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"PROCEDE PERFECTIONNE POUR LA SEPARATION ET LA RECUPERATION DE GAZ ET VAPEURS PAR
LES ABSORBANTS SOLIDES & APPAREILS POUR LE REALISER
Un procédé usuel de récupération degaz ou vapeurs consiste à faire circuler alternativement le gaz à traiter et de la vapeur d'eau surchauffée ou non, dans des appareils spéciaux appelés "absorbeurs" ou 'filtres d'absorption", renfermant des matières absorbantes solides, notamment du charbon absorbant.
En premier lieu, le mélange gazeux à traiter est admis dans le filtre et la matière absorbante se sature du produit volatil, gaz ou vapeur, objet de la récupération. Sette opération est dénommée "période d'absorption".
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Dès que la saturation est suffisante, on arrête la cir- culation du gaz à traiter et on isole l'absorbeur.
On échauffe alors la masse absorbante jusqu'à la distil- lation du produit absorbé.- Cette distillation est aidée ou provoquée par l'introduction dans le même appareil absorbeur;- de vapeur d'eau surchauffée ou non, - cette vapeur déplace les gaz ou vapeurs préalab lement retenus par la matière absorbante.
La vapeur introduite dans le filtre se condense tout d'abord en échauffant la masse absorbante qui s'imprègne de l'eau ainsi formée et devient humide'?- La matière absorbante s'humidifie également par la vapeur d'eau qui sert à déplacer le produit volatil précédemment absorbe. Or, il est généra- lement nécessaire de sécher aussi parfaitement que possible ladite masse absorbante avant de pouvoir l'utiliser à une nouvelle absorption, c'est-à-dire, pour la "régénérer".
Ce séchage de la masse absorbante peut être effectué suivant des procédés connus par de la vapeur d'eau surchauffée ou par de l'air chaud. Le gaz, déjà traité dans un autre absorbeur, puis chauffé, peut être également utilisé,- De toutes façons, cependant, le séchage de la masse absorbante est une opération coûteuse consommant, dans le cas de la vapeur d'eau, une grande quantité de calories, car seules les calories de surchauffe de cette vapeur sont utilisables pour le séchage, à l'exclusion des calories de chaleur latente.
Il est donc avantageux de réduire ..au minimum la quantité de vapeur d'eau condensée pour l'échauffement du charbon.
Divers procédés ont été proposés pour arriver à ce but en réalisant le chauffage préalable de l'absorbant au- dessus de 100 avant toute injection de vapeur, ce qui diminue la condensation ultérieure 'de vapeur dans ledit absorbant.
On connaît, notamment, des procédés où un faisceau
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tubulaire pouvant être chauffa à la vapeur est noyé dans là masse absorbante, etc... La matière absorbante peut aussi être échauffée de la même manière à l'aide de gaz chauds, etc...
Mais la conductibilité thermique des absorbants géné- ralement utilisés est faible et la transmission de la chaleur provenant du faisceau tubulaire est très lente, aussi l'échauf- fement par "conduction thermique" est peu efficace. Il est, de plus, inégal, car l'absorbant qui se trouve éloigné des parois chauffantes est beaucoup moins chaud que celui qui *est en contact avec lesdites parois, ceci peut avoir l'inconvé- nient de provoquer un "craking" des produits absorbés dans l'absorbant même s'il est nécessaire de porter celui-ci à trop haute température.
De plus, l'emploi de serpentins ou de tubulaires, noyés dans la masse absorbante, présente de nombreux inconvé- nients : réparations difficiles, usure mécanique de l'absor- bant par le mouvement de dilatation des serpentins, etc,.';
La présente invention consiste à réaliser l'échauffement préalable de la masse absorbante contenue dans les filtres, non par "conduction thermique", mais par "convection thermique" et à l'aide de courants gazeux circulant artificiellement dans la masse absorbante pour véhiculer les calories provenant de surfaces chauffantes.
Ces surfaces chauffantes peuvent être constituées par les propres parois de l'absorbeur qui sera alors à double enveloppe, ou bien encore par des serpentins de vapeurs, des résistances électriques, etc... judicieusement disposés sur le parcours des gaz en circulation fermée.
Les mouvements de convection de gaz ou de circulation en circuit fermé peuvent être provoqués de toute manière appropriée : ventilateur, exhausteur, injecteur de gaz, injecteur de vapeur.
