Procédé et installation pour obtenir un contact prolongé et de grande surface entre
un fluide gazeux et un liquide.
La présente invention concerne un procède pour obtenir un contact prolongé et de grande surface entre un fluide gazeux (gaz ou vapeur) et un liquide. Ce procédé pourrait être utilisé notamment dans les cas de distillations, de rectifications, de captation de gaz et vapeurs, de dégazéification, d'évaporation, oulde flottaisons.
Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que l'on fait barboter le fluide dans le liquide, de façon à subdiviser ce fluide gazeux en un grand nombre de petites bulles que l'on fait monter le long d'au moins une paroi verticale de guidage. En utilisant ce procédé, il est possible d'obtenir que le niveau de rupture des bulles (hauteur d'ébullition) soit supérieur à celui obtenu dans les procédés connus et ainsi d'augmenter la durée de contact entre le fluide gazeux et le liquide par rapport à ces procédés connus.
L'invention comprend également une installation pour la mise en oeuvre dudit procédé, qui est caractérisée par le fait qu'elle comporte un dispositif d'amenée du fluide gazeux pourvu de fentes par lesquelles le fluide gazeux pénètre dans le liquide pour barboter dans celui-ci et au moins une paroi verticale de guidage, disposée à proximité du dispositif d'amenée et le long de laquelle montent les petites bulles de fluide gazeux qui se forment dans le liquide.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution d'une installation pour la mise en oeuvre d'une forme d'exécution du procédé selon l'invention, également donnée à titre d'exemple, et quelques variantes de cette forme d'exécution de l'installation.
La fig. 1 montre en coupe une partie d'une colonne de distillation constituant cette forme d'exécution de l'installation.
La fig. 2 est une coupe en plus grande échelle d'une partie d'un des plateaux de la colonne de distillation suivant la fig. 1.
La fig. 3 est une coupe faite à 90 de celle de la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe d'une partie d'un plateau d'une variante.
La fig. 5 est une coupe horizontale d'un plateau de cette variante.
Les fig. 6 et 7 montrent chacune une coupe horizontale d'une partie d'un plateau d'une autre variante.
Les fig. 8 et 9 montrent chacune une coupe verticale d'un détail d'une autre variante.
La fig. 10 est une coupe horizontale du détail de la fig. 9.
La fig. 11 montre une coupe partielle d'un détail d'une autre variante.
La fig. 12 est une coupe horizontale du détail de la fig. 11.
La fig. 13 est une coupe horizontale d'nn détail d'une autre variante.
La fig. 14 ist une coupe d'une partie d'un plateau d'une autre variante.
La fig. 15 est une coupe d'une partie d'un plateau d'une autre variante.
La fig. 16 est une vue en plan d'une par tie du plateau de la fig. 15.
La fig. 17 est une coupe d'une partie d'une autwre variante, et
La fig. 18 est une coupe transversale verticale d'une partie d'une dernière variante.
La colonne de distillation représentée aux fig. I à 3 comporte une enveloppe dans laquelle sont disposes les plateaux B contenant le liquide et, munis chacun du dispositif d'amenée du fluide gazeux C. Chaque pla teau B est muni d'un tube de trop-plein D. qui s'enfonce dans le liquide du plateau qui est au-dessous.
(Le tube de trop-plein du plateau médian n'est pas représenté à la fig. 1.) Le dispositif d'amenée du fluide gazeux C de chaque plateau B comprend des tubes 10 en forme de U renversé. Une extré- mité 11 de chacun de ces tubes est eonvena- blement fixée au plateau B, de façon que ce tube communique avec la ehambre de la co- lonne de distillation se trouvant sous ce plateau, tandis que l'autre extrémité 12 de ce tube présente des fentes longitudinales 13 et. plollge dans le liquidc eontenu dans ledit pla teau.
