Brevet FR2882938A1 — publié le 20060915

La présente invention concerne un plateau à cheminées pour une colonne de traitement thermique d'un liquide, et un procédé pour le traitement thermique dans une colonne. Des plateaux à cheminées sont bien connus comme un mode de réalisation spécial de plateaux de colonne ayant des cheminées pour le passage de la vapeur, qui sont recouverts par des capots de recouvrement rigides qui sont immergés dans le liquide. Des plateaux de colonne sont des éléments de construction en forme de plaque qui sont agencés horizon-talement, renforcés par des profils en forme de U et, en général, (en fonction du diamètre, individuellement ou combinés en une pluralité sous forme d'un bloc) fixés sur l'enveloppe de colonne et scellés contre celle-ci d'une manière étanche au liquide (voir K. Sattler: Thermische Trennverfa- hren [Thermal separating processes], Verlag Chemie, 2ème édition, 1995, page 194). Il est fréquemment nécessaire d'éliminer totale-ment ou partiellement le liquide présent sur les plateaux à cheminées dans des colonnes de rectification ou d'absorp- tion. Dans ce but, le liquide peut être extrait par l'intermédiaire d'une pompe via une ligne de connexion après qu'une certaine hauteur de liquide ait été atteinte. Cependant, ce procédé est inadapté du fait de la grande accumulation de liquide et du long délai d'attente associé pour le traite- ment de substances thermiquement instables, par exemple de l'acide (méth)acrylique et ses esters, de l'acrylonitrile, du styrène, etc., du fait de leur tendance à la polymérisation. Un procédé supplémentaire d'extraction de liquide consiste à équiper les plateaux à cheminées d'un déversoir, auquel cas le liquide s'écoule depuis le plateau à cheminées au-dessus de ce déversoir dans un canal annulaire disposé à l'extérieur. Le canal annulaire est raccordé par l'intermédiaire de lignes de connexion au niveau d'un ou plusieurs points sur la circonférence, et le liquide est extrait. Ce mode de réalisation est également problématique pour des 2882938 2 substances ayant une tendance à la polymérisation accrue, puisqu'une polymérisation non-commandée a lieu dans le canal annulaire du fait du délai d'attente prolongé et des températures fréquemment élevées, ainsi le fonctionnement des co- lonnes est interrompu. Une multitude de concepts ont par conséquent été proposés qui garantissent un délai d'attente réduit du liquide sur des plateaux de colonne. Par exemple, le document DE-A 4 231 081 décrit un plateau de transfert de masse ayant des moyens intégrés d'extraction de la phase liquide sous la forme d'un bac d'extraction incorporé dans un plateau de transfert de masse du commerce. L'inconvénient dans ce contexte est que seule une partie du liquide peut être retirée du plateau de co- lonne. Le document EP-A 1 088 576 propose un plateau de colonne en forme d'entonnoir avec une extraction de liquide centrale via une canalisation. Un inconvénient de ce concept est que l'agencement de la canalisation dans la région infé- rieure centrale du plateau en forme d'entonnoir rend impossible une isolation simple et efficace de celui-ci, ce qui serait nécessaire pour réduire la contrainte thermique sur le liquide disposé sur le plateau. Le document DE-A 19 526 153 décrit un plateau à cheminées d'extraction totale ayant une pente sous la forme d'un cône renversé vers le haut. Un inconvénient ici égale-ment est l'extraction de liquide centrale via une canalisation. Le document DE-A-10 159 825 décrit un plateau à cheminées qui est formé d'un plateau supérieur et d'un pla- teau inférieur, avec extraction de liquide via une goulotte de drainage agencée sur le bord du plateau à cheminées, le plateau inférieur étant agencé horizontalement dans la colonne et le plateau supérieur ayant un ou plusieurs canaux de drainage présentant une pente vers la goulotte de drai- nage, et le plateau supérieur ayant lui-même une pente vers 2882938 3 uns ou plusieurs canaux de drainage. Ce mode de réalisation est destiné à réduire le délai d'attente du liquide sur le plateau à cheminées et ainsi la contrainte thermique sur le liquide et sa tendance à la polymérisation. C'est par conséquent un but de la présente invention de fournir un plateau à cheminées qui est en outre amélioré pour des colonnes destinées à traiter thermiquement des liquides, dans lequel, en plus d'une contrainte thermique inférieure pour le liquide sur les plateaux de colonne, la condensation depuis la phase gazeuse sur le plateau inférieur est évitée ou sensiblement réduite. La solution est un plateau à cheminées pour une colonne destinée au traitement thermique d'un liquide, comportant un plateau supérieur et un plateau inférieur qui sont espacés l'un de l'autre, agencés sensiblement horizontalement dans la colonne, comportant des cheminées, et comportant également l'extraction du liquide via une goulotte de drainage agencée sur le bord du plateau à cheminées. Les propriétés caractérisantes de la présente in- vention sont que le plateau supérieur et le plateau inférieur ont une séparation minimale l'un par rapport à l'autre de 10 à 500 mm et, qu'entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, un matériau thermiquement isolant ayant une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m/K a été incorpo- ré. Les plateaux supérieur et inférieur sont de préférence formés chacun de feuilles métalliques qui sont raccordées l'une à l'autre via des éléments de support et de connexion. Le plateau supérieur et le plateau inférieur sont agencés sensiblement horizontalement dans la colonne. Le plateau inférieur s'écarte à peine de l'horizontale. Au contraire, le plateau supérieur présente une pente dans la direction allant vers la goulotte de drainage, qui est de préférence dans la plage de 0,2 à 5 , en particulier dans la plage de 0,5 à 3 . 