BE1016766A5

BE1016766A5 - Dispositif d'injection de fluide en couches successives dans un lit fluidifie rotatif et procedes utilisant ce dispositif.

Info

Publication number: BE1016766A5
Application number: BE2005/0443A
Authority: BE
Original assignee: Broqueville Axel De
Priority date: 2005-09-15
Filing date: 2005-09-15
Publication date: 2007-06-05
Also published as: WO2007031573A1; CA2644367A1; JP2009507633A; US20080269432A1; CN101309745A; CA2644367C; EP1924348A1; KR20080045210A

Abstract

Dispositif d'injection de fluide en couches successives dans un lit fluidifié rotatif et procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou d'autres traitements de particules solides ou de transformation catalytique de fluides, où une succession d'injecteurs (12) répartis autour de la paroi circulaire (2) fixe d'une chambre circulaire de réaction, injectent le long de cette paroi, en couches successives, un ou des fluides (13), qui entraînent les particules solides (17), traversant cette chambre, dans un mouvement de rotation rapide dont la force centrifuge concentre ces particules le long de cette paroi, formant ainsi un lit fluidifié tournant autour d'une cheminée centrale (3), par où les fluides sont évacués.

Description

DISPOSITIF D'INJECTION DE FLUIDE EN COUCHES SUCCESSIVES DANS UN LIT FLUIDIFIE ROTATIF ET

PROCEDES UTILISANT CE DISPOSITIF

DESCRIPTION

La présente invention se rapporte à un dispositif d’injection de fluide, en couches successives, dans un lit fluidifié rotatif, à l’intérieur d’une chambre de réaction circulaire fixe, et à des procédés de polymérisation catalytique, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans le lit fluidifié rotatif, ou de cra-quage, de déshydrogénation ou d'autres transformation catalytique de fluides utilisant ce dispositif.

Pour obtenir une concentration élevée de particules solides dans un lit fluidifié classique, soumis à la seule force de gravité, il faut que le fluide qui traverse le lit fluidifié exerce sur les particules solides une pression ascensionnelle inférieure à la pression descendante des particules solides due à la force de la gravité, et donc que sa vitesse ascensionnelle soit faible, ce qui limite le débit de fluide pouvant traverser le lit fluidifié et la différence de vitesse du fluide avec celle des particules solides en suspension dans ce fluide.

Dans un lit fluidifié rotatif, où la force centrifuge peut être substantiellement supérieure à la force de gravité, la pression centripète exercée par le fluide qui traverse radialement le lit fluidifié peut être substantiellement plus élevée et donc son débit et sa différence de vitesse avec celle des particules solides peuvent être substantiellement plus élevés, ce qui améliore le contact entre le fluide et les particules solides et augmente substantiellement le volume de fluide pouvant traverser le lit fluidifié et donc aussi sa capacité de refroidir, réchauffer et/ou sécher les particules solides.

Si le lit fluidifié rotatif est supporté par une paroi cylindrique fixe le long de laquelle il doit glisser, la pression exercée par les particules solides contre cette paroi cylindrique fixe freine d'autant plus ces particules solides que l'épaisseur, la densité et la vitesse de rotation du lit fluidifié sont grandes. Cette dernière diminuera rapidement si le moment cinétique de rotation n'est pas maintenu à l'aide de moyens mécaniques rotatifs, avec les problèmes liés à la présence d'équipement mobile à l'intérieur d'un réacteur, et / ou par l'injection de fluide, à grande vitesse, dans le sens de rotation du lit fluidifié. Toutefois si la masse spécifique du fluide est beaucoup plus faible que celle des particules solides, la quantité de fluide qu'il faut injecter pour transférer aux particules solides le moment cinétique nécessaire est très grande et elle peut empêcher la formation d'un lit fluidifié épais et dense et la bonne séparation du fluide et des particules solides.

En effet, lorsqu’on injecte un fluide à grande vitesse, tangentiellement à la paroi cylindrique et perpendiculairement à l'axe de symétrie d'une chambre cylindrique traversée par une cheminée centrale comprenant des ouvertures d’évacuation servant à l'évacuation de ce fluide, le fluide peut accomplir plusieurs tours autour de cette cheminée centrale avant d'y pénétrer, si les ouvertures d'évacuation sont étroites. Mais, dès qu’on introduit des particules solides à l’intérieur de cette chambre cylindrique, elles freinent d’autant plus le fluide que le rapport de la masse spécifique des particules solides et du fluide est grand. Dès lors l'évacuation du fluide devient plus directe, ce qui peut même entraîner une inversion du flux de fluide le long de la cheminée centrale, en aval des ouvertures d’évacuation, et provoquer de la turbulence qui entraîne les particules solides vers la sortie, limitant ainsi la possibilité de former un lit fluidifié épais et dense à l’intérieur de la chambre cylindrique.

