contre-courant ou à cou rants croisés dans le faisceau de plaques. Le circuit du fluide réactif comporte un catalyseur apte à favoriser la réaction catalytique et ce circuit comporte également des moyens de maintien de ce catalyseur dans les canaux dudit circuit. Généralement, les moyens de maintien du catalyseur sont for més grilles s'étendant sur toute la largeur des canaux du circuit du fluide réactif possédant chacune des ouvertures inférieures à la taille des grains for mant le catalyseur. grilles doivent pouvoir résister à toutes les sollicitations mé caniques telles le poids du catalyseur, les variations d'espacement entre deux plaques faisceau de plaques ainsi qu'aux dilatations des plaques dudit faisceau par effet thermique. Enfin, ces grilles doivent aussi résister aux efforts compres sion et de traction au niveau des zones de fixation sur les plaques faisceau de plaques et avoir des ouvertures de faible dimension pour éviter passage du catalyseur, mais suffisamment larges pour laisser passer le fluide réactif sans générer trop de pertes de charge. Jusqu'à présent, les grilles ont la forme d'un U comportant trois branches planes et rigides. Compte tenu de cette forme et de la rigidité des branches latéra les, ce type de grilles ne permet pas de s'affranchir correctement tolérances de fabrication et de montage entre deux plaques du faisceau plaques ainsi que des dilatations de ces plaques par effet thermique, ce qui pose problè mes au niveau des zones de fixation de ladite grille entre les plaques faisceau de plaques. L'invention a pour but de proposer une grille de maintien d'un catalyseur qui évite les inconvénients précédemment mentionnés. L'invention a donc pour objet une grille de maintien d'un cataly seur dans un faisceau de plaques d'un réacteur catalytique, ledit faisceau de plaques étant formé par un empilement de plaques d'échange thermique délimi tant entre elles des circuits de circulation de fluides et dont au moins un est rem pli dudit catalyseur maintenu à chaque extrémité du circuit par ladite grille, ca ractérisée en ce qu'elle est formée par au moins une plaque souple de largeur supérieure à l'espace entre deux plaques adjacentes du circuit contenant ledit catalyseur et pliée selon un rayon de courbure sensiblement égal ou supérieur à la moitié dudit espace pour que les branches de la plaque pliée s'appliquent par élasticité sur les plaques dudit circuit. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la partie centrale de la plaque pliée est dirigée vers l'intérieur du circuit contenant ledit catalyseur, - le rayon de courbure de ladite plaque est continu, - la partie centrale de la plaque pliée comporte des fentes pour le passage du fluide, - les fentes s'étendent transversalement ou longitudinalement, - les branches de la plaque pliée sont fixées sur les plaques dudit circuit par soudage. L'invention a également pour objet un faisceau de plaques pour un réacteur catalytique, du type comprenant un empilement plaques d'échange thermique délimitant entre elles des circuits de circulation fluides et dont au moins un est rempli d'un catalyseur, caractérisé en ce que catalyseur maintenu à chaque extrémité du circuit par une grille telle que precédemment mentionnée. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, lesquels - la Fig. 1 est une vue schématique en perspective et partielle ment arrachée d'une extrémité d'un faisceau de plaques d'un réacteur catalyti- conforme à l'invention, - les Figs. 2 et 3 sont des vues schématiques en perspective res pectivement de la grille avant pliage et de la grille après pliage, - les Figs. 4 et 5 sont des vues schématiques en coupe transver sale montrant le montage d'une grille dans un faisceau de plaques réacteur catalytique. Sur la Fig. 1, on a représenté schématiquement faisceau de plaques désigné dans son ensemble par la référence 1 et destiné à être placé dans une enceinte étanche, non représentée, pour former un réacteur catalyti- Le faisceau de plaques 1 de forme générale parallélépipèdique constituté par un empilement de plaques 2 parallèles les unes aux autres et delimitant une multitude de canaux qui s'étendent longitudinalement d'une extré mité à l'autre du faisceau de plaques 1. manière classique, les plaques 2, exemple en acier inoxydable, sont maintenues entre elles par des moyens appropriés et compor tent des bords ' surface lisse et une partie centrale munie d'ondulations, non re présentées, par lesquelles elles sont en contact les unes les autres et par lesquelles elles délimitent lesdits canaux. Dans l'exemple de réalisation représenté à Fig. 1, les plaques 2 délimitent entre elles une première série de canaux 10A formant un circuit de circulation d'un fluide réactif A et une seconde série de canaux 10B formant un circuit de circulation d'un fluide caloporteur B. canaux 10A sont répartis sur un canal deux dans le fais ceau de plaques et le fluide A circule dans ces canaux 10A à courants croisés par rapport au fluide caloporteur B. Par ailleurs, les canaux 10A de circulation du fluide réactif A contiennent des particules 5 de catalyseur de façon à provoquer la réaction dési rée lors du passage du fluide réactif A. Les particules 5 de catalyseur sont maintenues à chaque extré mité des canaux 10A par une grille 20 qui s'étend