Brevet FR3130645A1 — publié le 20230623

L’invention concerne un distributeur de fluide comprenant au moins un élément de distribution, chaque élément de distribution possédant un conduit d’admission (70) pour l’introduction d’un fluide. En outre, chaque élément de distribution comprend un dispositif de répartition du fluide (73), la section du dispositif de répartition du fluide (73) étant ouverte. De plus, sa section de sortie est positionnée verticalement en dessous de sa section d’entrée et l’angle de rotation formé entre la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide (73) et sa section de sortie, dans le plan (x,y), est compris entre 45° et 200°. L’invention concerne aussi un procédé de distribution. Figure 5 à publier Distributeur de fluide avec un dispositif de répartition du fluide L’invention concerne le domaine des distributeurs de fluide afin de répartir ce fluide de manière homogène dans l’espace. Les distributeurs de fluide sont connus depuis de très nombreuses années. Ils sont notamment utilisés dans les différents réacteurs de raffinage et de conversion du domaine pétrolier, pour la mise en contact de réactifs par exemple. Ils sont également utilisés dans de nombreux domaines pour différentes applications, notamment dans des adsorbeurs, des tours de refroidissement, des colonnes de distillation et les équipements où la distribution de liquide est nécessaire, comme pour les garnissages au sein de colonnes de mise en contact gaz/liquide. La demande de brevet US2004/020238 illustre des distributeurs de liquide dans une colonne de séparation liquide/vapeur. Dans ces distributeurs, le liquide est acheminé par une conduite centrale d’admission selon un flux descendant de liquide. Il est ensuite réparti dans une pluralité d’éléments de distribution comprenant chacun un conduit vertical et un disque positionné à l’extrémité inférieure du conduit vertical. Ce disque comprend une pluralité d’orifices permettant la distribution du liquide dans la colonne. Un garnissage est positionné en aval du distributeur de liquide. Dans ce type de distributeur, le flux de liquide est quasiment unidirectionnel (vertical), ce qui ne favorise pas la distribution. De plus, l’ensemble des disques perforés représente quasiment la surface totale de la section de la colonne. On connait également les distributeurs d’entrée de réacteurs, comme dans les demandes de brevet US4938422 et US6669915. Ces distributeurs permettent de distribuer le fluide arrivant par le haut et ayant un flux descendant dans le réacteur. La illustre un distributeur selon la demande de brevet US4938422. Le distributeur comprend une plaque perforée supérieure 1 par lequel arrive le fluide et un conduit qui achemine le fluide vers plusieurs niveaux de répartition 2, les niveaux de répartition 2 étant positionnés verticalement les uns au-dessus des autres. Sur la figure, sept niveaux de répartition sont représentés. Chaque niveau de répartition 2 permet une distribution partielle du fluide. Chaque niveau de répartition 2 comprend une multitude d’orifices 3 régulièrement répartis sur la circonférence de manière à distribuer le fluide régulièrement sur la circonférence. Ce distributeur ne permet pas une bonne distribution dans tout l’espace car le fluide a essentiellement une direction radiale en sortie des orifices 3 et ensuite une direction essentiellement verticale par effet de la gravité. Ainsi, le problème technique de l’invention consiste à améliorer l’efficacité et l’homogénéité de répartition du fluide en aval du distributeur tout en limitant le nombre d’éléments de distribution (et donc la surface d’emprise de ces éléments de distribution). Dans le cadre de recherche sur des systèmes de séparation gaz/liquide pour des réacteurs à lit fluidisé triphasique afin d’améliorer la séparation entre le liquide et le gaz et éviter les phénomènes de moussage, la demanderesse a découvert, de manière surprenante, qu’une des solutions développées pour les systèmes de séparation permet une répartition homogène du fluide tout autour du système. De ce fait, cette solution constitue un nouveau distributeur apte à générer une répartition homogène du fluide. Ce type de distributeur peut notamment être utilisé dans des réacteurs, des adsorbeurs, des tours de refroidissement, des colonnes de distillation ou tout autre équipement où une distribution homogène de fluide