Dans la présente invention, des injecteurs, répartis autour de la paroi circulaire d'une chambre circulaire de réaction, injectent un ou plusieurs fluides, le long de la paroi circulaire, en couches successives, afin de former une succession de couches de fluide qui se superposent en tournant rapidement à l'intérieur de la chambre de réaction, autour d'une cheminée centrale qui y pénètre ou la traverse le long de son axe central et qui est pourvue d’une ou plusieurs ouvertures d'évacuation par où le fluide peut être évacué centralement La chambre circulaire de réaction est traversée par un flux de particules solides qui sont alimentées d'un de ses côtés et évacuées du côté opposé et qui sont entraînées par le fluide dans un mouvement de rotation rapide dont la force centrifuge permet de les concentrer, avant leur sortie de la chambre circulaire de réaction, dans un lit fluidifié rotatif dense, qui est au moins partiellement supporté par la pression centripète de ces couches successives de fluide qui longent la paroi circulaire et qui agissent comme des coussins de fluide, réduisant la friction des particules solides contre cette paroi. Le fluide est alimenté par un dispositif d'alimentation qui peut comprendre une chambre d'alimentation du fluide entourant la chambre circulaire de réaction, la différence de pression, de préférence supérieure à la pression moyenne due à la force centrifuge du lit fluidifié rotatif contre la paroi circulaire, entre le dispositif d'alimentation et la cheminée cen- traie et le débit du ou des fluides permettant de supporter et de faire tourner le lit fluidifié à une vitesse générant une force centrifuge moyenne substantielle, de préférence supérieure à trois fois la force de gravité.

Pour éviter l'entraînement des particules solides dans la cheminée centrale, il faut que la vitesse et / ou la différence entre la pression d'injection et d'évacuation du fluide soit d'autant plus grande et que les pertes de moment cinétique de rotation des particules solides soient d'autant plus petites que le rayon de la chambre de réaction et le rapport des masses spécifiques des particules solides et du fluide sont grands.

A cette fin, pour limiter la pression et la concentration des particules solides contre la paroi circulaire de la chambre de réaction et donc leur freinage, il est souhaitable que dans chaque tranche annulaire de la chambre de réaction, il y ait au moins un injecteur de fluide tous les 90°, soit 4, et de préférence au moins sept, le plus préféré étant au moins 11 et donc que le nombre de couches successives de fluide soit élevé, ou que la distance entre ces injecteurs soit petite, de préférence inférieur au rayon moyen de la chambre circulaire, pour limiter la quantité et la concentration des particules solides qui entrent en contact avec cette paroi circulaire après avoir traversé la couche de fluide qui a été injecté par l'injecteur situé en amont, avant d'atteindre la couche de fluide injecté par l'injecteur situé en aval.

Il est aussi souhaitable que le profil des injecteurs soit conçu de manière à pouvoir injecter le fluide à une vitesse suffisante, de préférence à au moins deux fois la vitesse de rotation souhaitée pour les particules solides dans le lit fluidifié, et en couches minces, avec une épaisseur au moment de leur injection de préférence inférieure au vingtième du rayon moyen de la chambre de réaction, dans une direction formant un angle aigu, de préférence inférieur à 30°, avec la paroi circulaire, et que les plans des ouvertures de sortie des injecteurs de fluide forment avec le côté de la paroi circulaire situé en aval des angles de préférence compris entre 60° et 120°, pour que la poussée du ou des fluides au moment de leur sortie des injecteurs soit plus tangentielle que radiale ou centripète. La paroi circulaire peut être cylindrique, mais elle peut aussi avoir différents rayons de courbure ou être plane entre les injecteurs de fluide. Dans ce dernier cas la paroi circulaire est polygonale et ses côtés situés de part et d'autre des injecteurs forment un angle d'autant plus proche de 180° que le nombre d'injecteurs est élevé.

