Brevet FR2836399A1 — publié le 20030829

Installation de traitement d'au moins un fluide, et utilisation pour la séparation d'au moins un constituant d'un mélange gazeux. La présente invention concerne des installations de traitement d'au moins un fluide, du type comprenant, dans un récipient, au moins une masse de matériau articulaire retenue entre deux parois perforées et dans laquelle circule le fluide selon une direction sensiblement horizontale, et, au voisinage de la partie supérieure de la masse, au moins une surface déflectrice s'étendant depuis une premièée desdites parois en formant un angle avec la direction horizontale d'écoulement du fluide. Une installation de ce type est décrite dans le document FR-A-2741823. Dans les installations décrites dans ce document, le volume autour de la zone ouverte de chargement en matériau articulaire à l'extrémité de la surface déflectrice est entièrement occupé par le matériau articulaire. Les inventeurs ont constaté qu'une telle installation pouvait être rendue plus efficace en ménageant, selon une caractéristique de l'invention, une zone libre dépourvue de matériau articulaire au voisinage de la deuxième desdites parois, en regard de l'extrémité adjacente de la surface déflectrice. Les inventeurs ont en effet constaté qu'une telle zone libre favorise un passage des gaz en bout de surface déflectrice et permet ainsi de réduire le temps de contact de ces gaz avec le matériau articulaire en partie haute de la masse. L'invention a également pour objet l'utilisation d'une telle installation 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, notamment 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 avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de modes de réalisation, donnés à titre illustratif mais nullement limitatifs, faites en relation avec les dessins annexés, sur lesquels : - La Figure 1 est une vue en coupe verticale de la partie supérieure d'une installation selon l'invention à masse de matériau articulaire annulaire avec deux modes de réalisation différents sur les parties gauche et droite de cette installation ; et - La Figure 2 est une vue partielle en coupe verticale d'une autre variante de réalisation de l'invention. Dans la description qui va suivre et sur les dessins, les éléments identiques ou analogues portent les mêmes chiffres de référence, éventuellement indicés. Sur la Figure 1, on a représenté un mode de réalisation d'un réacteur ou dispositif d'adsorption comprenant un récipient 1 vertical contenant au moins une masse 2, annulaire dans le mode de réalisation représenté, de matériau articulaire, typiquement d'adsorbant, retenu entre deux parois perforées concentriques 3 et 4 délimitant, dans le récipient 1, une chambre annulaire extérieure 5 et une chambre intérieure 6 entre lesquelles circule le fluide par traversée radiale de la masse 2. Dans la zone supérieure de la masse d'adsorbant 2, une surface déflectrice 7 s'étend à partir de la zone de jonction entre la paroi perforée externe 3 et la paroi ou virole pleine 8 de liaison prolongeant la paroi perforée vers le haut jusqu'au voisinage du dôme du récipient 1. Selon l'invention, en regard de l'extrémité libre de la surface déflectrice 7, est ménagée une zone 9 dépourvue de matériau articulaire. De façon plus spécifique, cette zone 9 est délimitée en haut par une plaque annulaire 10 s'étendant sensiblement horizontalement vers l'extérieur à partir de la zone de jonction entre la paroi perforée intérieure 4 et la virole pleine de liaison 11, la plaque 10 s'étendant jusqu'en face de l'extrémité libre de la surface déflectrice 7 pour ménager avec cette dernière le passage annulaire 12 permettant de charger en matériau articulaire l'espace entre les parois perforées 3 et 4 en déversant ce matériau articulaire dans la récipient 1 via les ouvertures de chargement hautes 13. Comme représenté sur la partie droite de la figure 1, l'espace libre 9 peut être obtenu grâce à la seule présence de la plaque 10, s'étendant avantageusement horizontalement, par effet de talutage naturel lors du remplissage du volume entre les parois perforées 3 et 4. Pour contrôler plus précisément le volume libre 9 et ne pas être limité par l'angle de talutage naturel du matériau articulaire, on prévoira avantageusement de délimiter cette zone libre par au moins une paroi perforée 14 s'étendant entre l'extrémité libre de la plaque 10 et la paroi perforée 4, comme représenté sur la partie gauche de la Figure 1, où deux parois perforées annulaires concentriques de longueurs différentes 141 et 142, s'étendant axialement vers le bas depuis l'extrémité libre de la plaque 10 et d'une zone médiane de cette dernière, l'espace 9 étant alors délimité vers le bas par l'angle de talutage naturel du matériau articulaire à partir des extrémités libres des parois perforées 141 et 142. Comme on le voit sur les dessins, seule la zone libre 9 est dépourvue de matériau articulaire au voisinage de la surface déflectrice 7 qui demeure noyée dans le matériau articulaire sous la garde 15 de matériau articulaire isolant la partie active 2 et permettant de compléter le remplissage de cette dernière lors de son tassement en utilisation. Des modifications et variantes peuvent être apportées dans le cadre des revendications ci-après. Ainsi, en variante du mode de réalisation de la Figure 2, les parois annulaires 141 peuvent être disposées en escalier à partir de la paroi interne 141 via des supports annulaires horizontaux reliant le bas de la paroi amont au haut de la paroi aval suivante. Dans le cas d'installation comprenant deux lits adjacents de matériaux articulaires, par exemple d'alumine et de zéolite, séparés par une paroi perforée intermédiaire, on peut combiner dans l'un et l'autre lits une paire d'arrangements selon les variantes décrites ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Installation de traitement d'au moins un fluide, comprenant, dans un récipient (1), au moins une masse de matériau articulaire (2) retenue entre deux parois perforées (3,4) et dans laquelle circule le fluide selon une direction sensiblement horizontale, et, au voisinage de la partie supérieure de la masse (2), au moins une surface déflectrice (7) s'étendant depuis une première (3) desdites parois en formant un angle avec la direction horizontale d'écoulement du fluide, caractérisée en ce qu'elle comporte une zone libre (9) dépourvue de matériau articulaire au voisinage de la deuxième (4) desdites parois, en regard de l'extrémité adjacente de la surface déflectrice (7). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone libre (9) est délimitée en haut par une deuxième surface (10) s'étendant depuis la deuxième paroi (4) vers l'extrémité adjacente de la surface déflectrice (7). 3. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la deuxième surface (10) s'étend sensiblement horizontalement. 4. Installation selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que la zone libre (9) est délimitée latéralement par au moins une paroi perforée (14 ; 141 ; 142) s'étendant vers le bas depuis la deuxième surface (10). 5. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les première et deuxième parois (3,4) sont annulaires concentriques. 6. Installation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le matériau articulaire contient au moins un adsorbant. 7. Utilisation d'une installation selon l'une des revendications précédentes pour la séparation d'au moins un constituant d'un mélange gazeux. 8. Utilisation selon la revendication 7, où le mélange gazeux est l'air.