est nécessaire, comme en amont d’un garnissage, qu’il soit structuré ou en vrac, d’un plateau, etc. La présente invention consiste ainsi à améliorer la distribution de fluide. Pour se faire, l’invention concerne un distributeur de fluide comprenant un ou plusieurs éléments de distribution (fonctionnant en parallèle), chaque élément de distribution possédant un conduit (individuel) d’admission pour l’introduction d’un fluide dans le distributeur de fluide, D étant le diamètre du conduit d’admission. De plus, chaque élément de distribution comprend un dispositif de répartition du fluide positionné en aval (dans le sens de circulation du fluide dans le distributeur) du conduit d’admission. La section du dispositif de répartition du fluide est ouverte pour permettre au fluide de s’échapper sur les côtés ouverts de la section ouverte. En outre, la section de sortie du dispositif de répartition du fluide est positionnée verticalement en dessous de la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide pour acheminer le fluide principalement par effet centrifuge et additionnellement sous l’effet de la gravité appliquée à celui-ci, et l’angle de rotation formé entre la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide et la section de sortie du dispositif de répartition du fluide, dans le plan (x,y) (qui est un plan horizontal), étant compris entre 45° et 200°, de préférence entre 90° et 180°. L’invention concerne aussi un procédé de distribution à l’aide du distributeur de fluide. L’invention concerne un distributeur de fluide comprenant au moins un élément de distribution, chaque élément de distribution possédant un conduit d’admission pour l’introduction d’un fluide dans le distributeur de fluide, D étant le diamètre du conduit d’admission. De plus, chaque élément de distribution comprend un dispositif de répartition du fluide, le dispositif de répartition du fluide étant positionné en aval du conduit d’admission, la section du dispositif de répartition du fluide étant ouverte, la section de sortie du dispositif de répartition du fluide étant positionnée verticalement en dessous de la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide et l’angle de rotation formé entre la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide et la section de sortie du dispositif de répartition du fluide, dans un plan horizontal, étant compris entre 45° et 200°, de préférence entre 90° et 180°. Avantageusement, le dispositif de répartition du fluide comprend au moins un déflecteur et/ou au moins une fente. Selon une mise en œuvre préférée de l’invention, la section du dispositif de répartition du fluide est ouverte selon un angle d’ouverture compris entre 60° et 179°, de préférence entre 90° et 150° et de manière encore préférée entre 90° et 130°. Selon une configuration de l’invention, le distributeur de fluide est configuré pour comprendre un fluide comprenant un liquide, un mélange liquide-gaz, un mélange liquide–particules solides, un mélange gaz–particules solides ou un mélange liquide–gaz–particules solides. Selon une variante de l’invention, la section de sortie du dispositif de répartition du fluide a un profil elliptique convexe ou un profil plat. Selon un mode de réalisation de l’invention, chaque élément de distribution comprend au moins un coude, le coude étant de préférence fixé d’une part au conduit d’admission et d’autre part au dispositif de répartition du fluide. Ainsi, le coude est positionné à la sortie du conduit d’admission et fixé à lui. Le dispositif de répartition du fluide est fixé à l’autre extrémité du coude. En d’autres termes, le coude sert de liaison mécanique et fluidique entre le conduit d’admission et le dispositif de répartition du fluide. De préférence, chaque élément de distribution comprend une succession d’au moins deux coudes positionnée et fixée entre le conduit d’admission d’une part et le dispositif de répartition du fluide d’autre part, deux coudes successifs de la succession étant situés dans deux plans sécants et non coplanaires, l’angle formé par lesdits deux coudes successifs étant compris entre 1° et 135°, de préférence entre 10° et 110°, et de manière préférée entre 30° et 100°, l’un desdits deux coudes successifs étant situé dans le plan (zy) défini par l’axe z sensiblement vertical, et un axe y appartenant au plan (xy) perpendiculaire à l’axe z, l’axe de ce coude étant