sur toute la longueur de l'ex trémité desdits canaux 10A du faisceau de plaques 1. Ainsi que représenté sur les Figs. 2 et 3, chaque grille 20 est formée à partir d'au moins une plaque 21 de préférence en matériau souple et de largeur "I" supérieure à l'espace "e" entre deux plaques adjacentes du circuit for mé par les canaux 10A contenant les particules 5 de catalyseur. La plaque 21 est pliée selon un rayon de courbure "r" continu ou non de façon à delimiter une partie centrale courbe 21a et deux branches 21b. rayon de courbure "r" est sensiblement égal ou supérieur à la moitié de l'espace "e" entre deux plaques 2 adjacentes du circuit contenant les particules 5 de catalyseur. La partie centrale 21a de la plaque 21 comporte des fentes 22 transversales pour le passage du fluide réactif A et réparties, dans l'exemple de réalisation représenté sur les figures, selon deux rangées parallèles. Selon une variante, la partie centrale 21a de la plaque 21 peut comporter une seule rangée de fentes 22 transversales. Selon une autre variante, les fentes 22 s'étendent longitudinale ment. Ces fentes 22 peuvent être interrompues par un ligament ou non et sont suffisamment fines pour ne pas laisser la possibilité aux particules 5 de catalyseur de échapper par lesdites fentes, mais elles sont suffisamment larges pour laisser passer le fluide réactif A sans générer trop de pertes de charge. Comme représenté sur les Figs. 4 et 5, la plaque 21 pliée est positionnée face de l'extrémité du canal 10A à obturer pour que la partie cen trale 21a de ladite plaque 21 soit dirigée vers l'intérieur du circuit contenant les particules 5 de catalyseur. Cette plaque 21 pliée est introduite dans le canal 10A corres pondant, ainsi représenté à la Fig. 5. fait du rayon de courbure "r" qui est sensiblement égal ou su périeur à la moitié de l'espace "e" entre deux plaques 2 adjacentes, les branches 21b de la plaque 21 pliée s'appliquent par élasticité sur lesdites plaques 2. La partie centrale 21a de la plaque 21 est donc orientée vers l'intérieur du faisceau de plaques 1 et, après la mise en place de cette plaque 21, les branches sont fixées sur les plaques 2 contiguës par soudage. soudage peut être réalisé par la méthode TIG, par points ou en continu et avec ou sans métal d'apport, ou encore par points générés par dé charge de condensateur. Chaque extrémité des canaux 10A du circuit de circulation fluide réactif A est ainsi munie d'une grille 20 de façon à maintenir les particules de catalyseur dans chacun desdits canaux 10A. La grille 20 selon l'invention présente l'avantage, du fait de forme, de pouvoir résister à toutes les sollicitations mécaniques telles que poids du catalyseur, les variations d'espacement entre deux plaques adjacentes du faisceau de plaques et également aux dilatations par effet thermique de plaques. Les grilles selon l'invention présentent aussi comme avantage de pouvoir récupérer les tolérances de fabrication au niveau de la zone de soudage et cela grâce a l'effet d'élasticité des branches de la grille. Enfin, la grille selon l'invention est facilement réalisable par pliage ou étirage ce qui permet de pouvoir réaliser une grille obturant la totalité l'extremité de chaque canal du circuit correspondant qui, dans certains modes réalisation, peut avoir une longueur de l'ordre de cinq mètres. REVENDICATIONS 1. Grille de maintien d'un catalyseur (5) dans un faisceau de - ques (1) d'un réacteur catalytique, ledit faisceau de plaques (1) étant formé une empilement de plaques (2) d'échange thermique délimitant entre elles circuits (10A ; 10B) de circulation de fluides et dont au moins un (10A) est rempli du catalyseur maintenu à chaque extrémité du circuit (10A) par ladite grille (20), caractérisee en ce qu'elle est formée par au moins une plaque (21) souple de largeur superieure à l'espace entre deux plaques (2) adjacentes du circuit (10A) contenant catalyseur (5) et pliée selon un rayon de courbure sensible ment égal ou superieur à la moitié dudit espace pour que les branches (21 de la plaque (21) pliee s'appliquent par élasticité sur les plaques (2) dudit circuit (1 OA). Grille selon la revendication 1, caractérisée en ce que la partie centrale (21 a) la plaque (21) pliée est dirigée vers l'intérieur du circuit OA) contenant ledit catalyseur (5). 3. Grille selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rayon de courbure ladite plaque (21) est continu. Grille selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, ca ractérisée en la partie centrale (21 a) de la plaque (21) pliée comporte des fentes (22) pour passage du fluide. Grille selon la revendication 4, caractérisée en ce que les fen tes (22) s'étendent transversalement ou longitudinalement. 6. Grille selon la revendication 1, caractérisée en ce que les branches (2 de la plaque (21) pliée sont fixées sur les plaques (2) dudit circuit (10A) par soudage. 7. Faisceau de plaques pour un réacteur catalytique, du type comprenant empilement de plaques (2) d'échange thermique délimitant entre elles des circuits (10A ; 10B) de circulation de fluide et dont au moins un (10A) est rempli d'un catalyseur (5), caractérisé en ce que le catalyseur (5) est mainte nu à chaque extrémité du circuit (10A) par une grille (20) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.