Brevet FR2911795A1 — publié le 20080801

La présente invention est relative à un décanteur de particules interne ou externe à une colonne de distillation. Les installations cryogéniques comprennent notamment des colonnes de distillation, des vaporiseurs , des pompes ou des échangeurs et des stockages. Ces équipements sont traditionnellement isolés par de la perlite ou de la laine de roche. La construction et l'exploitation de ces équipements conduisent à introduire éventuellement dans le procédé des particules telles que perlite ou des copeaux et poussières métalliques. io Un exemple connu est le cas du gaz naturel liquéfié où les bateaux relâchent des quantités non négligeables de perlite à chaque déchargement et où les stockages sont construits de telle sorte qu'il y a possibilité de communication de la perlite d'isolation de l'interparoi vers le liquide. Ces particules d'origine diverse vont être transportées par les liquides et 15 s'accumuler préférentiellement dans les fonds de colonnes ou de stockage et peuvent partir sous forme de paquets ou sous forme dispersée dans le procédé aval et conduire à des bouchages d'échangeur ou de pompes. Pour éviter de boucher les équipements en aval , on installe des filtres coniques. Malheureusement la finesse requise conduit soit à surdimensionner 20 le filtre, ce qui est coûteux soit à démonter fréquemment ce filtre, ce qui est pénalisant d'un point de vue des frais d'exploitation. On se propose de décanter les particules soit dans la colonne soit dans un équipement spécifique externe où les vitesses de liquide et les configurations permettront de séparer soit les particules flottantes, soit les 25 particules plus denses qui se déposent au fond. Le liquide cryogénique sera ensuite prélevé de manière à éviter d'entraîner les particules séparées. Un décanteur ou séparateur liquide / solide calculé par la formule de Stokes donne une vitesse critique de 0.036 m/s pour des particules de 75 microns de densité 3 dans de l'oxygène liquide à 1 bar. 30 Pour rappel, la formule de Stokes applicable à des particules comprises entre 3 et 100 microns s'écrit de la manière suivante : Vc - Ps ù Pz, d 2 .g 18i 2 2911795 pl : poids spécifique du liquide ps : poids spécifique du solide : viscosité dynamique du liquide d : diamètre de la particule 5 g : accélération de la pesanteur Si l'on veut dimensionner le décanteur, on vérifie la relation suivante : Q = Vc. S Q : débit maximal à traiter S : surface de la cuve io Soit pour un débit maximal à traiter de 103300 Nm3/h ou 0.036 m3/s, S = 1 m2 environ L'oxygène liquide est prélevé dans un espace annulaire de 3.5 m2. Selon un objet de l'invention, il est prévu une enceinte cylindrique comprenant des moyens pour séparer des contaminants solides d'un liquide 15 contenu dans l'enceinte, ces moyens étant constitués par une espace annulaire formé par la virole extérieure de l'enceinte et un paroi cylindrique intérieure, des moyens pour envoyer le liquide contaminé dans l'espace annulaire de sorte que le liquide parcourt au moins une fraction du périmètre de l'enceinte et des moyens pour prélever le liquide épuré à la fin de son parcours dans l'espace 20 annulaire. Selon d'autres aspects facultatifs : • le liquide parcourt au moins 25% du périmètre de l'enceinte. • l'espace comprend une grille cylindrique dans l'espace annulaire, de préférence concentrique avec l'enceinte. 25 • l'enceinte comprend des chicanes. • l'enceinte forme une colonne de distillation ou un stockage. • l'enceinte forme une colonne de distillation ou un stockage de liquide cryogénique. L'invention sera décrite en plus de détail en se référant aux figures, qui 30 représentent pour les Figures 1, 3 et 4 des découpes latérales de l'enceintes selon l'invention et pour la Figure 2 une découpe horizontale de l'enceinte de la Figure 1. 3 2911795 La Figure 1 illustre un appareil de séparation par distillation cryogénique selon l'invention. Le liquide cryogénique arrive d'un distributeur dans une entrée E. De là il descend dans une espace annulaire définie par la virole 1 de la colonne et une paroi cylindrique 3. 5 Les particules dans le liquide s'accumulent en fond d'inter paroi : l'espace annulaire est recouvert d'une collerette interrompue du côté diamétralement opposé au soutirage liquide. Le soutirage liquide S est positionné le plus haut possible par rapport à la génératrice inférieure pour éviter d'emporter des particules. Des chicanes 7 sont situées de part et d'autre io du soutirage S pour trier les particules flottantes en surface . Des évents en toiture et des trous de purge en fond (non représentés sur le dessin) permettent d'éviter une accumulation de gaz ou de particules. On peut ajouter une tôle perforée pour régulariser ou homogénéiser le débit liquide dans les espace entre les parois 1, 3 et ainsi optimiser la 15 séparation. La Figure 2 illustre une amélioration consistant à intégrer la fonction de filtration en intégrant l'élément filtrant 5 sous forme d'une grille dans la longueur du bac et de prélever le liquide dernière ce filtre. Les Figures 3 et 4 illustrent des variantes où le liquide circule dans 20 plusieurs espaces annulaires superposés. Les espaces annulaires sont séparées par des parois horizontaux 9 et le liquide circule de l'espace la plus basse vers l'espace la plus haute, déposant les particules sur les parois horizontaux 9. A la fin, le liquide circule à travers deux grilles concentriques 5 avant de sortir par la sortie S. 25 Dans le cas où il ne serait pas possible d'installer le décanteur dans une enceinte déjà existante (colonne, stockage) , il peut être possible de construire une équipement spécifique où les deux fonctions pourraient être intégrées. L'invention s'applique aux installations de traitement de liquide cryogénique incluant le GNL. 30 20 4 REVENDICATIONS 1. Enceinte cylindrique comprenant des moyens pour séparer des contaminants solides d'un liquide contenu dans l'enceinte, ces moyens étant constitués par une espace annulaire formé par la virole extérieure (1) de l'enceinte et un paroi cylindrique intérieure (3), des moyens (E) pour envoyer le liquide contaminé dans l'espace annulaire de sorte que le liquide parcourt au moins une fraction du périmètre de l'enceinte et des moyens (S) pour prélever le liquide épuré à la fin de son parcours dans l'espace annulaire. i0 2. Enceinte selon la revendication 1 dans lequel le liquide parcourt au moins 25% du périmètre de l'enceinte. 3. Enceinte selon l'une des revendications 1 et 2 dans lequel 15 l'espace comprend une grille cylindrique (5) dans l'espace annulaire, de préférence concentrique avec l'enceinte. 4. Enceinte selon l'une des revendications précédentes comprenant des chicanes (7). 5. Enceinte selon l'une des revendications précédentes formant une colonne de distillation ou un stockage. 6. Enceinte selon la revendication 5 formant une colonne de 25 distillation ou un stockage de liquide cryogénique.