Brevet FR2812220A1 — publié le 20020201

L'invention concerne les dispositifs incluant un filtre adsorbant pour le filtrage, de manière générale, des gaz ou liquides chargés en constituants adsorbables de type organiques. L'invention concerne ainsi par exemple les filtres utilisés pour retenir les composés organiques volatiles présents dans l'air ou dans un gaz inerte, émis par exemple lors du dégazage d'un réservoir (réacteur de chimie, citerne de camion ou de bateau, stockage de solvants). L'air ou le gaz inerte peut alors être réutilisé ou rejeté à l'atmosphère en respectant les législations concernant le respect de l'environnement. De tels filtres sont typiquement utilisés par cycles adsorption/désorption. Autrement dit, une fois chargés en composés adsorbés, ces filtres sont soumis à un traitement permettant de les utiliser à nouveau. Les filtres sont pour cela chauffés et soumis à une aspiration ou à une insufflation de gaz ou de vapeur. La partie adsorbante du filtre est par exemple constituée par un médium en forme de feuille de carbone actif, et on utilise par exemple la conductivité du carbone pour chauffer la feuille par effet Joule. Dans le document FR 2 659 869, on place ainsi une électrode à chaque extrémité d'un filtre réalisé sous la forme d'un cylindre. Les électrodes sont constituées par de simples plaques métalliques transversales aux feuilles et longeant les bordures de celles-ci. Une telle connexion électrode/feuille présente un inconvénient majeur. En effet, elle ne permet pas de transmettre de manière fiable et efficace les courants qui seraient nécessaire à un chauffage satisfaisant de la feuille. Le but de l'invention est de résoudre cet inconvénient, c'est à dire de proposer un filtre dans lequel la connexion entre les électrodes et le médium adsorbant ne forme pas une barrière à la circulation du courant. Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif de filtrage pour fluide chargé en au moins un constituant absorbable, du type comprenant au moins un médium adsorbant destiné à être traversé par un flux de fluide à traiter et au moins une électrode prévue pour injecter un courant dans le médium et produire un échauffement de celui-ci par effet joule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens pour maintenir un serrage entre une partie de la surface du médium et l'électrode. D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, faite en référence à la figure annexée qui représente un ensemble de filtrage de type tubulaire selon l'invention. La cartouche de filtrage de la figure I se compose de quatre parties essentielles que sont un médium adsorbant formant une feuille 100, une structure support de forme 200, et deux électrodes 300 et 350. La présente cartouche est une cartouche de type cylindrique, fonctionnant sur le principe d'une paroi tubulaire adsorbante traversée par les gaz. Préférentiellement, on adopte une paroi adsorbante 100 qui est plissée longitudinalement à son axe principal, à la façon d'un kilt écossais. Les plissures permettent ainsi d'augmenter la surface active de la paroi 100, et par l'augmentation de la surface filtrante, une grande rentabilité de traitement sans nécessiter une perte de charge importante (quelques millibars pour un filtrage ordinaire d'un gaz). On dispose ici la feuille adsorbante 100 autour d'un tube-support portant une série d'orifices traversant, on bouche une extrémité de l'ensemble feuille/tube-support, et on utilise l'autre extrémité de cet ensemble comme canal d'arrivée des gaz. Les gaz se trouvent donc en surpression à l'intérieur du filtre et forcés de traverser la paroi tubulaire absorbante vers l'extérieur. Dans une variante, I'air circule dans le sens opposé. On place, aux extrémités du tube support 210, deux flasques de forme générale circulaire 220 et 230. Chaque flasque 220, 230 présente une paroi périphérique tubulaire de faible hauteur. Le flasque supérieur présente un fond fermé pour former barrière étanche, tandis que le flasque inférieur présente un fond muni d'un orifice de circulation de gaz à filtrer. Les bord de chacun des flasques viennent dans l'alignement du tube support. La paroi adsorbante 100 présente une longueur supérieure à celle du tube-support, de manière à venir recouvrir les parois périphériques tubulaires de chacun des deux flasques. La paroi adsorbante est, dans chaque partie couvrant les parois latérales d'un des flasques 220 et 230, prise en sandwich entre ces parois et une bague de serrage métallique 300, 350. Les bagues de serrage 300 et 350 forment plus précisément chacune un ruban métallique de largeur égale à la hauteur de la paroi cylindrique de chaque flasque, serrés sur le flasque préférentiellement par des moyens amovibles. Les bagues 300 et 350 sont ici des bagues de cuivre revêtues d'or pour éviter la corrosion. La bague métallique 300, 350 est ici utilisée à chaque fois comme électrode pour injecter un courant dans la feuille 100. Dans le cas présent o la feuille est plissée, on serre simplement une partie plissée d'extrémité de la feuille 100 sous la bague de serrage 300, 350 de sorte que la feuille et la bague s'épousent mutuellement et restent en contact. On injecte ainsi des courants de manière uniforme sur tout le pourtour de la feuille adsorbante cylindrique 100. Le serrage de l'électrode 300, 350 sur la feuille adsorbante 100 permet d'assurer un contact permanent entre ces deux éléments, qui est efficace sur