Un des modes préconisés de l'invention consiste en l'em-
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ploi d'injecteurs de vapeur dont la simplicité mécanique est un grand avantage ; peut également utiliser avec un meilleur rendement la turbine accouplée directement sur un ventila- teur, etc...
Il est à noter que, d'après l'invention, il n'est intro- duit dans le circuit de convection des gaz aucun gaz étranger, . chaud ou froid (à part la vapeur); ces gaz auraient, en effet, pour action nuisible de diluer les vapeurs du produit à dis- tiller de l'absorbant et, par conséquent, de rendre difficile leur condensation et d'en augmenter les pertes. La vapeur d'eau ne présente pas cet inconvénient et peut 6tre employée comme fluide d'injection parce qu'elle peut ensuite être condensée en même temps que les produits distillés de l'ab- sorbant.
En se basant sur les principes généraux exposés ci-dessus, il est possible de réaliser divers appareils répondant à chaque emploi particulier envisagé.
Les dessins ci-annexés représentent trois types d'appa- reils établis suivant l'invention, mais il est bien évident que d'autres types d'appareils peuvent être proposés sans sortir du cadre de l'invention s'ils utilisent les principes généraux sus-mentionnés.
Les fig. 1 et 2 représentent un absorbeur où l'entrée et la sortie du gaz se font sur chacun des fonds supérieurs et inférieurs de l'appareil.
Les fig. 3 et 4 représentent un absorbeur où l'entrée et ' la sortie du gaz se font latéralement.
Les fig. 5 et 6 représentent un absorbeur où l'entrée et la sortie du gaz se font par le .couvercle supérieur de l'ap- pareil.
Pour chaque appareil, les mêmes lettres se rapportent aux mêmes éléments de la coupe et du plan.
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Les fig. 1 et 2 montrent un absorbeur à entrées de gaz en prolongement vertical, bien adapté par conséquent à une ins- tallaion où les absorbeurs sont suffisamment surélevés au- dessus du sol sur un plancher, au premier étage, par exemple.
Le nouvel appareil, filtre ou absorbeur, est constitué par un récipient A cylindrique de préférence, étanche aux gaz ou à la vapeur, destiné à contenir la matière absorbante.
Cette matière est disposée sur une grille B formant faux fond, La matière absorbante ne se trouve pas en contact direct avec la paroi du récipient A; elle est retenue à une certaine distance de cette paroi par une enveloppe en tôle mince C, de même forme que ledit récipient A.
L'enveloppe C s'arrête à sa partie supérieure à la grille B1, elle laisse donc en communication la capacité intérieure dans laquelle est emmagasinée la matière absorbante et l'es- pace annulaire compris entre l'enveloppe C et le récipient A.
A sa partie inférieure, l'enveloppe C se raccorde sur une sorte de gouttière .0. dans laquelle vient déboucher un certain nombre de conduits d se raccordant sur le c8ne D d'un injecteur à vapeur réglable de l'extérieur par un volant à aiguille U, l'ouverture du cône D peut être obturée par une soupape S manoeuvrable de l'extérieur par le volant V.
Le récipient A est entouré d'une enveloppe q calorifugée pourvue de tubulures K et L pour l'introduction et l'évacua- tion d'un produit calorifique quelconque, qui consistera, généralement, en fumées chaudes provenant d'un foyer de combustion.
L'absorbeur proprement dit A est complété à sa partie supérieure, par un couvercle trou d'homme G, pourvu d'une tubulure H d'entrée de gaz ou de vapeur, et à sa partie infé- rieure par une tubulure H1 destinée à la sortie du gaz, por- tant elle-même une tubulure h1 pour la sortie de vapeur ou de
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condensation.
Enfin, sur la gouttière c est branché un tuyau p dont l'extrémité débouche dans un petit récipient P, fixé sur le fond inférieur du récipient A et en communication avec celui- ci ; ce petit récipient P contient de l'eau et constitue un plongeur de purge automatique des condensations qui peuvent se réunir dans la gouttière.
Le fonctionnement du nouvel appareil est le suivant :
La matière absorbante étant en place, le gaz à traiter admis par la tubulure H circule par exemple de haut en bas dans l'appareil et s'échappe par la tubu lure H1, après avoir traversé la matière absorbante. Pendant cette circulation du gaz, il faut avoir soin de fermer la soupape S.- Lorsque la matière absorbante est suffisamment saturée du produit à récupérer, on arrête le passage du gaz à traiter.