2882938 4 Le plateau supérieur est de préférence équipé d'un ou plusieurs canaux de drainage qui sont formés à partir de feuilles métalliques incurvées et présentent une pente dans la direction allant vers la goulotte de drainage, et la sur- face supérieure possède une pente dans la direction allant vers les un ou plusieurs canaux de drainage. De préférence, une séparation minimale entre le plateau supérieur et le plateau inférieur se trouve dans la plage de 50 à 400 mm et une conductivité thermique du milieu entre le plateau supérieur et le plateau inférieur est inférieure à 0,1 watt/m/K. De préférence, de plus, la séparation minimale entre le plateau supérieur et le plateau inférieur est comprise entre 100 et 300 mm. Il est possible d'incorporer un gaz en tant que matériau thermiquement isolant dans l'espace intermédiaire entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, par exemple de l'air. I1 est également possible, de plus ou en variante, d'incorporer un matériau isolant solide. Les cheminées disposées sur le plateau à cheminées peuvent avoir de manière avantageuse une configuration à double paroi, en particulier avec un rapport entre le diamètre externe et le diamètre interne inférieur à 1, 25, de manière plus préférée, inférieur à 1,1. De manière avantageuse, le plateau inférieur est formé initialement avec des orifices qui permettent une égalisation de pression au cours de l'essai statique avec un liquide avant la mise en fonctionnement de la colonne et qui sont scellés d'une manière étanche au gaz et au liquide, de préférence soudés, après achèvement de l'essai statique. La présente invention propose également un procédé pour traiter thermiquement, de préférence pour rectifier ou absorber, un mélange fluidique dans une colonne ayant des plateaux à cheminées comme décrit cidessus, le mélange fluidique comportant des composés thermiquement instables, 2882938 5 en particulier de l'acide (méth)acrylique et/ou ses esters, de l'acrylonitrile et/ou du styrène. Le plateau à cheminées selon l'invention garantit un fonctionnement avec un encrassement réduit lors du trai- terrent thermique de liquides qui ont tendance à se polymériser, non seulement en réduisant le délai d'attente sur le plateau à cheminées, mais également en minimisant le transfert thermique à travers le plateau à cheminées et ainsi, en particulier, en empêchant également la condensation de va-peurs ascendantes sur le plateau inférieur. 2882938 6 REVENDICATIONS 1. Plateau à cheminées pour une colonne destinée au traitement thermique d'un liquide, comportant un plateau supérieur et un plateau inférieur qui sont espacés l'un de l'autre, agencés sensiblement horizontalement dans la colonne, comportant des cheminées, et comportant également l'extraction du liquide via une goulotte de drainage agencée sur le bord du plateau à cheminées, caractérisé en ce que le plateau supérieur et le plateau inférieur ont une séparation minimale l'un par rapport à l'autre de 10 à 500 mm et, entre le plateau supérieur et le plateau inférieur, a été incorporé un matériau thermiquement isolant ayant une conductivité thermique inférieure à 0,5 W/m/K. 2. Plateau à cheminées selon la revendication 1, 15 caractérisé en ce que le plateau supérieur et le plateau inférieur sont formés de feuilles métalliques. 3. Plateau à cheminées selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la séparation minimale entre le plateau supérieur et le plateau inférieur est comprise entre 50 et 400 mm et la conductivité thermique du matériau thermiquement isolant incorporé entre le plateau supérieur et le plateau inférieur est inférieure à 0,1 W/m/K. 4. Plateau à cheminées selon la revendication 3, caractérisé en ce que la séparation minimale entre le pla- teau supérieur et le plateau inférieur est comprise entre 100 et 300 mm. 5. Plateau à cheminées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant est un gaz. 6. Plateau à cheminées selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le matériau thermiquement isolant entre le plateau supérieur et le plateau inférieur est un matériau isolant solide. 7. Plateau à cheminées selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le plateau infé- rieur est agencé horizontalement dans la colonne et le pla- 2882938 7 teau supérieur a un ou plusieurs canaux de drainage ayant des pentes dans la direction de la goulotte de drainage et des pentes dans la direction allant vers le ou les canaux de drainage. 8. Plateau à cheminées selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les cheminées ont une conception à double paroi, avec un rapport entre le diamètre externe et le diamètre interne inférieur à 1,25. 9. Plateau à cheminées selon la revendication 8, caractérisé en ce que le rapport entre le diamètre externe et le diamètre interne des cheminées est inférieur à 1,1. 10. Plateau à cheminées selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le plateau inférieur est équipé initialement d'orifices qui permettent une égalisation de pression au cours d'un essai statique avec un liquide avant la mise en fonctionnement de la colonne et qui sont soudés après achèvement de l'essai statique. 11. Procédé pour traiter thermiquement, de préférence pour rectifier ou absorber, un mélange fluidique dans une colonne ayant des plateaux à cheminées selon l'une quel-conque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le mélange fluidique comporte des composés thermiquement instables, en particulier de l'acide (méth)acrylique et/ou ses esters, de l'acrylonitrile et/ou du styrène.