quasiment l'ensemble des surfaces de recouvrement entre l'électrode et la feuille. Un courant circule dans la feuille de matériau adsorbant, portant celleci à haute température pour une régénération efficace par mise sous vide ou balayage de gaz chaud ou froid. Grâce aux présentes dispositions, la cartouche peut être chauffée en quelques minutes jusqu'à 150 C avec une tension basse, sans risque de surchauffe ou de formation d'étincelles. Le présent tissu adsorbant est un médium à base de fibres de carbone activées qui est conducteur électriquement, c'est à dire ici qui présente une résistivité inférieure à 10.000 ohm par cm2. Selon une variante avantageuse, on associe un tel tissu de carbone activé à un grillage (ou toile-support) en polyamide, avant le plissage. L'association de ces deux éléments forme un médium plat adsorbant 100 (une feuille) qui est aisément plissé et particulièrement robuste. La cartouche peut également présenter plusieurs couches de tissus de carbone activé supportées par exemple par un grillage de polyamide et plissées. Le chauffage par effet Joule est réalisé, dans le présent exemple, en injectant un courant dans le matériau adsorbant lui-même, c'est à dire dans la fibre de carbone activé. On réalise préférentiellement le tube-support et les flasques 220, 230 en un matériau ayant une inertie thermique particulièrement faible, par exemple un tube composite à base de fibres et de résine, afin de réaliser I'opération de régénération sans consommation inutile de chaleur. Selon une variante, on prévoit que les électrodes soient disposées à l'intérieur de la feuille adsorbante 100, c'est à dire par exemple en recouvrement externe direct des flasques, sous la forme de bagues en cuivre recouvertes d'une couche d'or et intégrés dans les flasques. Des colliers de serrage sont utilisés alors pour ne réaliser cette fois qu'une fonction de serrage. Le dispositif décrit ici est facilement démonté, ce qui permet, en fin de vie de la cartouche, une séparation aisée des différents éléments en vue d'une destruction par incinération de certains éléments (jupe plissée + tube- support) sans formation de déchets ultimes, et une récupération des parties nobles (flasques, bagues de serrage et contacts dorés). REVENDICATIONS 1. Dispositif de filtrage pour fluide chargé en au moins un constituant absorbable, du type comprenant au moins un médium adsorbant (100) destiné à être traversé par un flux de fluide à traiter et au moins une électrode (300, 350) prévue pour injecter un courant dans le médium (100) et produire un échauffement de celui-ci par effet joule, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (300, 350) pour maintenir un serrage entre une partie de la surface du médium (100) et l'électrode (300, 350). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le médium (100) est un médium sous la forme d'une feuille. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le médium (100) présente une partie plissée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la partie plissée est partiellement prise en sandwich entre l'électrode (300, 350) et un élément d'appui (220, 230). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le médium adsorbant (100) est disposé selon une forme générale de tube, en ce que le dispositif inclut un élément d'appui (220, 230) au moins partiellement circulaire disposé à l'intérieur du médium tubulaire (100), et en ce que les moyens pour serrer l'électrode (300, 350) contre le médium (100) sont constitués par une bague de serrage (300, 350) entourant le médium (100) et l'élément d'appui circulaire (220, 230). 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le médium adsorbant est disposé selon une forme générale de tube, en ce que le dispositif inclut un élément d'appui (220, 230) au moins partiellement circulaire disposé à l'extérieur du médium tubulaire (100), et en ce que l'électrode (300, 350) est disposée à l'intérieur du médium tubulaire (100). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la bague de serrage (300, 350) constitue ladite électrode. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le médium (100) présente une forme généralement tubulaire, et en ce que le dispositif inclut deux éléments circulaires d'appui (220, 230) disposés à chaque extrémité du médium (100), à l'intérieur de celui-ci, deux bagues de serrage (300, 350) autour de chaque partie du médium entourant chacune un élément circulaire (220, 230) et deux électrodes (300, 350) serrées contre le médium (100) sous l'action des bagues de serrage (300, 350), un des éléments circulaires (220, 230) obturant l'une des extrémités du médium tubulaire (100), l'autre présentant un passage traversant pour circulation de fluide à l'autre extrémité du médium tubulaire (100). 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce qu'il inclut un élément support de forme tubulaire à paroi non étanche, placé à l'intérieur du tube formé par le médium adsorbant (100). 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5, 7 ou 8, caractérisé en ce qu'au moins un dit élément d'appui circulaire (220, 230) est en un matériau composite à fibres et résine. 11. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'élément support tubulaire est en matériau composite à fibres et résine. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le médium adsorbant (100) est en un matériau à base de fibres de carbone activées et conductrices électriquement.