On introduit alors le fluide calorifique par les tubu- lures K dans l'espace annulaire compris entre l'enveloppe q et la paroi du récipient A. Ce fluide s'échappe par les tubu- lures L et la paroi du récipient A s'échauffe progressivement.
Il est intéressant de remarquer qu'il est possible de commencer le chauffage de l'absorbeur avant d'arrêter la circulation interne du gaz a traiter, car la matière absorban- te n'étant pas en contact direct avec la paroi du récipient A, ne subit pas d'échauffement appréciable, en tout cas nui- sible à l'absorption.
La paroi du récipient ayant été portée à la température désirée, par exemple 250 centigrades, pn admet de la vapeur sous pression surchauffée ou non dans l'injecteur j et on ouvre aussitôt la soupape S.
La vapeur injectée en jentraîne avec elle, par sa force vive, le gaz aspiré sous la grille B et le refoule par les conduits d dans l'espace annulaire compris entre le
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récipientA.& l'enveloppe intérieure C. Ce mélange d'une forte proportion de gaz et d'un peu de vapeur se surchauffe au contact ae la paroi A et parcourt ensuite de haut en bas l'intérieur de l'appareil où il se trouve en contact avec la matière absorbante, il arrive enfin, ayant cédé ses calories cette matière, sous la grille B, puis il est aspiré'de nou- veau par l'injecteur de surchauffe et ainsi de suite.
On conçoit qu'on réalise ainsi une convection parfaite entre les parois chaudes du récipient A et la masse absorbante ; cette dernière s'échauffant rapidement sans s'humidifier sensib lementi car la quantité de vapeur à injecter est exces- sivement faible, environ l/20ème du gaz mis en mouvement par l'injecteur j si la pression de la vapeur est suffisante.
Une partie du mélange gaz et vapeur d'eau en excès, ' ainsi que les vapeurs provenant d'un commencement de distil- lation du produit absorbé, s'échappent par la tubulure h1 qui est, à ce moment, mise en communication avec un conden- seur réfrigérant pour recueillir le produit distillé'.
La matière absorbante atteint rapidement la température de 100 ou plus, tout en restant suffisamment sèche.
On peut alors injecter directement par l'ouverture H de la vapeur d'eau surchauffée destinée au déplacement du corps absorbé et au séchage.. de la masse absorbante légèrement hu- mide.-,Mais on peut aussi admettre,l'excès nécessaire de va- peur d'eau surchauffée ou non pas l'injecteur j que l'on ouvrira en grand, on bénéficiera ainsi des calories cédées par l'enveloppe A, si bien qu'il devient inutile de sur- chauffer la vapeur, la paroi A jouant, dans une certaine mesure, le rôle de surchauffeur de "gaz et vapeur".
La construction et l'agencement du nouvel appareil permet donc de supprimer l'emploi de tout sur chauffeur de vapeur.
Lorsque la matière absorbante a abandonné le produit
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à récupérer et qu'elle se trouve suffisamment séchée par l'injection de vapeur surchauffée en H ou simplement par la circulation par l'injecteur j demélange vapeur et gaz surchauf- fé, on supprime les entrées de vapeur, on ferme la soupape S et on rétablit la circulation du gaz à traiter entrant par H, sortant par H1.
Le gaz traverse la matière absorbante en la séchant et en la refroidissant.
On pourrait aussi faire circuler de l'air ou des gaz déjà traités à travers la masse absorbante'.
Si on désire parfaire l'opération de séchage, on pourra avec avantage chauffer les gaz avant leur introduction dans l'absorbeur. L'opération de séchage une fois terminée, on pourra refroidir la masse absorbante par une circulation d'air ou de gaz traité et -.froid. Pendant cette dernière opé- ration, on arrêtera le passage du fluide calorifique dans la double enveloppe et on pourra le remplacer par une circu- lation d'eau froide.
Les fig. 3 et 4 représentent un absorbeur à entrée et sor- tie de gaz latérales.
Un tel absorbeur présente l'avantage de pouvoir être disposé à même le sol, sans qu'il soit nécessaire de le suré- lever, ou de creuser une fosse en-dessous de lui.
Le nouvel appareil, filtre ou absorbeur, est constitué par un récipient A,cylindrique de préférence, étanche au gaz ou à la vapeur, destiné à contenir la matière absorbante.
Cette matière absorbante est disposée sur une grille B formant faux fond.