défini par un premier angle d’orientation α par rapport à l’axe vertical z compris entre 45° et 315°, de préférence entre 60° et 300°, et de manière préférée entre 80° et 200° lesdits deux coudes successifs étant séparés d’une distance D1 comprise entre D/2 et 4D, et préférentiellement comprise entre D/2 et 2D. Selon une variante de l’invention, l’autre desdits deux coudes successifs forme un angle avec le plan (zy), compris entre 1° et 90°, de préférence entre 1° et 45° et de manière encore préférée entre 1° et 20°. Préférentiellement, la succession d’au moins deux coudes est fixée à la sortie du conduit d’admission et le dispositif de répartition du fluide est positionné à l’extrémité de sortie du dernier coude de ladite succession d’au moins deux coudes. De manière avantageuse, chaque conduit d’admission est vertical et de préférence configuré pour recevoir un fluide arrivant par haut, chaque conduit d’admission étant suivi d’une succession de deux coudes, le premier coude étant celui situé dans le plan (zy) et le dispositif de répartition du fluide étant positionné à la sortie du deuxième coude de la succession de deux coudes. Alternativement, chaque conduit d’admission est horizontal et suivi d’un premier coude dans le plan (zy) puis d’un deuxième coude dans un plan sécant et non coplanaire avec le plan (zy), le dispositif de répartition du fluide étant positionné à la sortie du deuxième coude. L’invention concerne aussi un procédé de distribution de fluide comprenant un distributeur de fluide tel que décrit précédemment, dans lequel on injecte un fluide dans le conduit d’admission et dans lequel on distribue le fluide par le dispositif de répartition du fluide, le fluide comprenant un liquide, un mélange gaz-liquide, un mélange liquide-particules solides, un mélange gaz-particules solides ou un mélange liquide-gaz-particules solides. D'autres caractéristiques et avantages du dispositif de distribution et du procédé selon l'invention, apparaîtront à la lecture de la description ci-après d'exemples non limitatifs de réalisations, en se référant aux figures annexées et décrites ci-après. Liste des figures [Fig 1] La (déjà décrite) représente un distributeur d’entrée de réacteur selon l’art antérieur. [Fig 2] La représente un élément de distribution de fluide comportant une succession de deux coudes d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 3] La représente un élément de distribution comportant un dispositif de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 4] La représente un exemple de dispositif de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 5] La représente différentes variantes de dispositifs de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 6] La représente la section d’entrée du dispositif de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 7] La représente un premier exemple de section de sortie, semi-elliptique inversée, du dispositif de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 8] La représente un deuxième exemple de section de sortie, plate, du dispositif de répartition du fluide d’un distributeur de fluide selon l’invention. [Fig 9] La représente deux exemples d’éléments de distribution avec un conduit d’admission à l’axe horizontal dans un réacteur. [Fig 10] La représente deux exemples d’éléments de distribution avec un conduit d’admission à l’axe vertical et avec le fluide arrivant par le haut dans un réacteur. [Fig 11] La représente deux exemples d’éléments de distribution avec un conduit d’admission à l’axe vertical et avec le fluide arrivant par le bas dans un réacteur. [Fig 12] La montre la qualité de la distribution homogène d’un liquide par le dispositif de répartition du fluide d’un élément de distribution du distributeur de fluide selon l’invention. Distributeur de fluide comprenant au moins un élément de distribution, chaque élément de distribution possédant un conduit d’admission (70) pour l’introduction d’un fluide dans le distributeur de fluide, D étant le diamètre du conduit d’admission (70), caractérisé en ce que chaque élément de distribution comprend un dispositif de répartition du fluide (73), le dispositif de répartition du fluide (73) étant positionné en aval du conduit d’admission (70), la section du dispositif de répartition du fluide (73) étant ouverte, la section de sortie (75) du dispositif de répartition du fluide (73) étant