Brevet FR2936717A1 — publié le 20100409

La présente description concerne un distributeur de liquide, prévu pour usage dans une colonne d'échange de masse et de chaleur, par exemple une colonne de distillation. Un distributeur connu de FR-A-2676371 comprend une série d'éléments profilés parallèles adjacents définissant des espaces alternés de gaz et de liquide, chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale munie d'une rangée de trous et des ailes sensiblement verticales comportant chacune une partie terminale s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir un des espaces de gaz, une rangée d'ouvertures étant formée dans la partie supérieure de l'aile, les éléments profilés étant fixés par les extrémités de leurs fonds à une couronne périphérique délimitant un canal périphérique qui communique avec tous les espaces de liquide. Le distributeur combiné comprend : un étage inférieur de grand diamètre, comprenant une couronne extérieure portant une série de profilés en U parallèles à fond perforé ; un étage supérieur qui comprend une série d'éléments profilés parallèles adjacents définissant des espaces alternés de gaz et de liquide, chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale et des ailes sensiblement verticales comportant chacune une partie terminale s 'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir l'un des espaces de gaz, une rangée d'ouvertures étant formée dans la partie supérieure de l'aile, et une couronne secondaire disposée autour de cet étage supérieur, la virole du tronçon supérieur étant prolongée vers le bas et s'emboîtant à l'intérieur de cette couronne secondaire, l'espace entourant cette virole communiquant librement avec l'espace situé sous le distributeur et des moyens pour faire descendre le liquide desdits espaces de liquide dans les profilés en U. La fonction principale des distributeurs est de récupérer tout le liquide d'une section supérieure de colonne et de redistribuer d'une manière le plus homogène possible sur toute une section inférieure de la colonne. Pour ce faire, le distributeur est percé d'une multitude de trous d'un même diamètre et d'un pas régulier (dans les deux axes) sur toute la section. Ainsi, le moindre retour de liquide par une tuyauterie ou un écoulement à grand jet (contrairement à un filet ou goutte à goutte) perturbe la colonne de liquide au dessus des trous de distribution. Ceci a pour conséquence de modifier le débit des trous dans la zone du jet. Un but de l'invention est de briser efficacement les jets de liquide tombant juste au-dessus d'une goulotte de distributeur et ainsi d'éviter une perturbation de débit dans la zone des jets. Cette perturbation est neutralisée à l'aide de brise-jets installés en dessous du jet. Selon un objet de l'invention, il est prévu un distributeur de fluides pour colonne d'échange de chaleur et de matière, notamment à garnissage, comprenant une couronne périphérique, une série de parois verticales fixées à la couronne à chaque extrémité et s'étendant parallèlement entre elles; des moyens d'obturation étanche délimitant entre les parois verticales des espaces alternés de passage de gaz et de passage de liquide; des moyens permettant l'évacuation, vers le haut ,du gaz contenu dans les espaces de passage de gaz ; et un fond perforé disposé à la base de chaque espace de collection de liquide et relié à joint étanche à la ou à chaque paroi verticale adjacente et à la couronne caractérisé en ce qu'il comprend dans au moins une espace de passage de liquide des moyens pour absorber l'énergie d'un liquide tombant dans l'espace de collection de liquide, ces moyens étant reliés aux parois verticales et/ou à la couronne. Selon d'autres caractéristiques optionnelles : - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide s'étendent sur toute la surface de l'espace de collection de liquide. - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide sont disposés à mi-hauteur des parois latérales. - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide comprennent une onde ont une direction générale principale d'ondulation, et comprennent un ensemble de jambes d'onde reliées alternativement par un sommet d'onde et par une base d'onde . - les jambes d'onde, les sommets et les bases d'onde forment, en section transversale par rapport à la direction principale d'ondulation, des segments rectilignes ou courbes, les sommets et les bases étant parallèles entre eux. - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide (50) sont constitués par des garnissages structurés ou en vrac. - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide sont constitués par au moins une plaque en métal déployé. - les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide sont constitués par une pluralité de tôles perforées superposées, de sorte que les perforations d'une tôle sont décalées horizontalement par rapport à celles de la tôles en-dessous. Selon l'invention, il est prévu une colonne d'échange de chaleur et de matière comprenant au moins un distributeur tel que décrit ci-dessus. Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels: la Figure 1 représente en perspective, avec arrachement partiel, un distributeur de fluides selon l'art antérieur ; la Figure 2 est une coupe transversale partielle en élévation d'un distributeur selon l'invention, la Figure 3 est une vue de dessus d'un brise-jets destiné à être incorporé dans un distributeur selon l'invention, la Figure 4 est une vue latérale du brise-jets dans le sens de la flèche A de la Figure 3, la Figure 5 est une coupe sur la ligne B-B de la Figure 3, la Figure 6 est une coupe sur la ligne C-C de la Figure 4 et la Figure 6 est une variante de la Figure 4. Le distributeur 29 représenté à la Figure 1 est constitué d'une couronne périphérique 30 et d'une série de profilés en U 31. La couronne 30 comprend elle-même un profilé périphérique circulaire 33 à section en L comportant une aile horizontale inférieure 34 et une bordure extérieure 35 dirigée vers le haut. Sur cette dernière est fixée hermétiquement une jupe cylindrique 36 en saillie vers le haut. Chaque profilé 31 est constitué d'un fond horizontal perforé 38 bordé par deux parois verticales parallèles 39. Chaque paroi 39 comporte, le long de son bord supérieur, une rangée horizontale d'orifices oblongs 40 à grand axe vertical, les orifices d'une paroi 39 étant décalés d'un demi-pas par rapport à ceux de la paroi 39 opposée. Chaque paroi 39 se prolonge en oblique vers le haut et vers l'extérieur du profilé 31 en un demi toit 41 qui se termine par une étroite bordure verticale 42 dirigée vers le haut. Les profilés 31 sont disposés côte à côte, de sorte que leurs demi toits 41 se rejoignent, les bordures 42 adjacentes s'appliquant l'une contre l'autre sur toute leur longueur et étant fixées ensemble par des moyens appropriés (non représentés) étanches au liquide mais non nécessairement étanches au gaz, par exemple par des points de soudure ou par agrafage. Chaque fond 38 comporte une rangée de trous 43 le long de chaque paroi 15 39. Chaque profilé 31 est coupé à longueur, transversalement ou obliquement, de façon à s'appuyer par chaque extrémité sur l'aile 34 de la couronne 30. Ainsi, le distributeur définit un certain nombre d'espaces 49 de collection de liquide délimités par un fond 38 et les deux parois verticales 39 du même profilé, 20 ces espaces 49 alternant avec les espaces 46 précités, qui sont des espaces de passage de gaz. Le distributeur définit également un canal périphérique 50, délimité par la bordure 35 et la jupe 36 de la couronne 30 et communiquant avec l'ensemble des espaces 49. Selon l'invention, comme illustré à la Figure 2, les performances d'un 25 distributeur comme celui de la Figure 1 sont améliorées par le rajout de brise-jets. Dans chaque espace de collection de liquide 49 est fixé un brise-jets 50 orienté substantiellement horizontalement, couvrant de préférence toute la surface de l'espace, de sorte que tout jet de liquide arrivant d'au-dessus du distributeur heurte contre le brise-jets 50, dans un sens perpendiculaire à la surface du brise- jets 50. Le jet est ainsi arrêté et le liquide traverse au moins une partie de la tôle dans un sens horizontal. En usage normal, le niveau de liquide 53 qui se collecte dans l'espace 49 est au-dessus des brise-jets 50. Comme l'on voit aux différentes Figures, le brise-jets peut prendre la forme d'une plaque de métal déployé (Figure 3), de tôles percées superposées (mais à trous non alignés) avec un espace (Figure 4), ou de la paille métallique posée sur une grille (Figure 5) ou un corps de garnissage (Figure 6). Les garnissages peuvent être en vrac, retenus par une enceinte perméable ou les garnissages peuvent être structurés, de préférence de forme ondulé-croisé, orientés de sorte que le liquide arrive sur la surface ondulée de la première lamelle de garnissage, comme illustrés. Pour améliorer les performances, il est possible de doubler le système, les tôles étant liées par des points de soudure, comme illustré à la Figure 7. Revendications1 Distributeur de fluides pour colonne d'échange de chaleur et de matière, notamment à garnissage, comprenant une couronne périphérique ( 30) , une série de parois verticales ( 39) fixées à la couronne à chaque extrémité et s'étendant parallèlement entre elles; des moyens d'obturation étanche (18, 19) délimitant entre les parois verticales des espaces alternés ( 17, 49) de passage de gaz et de passage de liquide; des moyens (40) permettant l'évacuation, vers le haut ,du gaz contenu dans les espaces de passage de gaz ( 17) ; et un fond perforé ( 38) disposé à la base de chaque espace de collection de liquide ( 49) et relié à joint étanche à la ou à chaque paroi verticale adjacente et à la couronne caractérisé en ce qu'il comprend dans au moins une espace de passage de liquide des moyens (50) pour absorber l'énergie d'un liquide tombant dans l'espace de collection de liquide, ces moyens étant reliés aux parois verticales et/ou à la couronne. 2. Distributeur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide (50) s'étendent sur toute la surface de l'espace de collection de liquide. 3. Distributeur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide (50) sont disposés à mi-hauteur des parois latérales. 4. Distributeur suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide (50) comprennent une onde ayant une direction générale principale d'ondulation , et comprenant un ensemble de jambes d'onde reliées alternativement par un sommet d'onde et par une base d'onde . 5 Distributeur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les jambes d'onde, les sommets et les bases d'onde forment, en section transversale par rapport à la direction principale d'ondulation, des segments rectilignes ou courbes, les sommets et les bases étant parallèles entre eux.6. Distributeur suivant l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens pour absorber l'énergie d'un liquide (50) sont constitués par des garnissages structurés ou en vrac. 7 Distributeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (50) pour absorber l'énergie d'un liquide sont constitués par au moins une plaque en métal déployé. 8. Distributeur suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens (50) pour absorber l'énergie d'un liquide sont constitués par une pluralité de tôles perforées superposées, de sorte que les perforations d'une tôle sont décalées horizontalement par rapport à celles de la tôles en-dessous. 9. .Colonne d'échange de chaleur et de matière comprenant au moins un distributeur conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.