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PROCEDE PERFECTIONNE POUR LA SEPARATION ET LA RECUPERATION DE GAZ ET VAPEURS PAR LES ABSORBANTS SOLIDES ET APPAREILS POUR LE
La présente invention a pour objet des modifications ou des perfectionnements apportés aux appareils décrits dans le brevet' belge N 334.718 du 17 Juin 1926.
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Les CO bra de per'eot.oznemeet permettent par leur agencement intérieur le traitement direct de gaz chauds dont ils assurent le refroidissement, de gaz riches, etc... Ils constituent un ensemble,une unité complète en elle-même, ne nécessitant pas l'emploi de surchauffeurs de vapeur, ni de serpentins noyés dans la masse du charbon comme les appareils usuels. Ils sont d'installation facile et tou-
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tes les pièces en sont accessibles pour des .réparations, con- trairement à ce qui existe par exemple, dans les absorbeurs à serpentins noyés dans le charbon.
Les dessins ci-annexés auxquels on se réfère dans la description qui va suivre représentent deux variantes d'ap- pareils réalisés conformément à l'invention.
La fig. 1 montre en coupe verticale suivant un diamètre un absorbeur muni d'un seul corps tubulaire dé réchauffage ou de refroidissement.
La fig. 2 est la vue de profil correspondante.
La fig. 3 en est le plan, le couvercle et la grille de l'appareil étant supposés enlevés.
La fig. 4 représente en coupe verticale suivant un dia- mètre un absorbeur muni de deux corps tubulaires, l'un central, l'autre annulaire.
La fig. 5 est la vue de profil correspondante.
La fig. 6 en est le plan, le couvercle et les grilles de l'appareil étant supposés enlevés.
Pour chaque appareil les mêmes lettres de référence ont été adoptées pour désigner les mêmes éléments.
L'absorbeur a un seul corps tubulaire, fig. 1 à 3, est particulièrement bien adapté à la récupération du benzol conte- nu dans le gaz d'éclairage, des solvants volatils dans lrair, et de la gazoline du gaz naturel ; ilprésente sur les anciens appareils l'avantage d'une construction plus économique et d' une plus grande efficacité pour un volume donné du réchauffeur.
Le nouvel appareil, filtre ou absorbeur, est constitué par un récipient A, de préférence en forme de cylindre à fond tronconique a, étanche aux gaz ou à la vapeur et destiné à con- tenir la matière absorbante.
Cette matière est disposée sur une grille B formant faux fond et découpée en son milieu pour livrer passage à un corps cylindrique vertical Q concentrique au récipient A, contenant un
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faisceau tabulaire Q assemblé à- chaque extrémité sur urne pla- que tabulaire q'et reposant sur une nourrice N assujettie au fond a.
Le faisceau tubulaire q met en communication une tubulu re avec vanne H d'arrivée du gaz portée par la nourrice N arec la surface supérieure de la matière absorbante.
Le couvercle du récipient A peut être amovible ou bien muni simplement d'un trou d'homme G d'un diamètre suffisant pour la sortie-du corps cylindrique Q. La paroi latérale du récipient A pourra également être pourvue d'un ou plusieurs trous d'homme, non figurés sur les dessins, pour permettre la vidange de la matière absorbante.
La fond a porte sur la périphérie une tuyauterie N1 donnant accès par un raccord à quatre voies:
1 - à la sortie de gaz avec vanne H1.
2 - à la sortie d'air avec vanne V1.
3 - au ventilateur J, par l'intermédiaire d'une vanne S dite de circulation, ce ventilateur aboutit à la nourrice N
En V est agencée la vanne d'entrée d'air sur la cana- lisation reliant la vanne S au ventilateur J.
Le chauffage du faisceau tubulaire q est obtenu par de la vapeur admise par une de ses extrémités m et évacuée par l'autre extrémité n,le refroidissement est réalisé au moyen d'eau froide circulant en sens inverse.
Le processus opératoire peut être le suivant, donné à titre d'exemple car il est possible d'adapter, par quelques modifications de détail, le même appareil à différents proces- sus, sans sortir du cadre de 1'invention.
Dans la première phase qui est la période d'absorption, les vannes S,V, V1 étant fermées, et les vannes H et H1 étant ouvertes, le gaz en traitement pénètre par H, traverse de bas en haut le faisceau tubulaire q (que l'on refroidit au besoin par de l'eau si ce gaz est chaud) et se répand à travers la masse de charbon actif (1) en suivant une marche descendante
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pour sortir par la tuyauterie N1 et la vanne H1.
Si le gaz en traitement est très riche en produit ab- sorbable, il pourrait se dégager une quantité de chaleur ca- pable d'élever sensiblement la température de l'absorbant et de nuire à la bonne absorption. Cet inconvénient qui se pré@ sente fréquemment dans les appareils connus, peut être faci- lement évité par le dispositif objet de l'invention.