Les extrémités 12 des tubes 10 sont évasées en entonnoir renversé,commeindiqué par le dessin, et elles font face au fond du plateau u B. Le fluide gazeux pénétre dans le liquide par les fentes 13 et barbote dans celui-ci. La hauteur des tubes 10 est beaucoup plus grande que celle du liquide dans le plateau B et elle peut être environ 10 à 20 fois le diamètre des tubes. Ceci a pour but d'empêcher que le ! iquid) e contenu dans le plateau ne puisse êtreaspirea.traverscestubes,même dans le cas de différences de pression fortuites assez considérablesentrelescompartiments de la colonne.
Les tubes 10sontdisposés, par rangées entre lesquelles sont disposées les parois ver tiea, les de guirdage F.
L'espacement des parois F est choisi de façon que les bulles, qui sont sort ies du liquide et montent le, long de ces parois, se conservent aussi longtemps que possible avant de sebriser.Enoutre,Jesparois ont pour effet que les bulles plus grandes, montant dansleliquidecontrecesparois, ont tendance à se subdiviser en bulles plus petites, eea qui augmente la durée moyenne des bulles sortant du liquide. Les parois ont enfin pour effet de freiner la vitesse asoensionneJJe des bulles qui sont en contact avee elles et ainsi de prolongerJecontact du fluide gazeuxavec le liquide.
ITne rigole 14 est. disposée au sommet de chaque paroi F pour recueillir le liquide épuisé,provenantdesbuUeséclatantlors- qu'elles sont parvenue au sommet de cette paroi. Ces rigolessontre'Jiéesentreellesetla disposition agencée de façon que le liquide soit. soit élimine, soit. le cas échéant, ramené dans Je cycle. Les parois F sont planes. mais eJJes pourraient aussi être ondulées.
Dans la variante des fig. 4 et 5, le dispositif d'amenée du fJuidegazeux de chaque plateau B comprend des tubes verticaux lova, fixés au fond du plateau de façon à eommuniquer avee Jachambreau-dessousetdont chacun est coiffé d'un capucJoncylindrique 15 à fond'hémisphérique, dont Je bord libre, pourvu de fentes 13a, repose sur le fond du plateau.
Ces tubes 10a, coiffés de leurs capu- chons, sont disposés par rangées entre lesquelles sont disposéesdesparoisverticalesde guidage F, qui sont ondulées Le fluide gazeux, provenant de la chambreinférieure, montedansles tubes 10a et ensuite descend dans les espaces 16 formes entre ces derniers et l'intérieur des capuchons 15, passe par les fentes 13a, barbote d'ans le liquide contenu u dans le plabeau et parvient dans la. chambre supérieure.
Cette disposition permet de pour voirlesplateauxd'un grand nombre d'élé men-ts d'amenée du fluide gazeux et ainsi de faire agir ce fluide de la façon la plus efficace possible sur le liquide.
Les parois F pourraient êtredisposées'en chicane, de manière à obliger le liquide du plateau à suivre un parcours déterminé.
Les variantes auxquelles se rapportent les fig. 6 et 7 différent de celles des fig. 4 et 5 par la formedesparois F. Dans la variante de la fig. 6, les parois F sont ondulées et sont disposées de façon que chaque capuchon soit pratiquement entouré, et dans la variante de la fig. 7 une paroi plane et deux parois ondulées accoléesàcetteparoiplanesontdisposées entre chaque paire de rangées'd'éléments d'amenée du fluide gazeux.
La variante de la. fig. 8, qui est analogue à celle des fig. 4 et 5, diffère de celle-ci par le fait que chaque capuchon 15b coiffant un tube 10b est entouré par une paroi verticale de guidagecylindrique!F,don'tlebordinfé- rieur est pourvu de fentes 18. Un espace annulaire étroit 20 est ainsi formé autour de chaquecapuchon.D'autresparois.analoguesà celles des variantes des fig. 4 à 7 pourraient en'outreêtredisposéesentre les rangées de parois cylindriques. On pourrait aussidispo- ser dans l'espace 20, coaxialement au capuchon, une pièce tubulaire de section polygonale 22c (variante des fig. 9 et 10) de section en étoile 22d (variante des fig. 11 et 12).