La matière absorbante ne se trouve pas en contact direct avec la paroi du récipient.A; elle est retenue à une certaine distance de cette paroi par une enveloppe en tôle mince C, s'emboîtant en forme de cloche dans ledit récipient A.La cloche C repose sur la grille B, elle laisse donc en libre
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communication la capacité, intérieuredans laquelle est emma- gasinée la matière absorbante et l'espace annulaire compris entre l'enveloppe C et 'le Récipient A.- Cet espace annulaire est occupé par un serpentin à spires très rapprochées ou par plusieurs serpentins q dont les deux extrémités m et n sont en relation avec l'extérieur,
L'entrée du gaz se fait dans l'absorbeur par la vanne H qui débouche dans l'absorbeur au-dessus de la cloche C.
La sortie du gaz se fait par la vanne H1 qui est en relation avec l'intérieur de la cloche C.
Une vanne S permet l'ouverture ou la fermeture du cône D de l'injecteur de vapeur j réunissant les canalisations d'entrée et sortie du gaz.
Le récipient A est soigneusement calorifuge.
L'absorbeur porte à sa base une tubulure h1 pour la sortie de vapeurs ou condensations vers le condenseur réfri- gérant ; cette tubulure est également munie d'une vanne non figurée sur le dessin.
Le fonctionnement du nouvel appareil est le suivant :
La matière absorbante étant en place, le gaz à traiter est admis par la tubulure H et circule de haut en bas sur le-. serpentin q pour remonterensuite à travers la masseabsorbante et s'échapper par la tubulure H1, pendant cette circulation du gaz il faut avoir soin de fermer la vanne S formant by- pass.
Lorsque la matière absorbante est suffisamment saturée du produit à récupérer, on arrête le passage du gaz à traiter.
On introduit alors dans le serpentin q de la vapeur sous pression par m et on purge la condensation par.!!. Puise tout en maintenant la vanne S fermée, on injecte de la vapeur d'eau par j, cette vapeur refoule sur la cloche C et échauffe ladite cloche, ainsi que la paroi A en se condensant, la
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condensation s'écoule à la base de l'absorbeur sans mouiller la matière absorbante; on purge la condensation et le gaz déplacé par la vapeur par la tubulure hl en relation avec le condenseur réfrigérant.
Lorsque toutes les parties méta lliques de l'absorbeur sont ainsi portées à 100 , on ouvre la vanne S permettant la circulation des gaz à travers l'injecteur.- Il s'établit dès lors un courant gazeux parcourant l'absorbant de haut en bas, remontant à travers l'espace annulaire de la cloche et sur le serpentin pour retourner à l'injecteur, etc... 11 y a ainsi un transport très rapide des calories depuis le serpen- tin qui peut être à 160 ou 200 jusqu'au sein de la masse absorbante. Celle-ci atteint rapidement la température de 100 sans humidification sensible et commence à distiller le produit absorbé.
Une partie du mélange, gaz et vapeur d'eau, en excès, ainsi que les vapeurs provenant d'un commencement de distillation du produit absorbé, s'échappent par la tubu- lure hl, en communication avec le condenseur réfrigérant.
Pour accélérer l'opération de distillation, on peut injecter directement par la vanne t de la vapeur surchauffée ou non.
Mais on pourra se contenter d'injecter toute.la vapeur nécessaire par l'injecteur j sans autre emploi de vapeur di- recte; on bénéficiera ainsi des calories cédées par le ser- pentin q, si bien qu'il pourra être inutile de surchauffer la vapeur employée, le serpentin q jouant dans une certaine mesure le rôle de surchauffeur de "gaz et vapeur".
La construction et l'agencement du nouvel appareil permet donc de supprimer l'emploi de tout surchauffeur de vapeur.
Lorsque la matière absorbante a abandonné le produit à récupérer et qu'e lle se trouve suffisamment séchée par l'in- jection de vapeur surchauffée . en t, ou simplement par la
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circulation par l'injecteur du mélange vapeur et gaz surchauffé, on supprime les entrées de vapeur, on ferme la vanne S et on rétablit la circulation du gaz à traiter entrant par H et sortant par H1.Le gaz traverse la matière absorbante en la séchant et en la refroidissant.
On pourrait aussi, pour le séchage, faire' circuler de l'air ou des gaz déjà traités à travers la masse absorbante.
Si on désire parfaire l'opération de séchage on pourra pendant cette circulation d'air ou de gaz continuer le chauf- fage des serpentins à la vapeur, de cette façon le fluide de séchage pénétrera chaud sur ltabsorbant et pourra le sécher dans de bonnes conditions.