En effet, dans le cas particulier. considéré on pourra ouvrir la vanne de circulation S et actionner le ventilateur J, tout en éta- blissant une circulation d'eau froide dans le faisceau tubu- laire q; on conçoit que l'on arrive par ce moyen à diluer, une fois, deux fois, trois fois, le gaz initial si on produit à travers le ventilateur une circulation, une fois, deux fois trois fois plus considérable que le débit propre du gaz arri- vant par H; l'échauffement de l'absorbant pourra, de cette façon, être rendu négligeable et sans inconvénient.
Lorsque la saturation de la masse absorbante a atteint une valeur suffisante,-on interrompt la circulation du gaz à traiter en fermant les vannes Il et H1.
On passe alors au "préchauffage" de l'absorbant et des masses métalliques, seconde phase de l'opération, ayant pour but de diminuer ou d'éviter des condensations d'eau pendant le traitement ultérieur à la vapeur. Ce préchauffage est réa- lisé au moyen de courants gazeux destinés à véhiculer les calories, ainsi qu'il a été exposé dans le brevet belge N 334.718 du 17 Juin 1926.
Dans l'appareil, objet de ce brevet de perfectionnement, pour donner naissance aux courants gazeux, on ouvre-la vanne de circulation S,. puis on met le ventilateur J en marche, de sorte que le gaz contenu dans l'appareil boucle le circuit S, J, N, q, (1), N1, S; entre temps, le faisceau tubulaire q est porté à une température élevée, par exemple, par de la vapeur d'eau, sous pression, de la vapeur de pétrole, etc....; ainsi le gaz est chauffé à chaque passage à travers le dit
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faisceau tubulaire et entraine les calories vers la matière ab sorbante qui atteint rapidement une température supérieure à 100 centigrades.
Cette matière commence généralement à déga- ger les produits absorbés, qui s'écoulent par une tubulure h avec vanne, ouverte sur le condenseur-réfrigérant.
Dans certaines applications, il ne sera pas nécessaire, ni même avantageux d'introduire de la vapeur directement sur l'absorbant; on continuera alors le chauffage de l'absorbant par circulation des gaz sur le faisceau tubulaire q et on éva- cuera le trop-plein de ces gaz vers le condenseur-réfrigérant.
On pourra également disposer entre les vannes V et V1 un condenseur spécial à faible résistance et on fermera la vanne S de façon à obliger le gaz chargé de produits distillés à passer dans ce condenseur. Ce procédé sera particulièrement applicable à la récupération de l'alcool, de l'éther, etc... solvants que l'on doit éviter d'hydrater par contact avec de la vapeur d'eau.
Dans d'autres applications, telles que le débenzolage du gaz de houille, le dégazolinage du gaz naturel, etc..... on procédera,après le préchauffage indiqué ci-dessus, au chauffage direct par la vapeur, car il n'y a pas d'inconvé- nient à mêler la vapeur d'eau au produit récupéré.
La vapeur sous basse pression, surchauffée ou non, est alors introduite par l'orifice t, porté par la nourrice N. Si la vanne S est fermée et le ventilateur J arrêté, cette vapeur se surchauffe encore en passant sur le faisceau tubulaire q, traverse la matière absorbante sort par la tubulure h. pour se rendre au condenseur réfrigérant en entrainant avec elle une forte proportion de produit récupéré.
Il est d'ailleurs pos- sible d'améliorer le rendement thermique en provoquant une circulation en circuit fermé de la vapeur par l'ouverture de la vanne S et le fonctionnement du ventilateur J, cette cir- culation amène un brassage plus parfait de la vapeur à tra- vers l'absorbant et lui communique un plus grand nombre de calories; il en résulte un véritable "lessivage" de l'absor-
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bant par la vapeur, le trop-plein s* écoulant avec le produit récupéré vers le condenseur-réfrigérant.
Lorsque la vapeur d'eau sortant par la tubulure h n'en- traine sensiblement plus de produit récupéré, on arrête l'in- troduction de vapeur et on ferme l'orifice t. et la tubulure h.
On procède alors au "séchage" de la matière absorbante, soit au moyen de gaz déjà traités ou bien d'air.
Dans le premier cas, il suffira d'ouvrir les vannes H et H1 et d'introduire de la vapeur dans le faisceau tubulaire q, le gaz chauffé par son passage à travers ce dernier arrive sur la matière absorbante et réalise son séchage par évapora- tion et entraînement;
Dans le second cas, on ouvre les vannes V, V1, on ferme la vanne S et on fait fonctionner le ventilateur J, qui aspire l'air sec par V et le refoule à travers le faisceau tu- bulaire q chauffé par de la vapeur pour l'évacuer par V1.
Pour' refroidir le charbon séché il suffit dans les deux cas envisagés 'ci-dessus de remplacer dans le faisceau tubulaire q la vapeur par de l'eau froide; si on emploie l'air le ventilateur J sera maintenu en action. '
Enfin, lorsque l'absorbant est suffisamment refroidi, on interrompt le courant, de gaz ou d'air de refroidissement pour rétablir la'circulation du gaz à traiter.
Le cycle opératoire est ainsi terminé.
Dans certaines installations on préfère, pour plus de simplicité, remplacer le ventilateur par un injecteur de va- peur; mais le rendement mécanique de ce dernier appareil est notablement inférieur à celui d'un ventilateur.