Les parois cylindriques F pourraient aussi présenter des ondulations 24 (variante de la fig. 13).
Desparoiscylindriques telles que celles de la variante de la fig. 13 pourraient aussi entourer les tubes 10 de la, forme d'exécution des fig. 1 à 3.
Dansla,varianteà laquelle se rapporte la fig. 14, le dispositif d'amenée du fluide gazeux dé chaque plateau B comporte, comme d'ansJaformed'exécutiondesfig.1à 3, des tubes recourbés en U 10f. Entre chaque paire de rangées de tubes est'disposée une paroi verticale plane 30 contre chaque face de laquelle est accolée une paroi ondulée 32. Les bordsinférieursdes parois 32 sont à un ni veausupérieuràceluidubordinférieurdela paroi 30 et se trouvent à une hauteur suffi sante'au-dessus des fentes 13/desextrémités de sortie 12 f des tubes 10f pour que les bulles plus grandes puissent, en montant,
venir se briser contre ces bords inférieurs des parois 32 et être aussi subdivisées en bulles plus petites.
Les variantes des fig. 15 à 18 sont destinées à être utilisées lorsque l'on traite des liquidesdenses ou contenantdesmatières en suspension et qu'il faut maintenir le liquide en agitation.
Dans la variante des fig. 15 et 16, chaque plateau B est pourvu d'un dispositif d'amenée du fluide gazeux comprenant des conduits 34, en forme de U, dont les branches 38 sont fixées au fond du plateau de façon à communiquer avec la chambre au-dessous. A chaque conduit 34 sont fixés des tubes vertieaux 10g, dont les extremités inférieures 12g, pourvues de fentes 13g, plongent dans le liquide.
Entre les rangées de tubes10sontdisposéesles parois verticales de guidage ondulées F. Un organe agitateur tournant 35, à quatre bras, est monté sur un arbre 36, traversant le fond dhi plateau B par un presse-étoupe 37. L'or- gane agitateur 35 est disposé entre le fond du plateau B, d'une part, et les extrémités inférieures 12g des tubeslOr et les bords inférieurs des parois F, d'autre part.
La variante de la fig. 17 est analogue à eelle dles fig. 15 et 16 sauf que les conduites 34 et les tubes lOg sont remplacés par des capuGhons 15h Ide seetion transversale de forme allongée et coiffant chacun deux tubes 38h, fixés au fond du plateau de façon à com muniquer avec la. chambreau-dessus.Les bords libres des capuchons sont pourvus de fentes 13/ !. et plongent dans le liquide du plateau. Les parois Fsontdisposées entre les capuchons. La partie supérieure des capuchons pourraitêtreconforméedefaçonà,formerdes rigoles.14avariantedelafig. 18) pour re- cueillir et emmener le liquide épuise.
Si le liquide parvenu au sommet des parois F n'est pas recueilli, il retombe dans le plateau. créant,ainsiunecirculationverUcaleaugmen- tant la durée du contactaveclefluidegazeux.
Pour mettre en oeuvre le procédé selon l'in- vention, on pourrait par exemple aussi utiliser des installationsanaloguesàcelles qui vien nent d'être décrites, mais dans lesquelles les fentes de sortie du fluide.gazeuxseraient remplacées par des petits trous.
REVENDICATIONS :
I. Procédé pour obtenir un contact prolongé et de grande surface entre un fluide ga- zeux et un liquide, caractérisé en ce que l'on fait barboterlefluidegazeuxdansleliquide de façon à subdiviser ce fluide gazeux en un grand nombre de petites bulles, que l'on fait. monter le long d'au moins une. paroi verticale de guidage.