Installation de traitement de fluide et utilisation d'une telle installation pour le traitement d'un gaz par adsorption

La présente invention concerne les installations de traitement de fluide au moyen d'un matériau particulaire comprenant au moins une portion dans laquelle le trajet de fluide est contraint de subir une déviation d'au moins 45° entre une première direction et une deuxième direction, la portion de modification de trajet comprend un distributeur comportant, en série dans la deuxième direction, une première zone avec des premiers passages de distribution et une deuxième zone, espacée de la première zone, avec des passages de diffusion..

Il est connu, que lorsqu'on veut répartir un fluide de façon homogène à travers une surface perméable au fluide, on utilise un système faisant partiellement obstacle à la libre circulation de ce fluide. Les pertes de charge ainsi créées permettent une bonne distribution du fluide sur ladite surface, indépendamment des modalités de la circulation amont du fluide. Un exemple simple est celui d'un tube perforé. Pour obtenir une distribution homogène du fluide, il convient que la perte de charge à travers les perforations soit égale à plusieurs fois l'énergie cinétique du fluide à l'entrée de la zone de perforations, ce qui impose la création de micro-perforations très nombreuses ou l'utilisation de matériaux poreux dont les coûts à l'échelle industrielle sont prohibitifs et présentent, en association avec un matériau de traitement de fluide de type particulaire, par exemple un adsorbant, des risques importants de bouchage.

La présente invention a pour objet de proposer un agencement d'installation de traitement de fluide avec distribution optimisée de fluide entre un premier volume où le fluide circule selon une première direction et un second volume où il circule dans une autre direction, typiquement perpendiculaire à la première, avec un minimum de volume mort et en réduisant les risques de bouchage même en présence de matériau de traitement constitué de particules fines. Pour ce faire, selon une caractéristique de l'invention, les premiers passages ont une section totale n'excédant pas 20%, typiquement inférieure à 10%, avantageusement n'excédant pas 5%, de la surface du distributeur et les deuxièmes passages ont une section totale supérieure à 40%, typiquement

supérieure à 60%, avantageusement supérieure à 70% de la surface totale du distributeur

Selon des caractéristiques particulières de l'invention :

- l'installation ne comprend qu'un seul distributeur - la première zone est formée par une tôle perforée

- la deuxième zone est formée par un tamis à maille fine

- la deuxième zone forme une paroi de rétention d'un matériau particulaire de traitement de fluide.

Par surface du distributeur, on entend la surface développée du corps géométrique simple (cylindre, cône, plan) représentant le plus étroitement possible l'interface de distribution entre l'amont et l'aval du distributeur.

La présente invention concerne également l'utilisation d'une telle installation pour le traitement d'un gaz par séparation par adsorption à variation de pression et / ou de température, notamment pour la production d'un gaz à partir d'un mélange gazeux contenant ce gaz.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante de mode de réalisation donné à titre il lustrât if, faite en relation avec le dessin annexé sur lequel :

- la figure unique représente schématiquement en perspective et en fantôme deux modes de réalisation d'une installation selon l'invention.

Sur la figure unique, on a représenté de façon schématique une portion d'une installation de traitement de fluide opérant par passage de ce fluide radialement au travers d'un volume annulaire 1 comprenant au moins un matériau particulaire adsorbant contenu entre deux parois perforées concentriques 2 et 3, l'ensemble étant disposé dans une virole périphérique également concentrique 4.

Conformément à un aspect de l'invention, la portion de distributeur entre le flux de fluide d'entrée I, typiquement coaxial aux parois 1 , 2 et 3, et renvoyant ce fluide radialement, suivant la direction O, au travers du volume d'adsorbant 1 , comprend un tube central 5 muni de perforations 6 et maintenu écarté de la grille intérieure 3 par des entretoises longitudinales 7 (haut de la figure) ou hélicoïdales 8 (bas de la figure) rapportées, par exemple par brassage sur la paroi externe du tube 5.

Selon une caractéristique de l'invention, les perforations 6 du tube 5 sont dimensionnées pour constituer des passages de distribution, c'est à dire avec une

section de passage réduite par rapport à la surface de la paroi du tube 5 et provoquant une forte perte de charge, alors que les passages de la grille 3 sont dimensionnés pour former des passages de diffusion, c'est à dire offrant une section de passage importante par rapport à la surface développée de l'interface tube / grille et provoquant de ce fait une très faible perte de charge. Plus spécifiquement, les orifices 6 sont des orifices calibrés en forme de trous ou de fentes de dimensions moyennes, régulièrement répartis en petit nombre sur la surface du tube 5, alors que la grille 3, réalisée en mailles fines, en métal ou en toile, offre une section de passage importante avec des passages nombreux répartis sur toute la surface de la grille.

Selon une caractéristique de l'invention, les ratios de surfaces de passages entre les deuxièmes passages et les premiers passages sont supérieurs à 2, typiquement supérieurs à 5, avantageusement supérieurs à 10. Plus spécifiquement les premiers passages ou orifices 6 ont une section totale n'excédant pas 20%, typiquement n'excédant pas 5%, de la surface de la paroi du tube 5, alors que les passages de la grille 3 représentent une section de passage supérieure à 40%, typiquement supérieure à 60%, avantageusement supérieure à 80%, de la surface de la grille.

On comprendra que, dans l'application avec traitement du fluide par passage dans au moins un matériau particulaire contenu entre les grilles 2 et 3, l'importante surface de passage offerte par la grille 3 rend cette dernière relativement insensible aux risques de bouchage par les particules du matériau adsorbant 1.

La présente invention trouve une application préférentielle dans le traitement de gaz par adsorption à variation de pression ou variation de température dans des adsorbeurs à circulation radiale de gaz dans au moins une masse d'adsorbant comprenant au moins un composant susceptible d'adsorber un des constituants du mélange gazeux, typiquement une zéolite, un tamis carboné, un gel de silice ou de l'alumine, pour la production de gaz ou l'épuration de mélange gazeux avant traitement ultérieur.

Bien que l'invention ait été décrite en relation avec des modes de réalisation particuliers, elle ne s'en trouve pas limitée mais est susceptible de modifications et de variantes qui apparaîtront à l'homme du métier dans le cadre des revendications ci-après.