L'absorbeur à deux compartiments avec chauffage par deux faisceaux tubulaires représenté fig. 4, 5 et 6 des des- sins est plus spécialement adapté à l'absorption de "gaz riche@ s'échauffant sensiblement par absorption,. tels que certains
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gaz naturels à haute teneur en gazoline. Il peut être prévu, comme montré sur les dessins avec un ventilateur, ou bien sans ventilateur; dans le second cas, l'efficacité des faisceaux tubulaires est cependant moins grande que dans le premier, les échanges gazeux dans les faisceaux tubulaires décroissant très rapidement avec la vitesse des gaz qui circulent à tra- vers les tubes.
Le nouvel appareil, filtre ou absorbeur, est constitué par un récipient A de préférence en forme de cylindre, à fond tronconique étanche au gaz et à la vapeur, destiné à con- tenir la matière absorbante.
En plus du faisceau tubulaire central q décrit en re- gard des figures 1 à 3 le récipient A est pourvu d'un fais- ceau tubulaire q1, annulaire, très mince contenu entre deux enveloppes cylindriques ,Q- Q2 concentriques ; ces enveloppes sont convenablement entretoisées et boulonnées sur tout leur pourtour d'une façon étanche l'une Q1 dans le fond a l'autre Q2 sur le couvercle du récipient A. Le faisceau tubulaire q1 est assemblé à chaque extrémité sur une plaque tubulaire en forme de couronne.
La matière absorbante est disposée dans les deux com- partiments (1) et (2) ainsi constituée et repose sur les gril- les B1 et B2:
Il y'a donc libre circulation entre ces compartiments par l'intermédiaire du faisceau tubulaire q1.
Le couvercle de l'absorbeur peut être amovible ou bien porter simplement un trou d'homme G d'un diamètre suffisant pour la sortie du faisceau tubulaire et des trous d'homme G1 G2 G3 G4... permettant le chargement de la matière absor- banté. La partie cylindrique du récipient A pourra également être pourvue d'un ou plusieurs trous d'homme, non figurés sur les dessins, pour permettre la vidange de la matière ab- sorbante.
Le faisceau tubulaire q met en communication la tubu-
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lure avec vanne H d'arrivée des gaz montée sur la nourrice N avec la surface supérieure de la masse absorbante contenue dans le compartiment (1).
Le fond a du récipient A porte sur la périphérie une tuyauterie NI donnant accès par' un raccord quatre voies :
1 - à la sortie de gaz avec vanne H,
2 - à la sortie d'air avec vanne V1
3 - au ventilateur J, par l'intermédiaire d'une van- ne S. Ce ventilateur aboutit à la nourrice N.
. En V est agencée la vanne d'entrée d'air sur'la cana- lisation reliant la vanne S au ventilateur J.
Le chauffage du faisceau tubulaire central.9.. est ob- tenu au moyen de vapeur introduite par une de ses extrémités m et évacuée par l'autre extrémité n; le refroidissement du même faisceau est obtenu avec de l'eau froide circulant en sens inverse. Le chauffage ou le 'refroidissement du faisceau. tubulaire annulaire q1 est réalisé de la même façon par l'in- troduction de vapeur ou d'eau froide par les extrémités m1 ou n1. Les extrémités m-m1 et n-n1 peuvent être montées respec- tivement en parallèle sur la même canalisation.
L'absorbeur porte à sa base une tubulure h1 pour l' évacuation des condensations provenant de la masse absorban- te (1) et une tubulure h2 pour la sortie des condensations ou des vapeurs provenant de la masse absorbante (2).
Le fonctionnement de cet appareil et sa manoeuvre sont identiques à ceux de l'absorbeur décrit en regard des fig. 1 à 3, la seule différence réside en ce fait que la masse absorbante est répartie en deux compartiments (1) et (2) disposés en série.
Par suite si le gaz sortant de la masse absorbante (1) est chauffé par absorption il peut être refroidi dans le faisceau tubulaire q1 et servir à une bonne absorption dans la masse absorbante (2).
On aura ainsi un chauffage ou un ref@oidissement plus
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efficace de la matière absorbante pour une même vitesse de circulation ce qui permettra le traitement de gaz très riches en matières absorbables.
On pourrait également prévoir des appareils à deux ou trois faisceaux tubulaires annulaires concentriques.
Enfin dans le but d'éviter la construction d'un fais- ceau tubulaire annulaire comme q1 fig. 4 à 6, on établira un absorbeur de forme ronde, ovale ou rectangulaire et divisé en deux ou plusieurs compartiments juxtaposés; le passage d'un compartiment à l'autre se faisant toujours par un fais- ceau tubulaire quelconque et la circulation en circuit fer- mé des gaz étant réalisée au moyen d'un ventilateur, d'un in- jecteur exhausteur etc....
Dans la description ci-dessus, on pourrait, également sans sortir du cadre de l'invention remplacer les faisceaux tubulaires par des surfaces chauffantes quelconques telles que serpentins, résistances électriques, etc....