L'opération de séchage une fois terminée, on pourra refroidir la masse absorbante par une circulation d'air ou de gaz également, mais en refroidissant le serpentin q par un courant d'eau.
On pourra également continuer avec avantage*la circula- tion d'eau froide dans le serpentin pendant le passage du gaz à traiter pour l'absorption, si ce gaz était insuffisamment froid ou chargé d'humidité, le serpentin jouerait alors le rôle de condenseur réfrigérant séchant, par conséquent, ledit gaz et permettant une meilleure absorption des produits à récupérer.
Les fig. 5 et 6 représentent un absorbeur à entrée et sortie de gaz sur le fond supérieur de l'appareil.
Un. tel absorbeur "à deux compartiments" est spécialement ,-destiné à l'absorption de "gaz riches" s'échauffant sensible- ment par absorpt,ion, tels que certains gaz de pétrole à haute teneur en gazoline.
Le nouvel appareil, filtre ou absorbeur, est constitué par un récipient A, cylindrique de préférence, étanche au
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gaz eu 'alla vapeur, destiné à contenir la matière absorbante.
Cette matière absorbante est disposée sur une grille B,B1, formant faux fond, La matière absorbante ne se trouve pas en contact direct avec la paroi du récipient A; elle est répartie entre deux compartiments formés par deux cloches juxtaposées C et CI en tôle mince, d'une part dans le réci- pient A, et d'autre part dans le cylindre A1, ce dernier soudé au récipient A par sa base.
La cloche C repose sur la grille B.- La cloche¯ CI repose sur la grille BI.- Il y a donc libre circulation entre la capacité (1) intérieure de la cloche CI et l'espace annulaire entre la cloche C et le récipient A, en passant par l'espace annulaire de C1 à AI et l'intérieur de la cloche C, c'est-à- dire à travers la deuxième masse absorbante (2)7
Les espaces annulaires A, C et A1. CI, sont occupés respectivement par des serpentins q,q1, indépendants ou reliés entre eux, comme sur la figure. Les deux extrémités m et n des dits serpentins sont en relation avec l'extérieur.
L'entrée du gaz se fait dans l'absorbeur par la vanne H qui débouche au-dessus de la cloche C.
La sortie du gaz se fait par la vanne H1 qui est en relation avec l'intérieur de la cloche CI,
Une vanne S permet l'ouverture ou la fermeture du cône D de l'injecteur j réunissant les canalisations d'entrée et de sortie du gaz.
Le récipient A est soigneusement'calorifuge.
L'absorbeur porte à sa base une tubulure h pour la sortie de vapeurs ou condensations vers le condenseur réfri- gérant .
Une tubulureh2 que l'on peut faire déboucher dansun plongeur permet la purge des condensations qui peuvent couler de la première masse absorbante.
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On conçoit,d'après la description ci-dessus, que le fonctionnement de cet appareil et sa manoeuvre soient iden- tiques à ceux de l'appareil précédemment décrit.- La seule différence réside en ce fait que la masse absorbante est ré- partieen deux chambres (1) et (2) disposées en série ; par cet artifice, on se trouve.donc, pour l'absorption, dans les mêmes conditions que si la hauteur de la colonne absorbante était double de celle de l'àbsorbeur. Pour la régénération, au contraire, on a tous les avantages rencontrés dans les co- lonnes d'absorbants peu élevées : uniformité de chauffage, bon écoulement des condensations, etc... Mais le principal avantage du nouvel appareil réside .en la possibilité de trai- ter des "gaz riches" s'échauffant par absorption.
En effet, si le gaz sortant de la première masse absor- bante (1) est considérablement échauffé par absorption, il pourra être refroidi par le serpentin q1 et servir à une bonne absorption dans la deuxième. masse absorbante (2).
Si le gaz à traiter était d'une richesse telle qu'il s'échauffe aussi dans la deuxième masse absorbante, on pour- rait aisément prévoir, suivant le même principe un absorbeur à trois,quatre, etc... chambres d'absorption. Il suffirait pour cela d'employer une cloche triple, quadruple au lieu d'une cloche double; ces cloches s'emboitant dans autant de cylindres reliés au fond de l'absorbeur.
RESUMA
L'invention consiste en un procédé perfectionné pour la récupération de gaz ou de vapeurs au moyen de matières absor- bantes solides et notamment de charbon actif, caractérisé ,en ce que la régénération de la matière absorbante par la chaleur est effectuée en deux périodes distinctes.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.