positionnée verticalement en dessous de la section d’entrée (Se) du dispositif de répartition du fluide (73) et l’angle de rotation formé (ϒ) entre la section d’entrée (Se) du dispositif de répartition du fluide (73) et la section de sortie (75) du dispositif de répartition du fluide (73), dans un plan horizontal (x,y), étant compris entre 45° et 200°, de préférence entre 90° et 180°. Distributeur de fluide selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de répartition du fluide (73) comprend au moins un déflecteur (78) et/ou au moins une fente (79). Distributeur de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la section du dispositif de répartition du fluide (73) est ouverte sur un angle d’ouverture (ω) compris entre 60° et 179°, de préférence entre 90° et 150° et de manière encore préférée entre 90° et 130°. Distributeur de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le distributeur de fluide comprend le fluide, le fluide comprenant un liquide, un mélange liquide-gaz, un mélange liquide – particules solides, un mélange gaz – particules solides ou un mélange liquide – gaz – particules solides. Distributeur de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la section de sortie (75) du dispositif de répartition du fluide (73) a un profil elliptique convexe ou un profil plat. Distributeur de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel chaque élément de distribution comprend au moins un coude (71), le coude étant fixé d’une part au conduit d’admission et d’autre part au dispositif de répartition du fluide. Distributeur de fluide selon la revendication 6, dans lequel chaque élément de distribution comprend une succession d’au moins deux coudes (71, 72) positionnée et fixée entre le conduit d’admission d’une part et le dispositif de répartition du fluide d’autre part, deux coudes successifs de la succession étant situés dans deux plans sécants et non coplanaires, l’angle formé par lesdits deux coudes successifs étant compris entre 1° et 135°, de préférence entre 10° et 110°, et de manière préférée entre 30° et 100°, l’un desdits deux coudes successifs étant situé dans le plan (zy) défini par l’axe z sensiblement vertical, et un axe y appartenant au plan (xy) perpendiculaire à l’axe z, l’axe de ce coude étant défini par un premier angle d’orientation α par rapport à l’axe vertical z compris entre 45 et 315°, de préférence entre 60° et 300°, et de manière préférée entre 80° et 200° lesdits deux coudes successifs étant séparés d’une distance D1 comprise entre D/2 et 4D, et préférentiellement comprise entre D/2 et 2D. Distributeur de fluide selon la revendication 7, dans lequel l’autre desdits deux coudes successifs forme un angle avec le plan (zy), compris entre 1 et 90°, de préférence entre 1 et 45° et de manière encore préférée entre 1 et 20°. Distributeur de fluide selon l’une des revendication 7 ou 8, dans lequel la succession d’au moins deux coudes (71, 72) est fixée à la sortie du conduit d’admission (70) et le dispositif de répartition du fluide (73) est positionné à l’extrémité de sortie du dernier coude de ladite succession d’au moins deux coudes (71, 72). Distributeur de fluide selon la revendication 9, dans lequel chaque conduit d’admission (70) est vertical et de préférence configuré pour recevoir un fluide arrivant par haut, chaque conduit d’admission (70) étant suivi d’une succession de deux coudes (71, 72), le premier coude (71) étant celui situé dans le plan (zy) et le dispositif de répartition du fluide (73) étant positionné à la sortie du deuxième coude (72) de la succession de deux coudes (71, 72). Distributeur de fluide selon la revendication 10, dans lequel chaque conduit d’admission (70) est horizontal et suivi d’un premier coude (71) dans le plan (zy) puis d’un deuxième coude (72) dans un plan sécant et non coplanaire avec le plan (zy), le dispositif de répartition du fluide (73) étant positionné à la sortie du deuxième coude (72). Procédé de distribution de fluide comprenant un distributeur de fluide selon l’une des revendications précédentes, dans lequel on injecte un fluide dans le conduit d’admission (70) et dans lequel on distribue le fluide par le dispositif de répartition du fluide (73), le fluide comprenant un liquide, un mélange gaz-liquide, un mélange liquide-particules solides, un mélange gaz-particules solides ou un mélange liquide-gaz-particules solides.