Il est également préférable, pour faciliter la rotation du fluide autour de la cheminée centrale et de réduire la possibilité d'une inversion du flux de fluide qui peut remonter le long de la paroi de la cheminée centrale en aval des ouvertures d'évacuation, qu’aucune section transversale de la cheminée centrale ne comprenne plus d'une seule ouverture d'évacuation de fluide, et que ces ouvertures soient étroites, disposées longitudinalement, de préférence d'une largeur moyenne inférieure à la moitié de la distance moyenne entre la cheminée centrale et la paroi circulaire et que la somme des sections des ouvertures d'évacuation soit de préférence inférieure au double de la somme des sections des ouvertures de sortie des injecteurs de fluide, qui est elle même de préférence inférieure à la moitié de la section longitudinale moyenne de la chambre circulaire de réaction, et que les plans de ces ouvertures d'évacuation forment avec la paroi de la cheminée centrale un angle de préférence compris entre 60 et 120°, cette paroi s'écartant progressivement de la paroi circulaire de la chambre de réaction, depuis son côté situé en aval des ouvertures d'évacuation jusqu'au côté opposé, prenant ainsi l'apparence d'une spirale.

La présente invention peut comprendre au moins un déflecteur, en forme d'aile, traversant longitudinalement la chambre de réaction, à proximité de la paroi de la cheminée centrale, ayant son bord d'attaque en amont de la ou des ouvertures d'évacuation du fluide et son bord de fuite en aval de ces ouvertures d'évacuation du fluide, afin de réintroduire dans la chambre de réaction les particules solides, généralement les plus fines, qui sont entrées dans l'espace situé entre le déflecteur et la paroi de la cheminée centrale. La section de l'entrée de cet espace est de préférence plus grande que la somme des sections des ouvertures d'évacuation et la distance entre le bord de fuite et la paroi de la cheminée centrale est de préférence inférieure à la moitié de la distance entre ce bord et la paroi circulaire. Ce déflecteur peut être creux et muni d'injecteurs de fluide disposés le long de son bord de fuite, afin d'injecter à grande vitesse, une couche mince de fluide, approximativement parallèlement, de préférence à plus ou moins 30° près, à la paroi de la cheminée centrale, en aval des ouvertures d'évacuation, afin d'empêcher ces particules solides de remonter le long de la paroi de la cheminée centrale en aval de l'ouverture d'évacuation.

La présente invention peut comprendre au moins un anneau transversal de régulation, qui est placé à proximité de la sortie des particules solides, dont le bord extérieur longe et est fixé à la paroi circulaire et dont le bord intérieur entoure et est à une distance moyenne de la cheminée centrale, de préférence supérieure au quart de la distance moyenne entre la cheminée centrale et la paroi circulaire, afin de permettre aux particules solides de passer d'un côté du lit fluidifié à l'autre sans trop se rapprocher des ouvertures d'évacuation de la cheminée centrale. Cet anneau de régulation permet d'empêcher ou de ralentir le transfert des particules solides situées en amont de cet anneau vers l'aval, tant que le lit fluidifié n'a pas atteint l'épaisseur souhaitée en amont. Cet anneau peut comprendre un passage le long de la paroi circulaire, afin de permettre un passage minimum suffisant pour vider progressivement la chambre circulaire de réaction lorsque l'alimentation des particules solides est arrêtée.

La présente invention peut comprendre un ensemble de spires hélicoïdales, dont les bords extérieurs longent et sont fixés à la paroi circulaire et dont les bords intérieurs entourent et sont à une distance moyenne de la cheminée centrale, de préférence supérieure au quart de la distance moyenne entre la cheminée centrale et la paroi circulaire, afin de permettre aux particules solides qui se déplacent longitudinalement dans un sens, lorsqu'elles longent ces spires hélicoïdales, de se déplacer dans l'autre sens dans l'espace entre ces spires hélicoïdales et la cheminée centrale sans trop se rapprocher des ouvertures d'évacuation de la cheminée centrale. Ces spires hélicoïdales, qui peuvent former une hélice hélicoïdale continue ou discontinue ou être fragmentées en un ensemble d'ailettes, permettent de faire passer les particules solides d'un côté à l'autre de la chambre circulaire de réaction de nombreuses fois et / ou de les faire monter longitudinalement, si l'axe de rotation du lit fluidifié est incliné ou vertical. Des dispositifs semblables sont décrits dans les demandes n° 2004/0186 et n° 2004/0612 de brevets belges, déposées le 14 avril et le 12 décembre 2004 au nom du même inventeur.

Dans la présente invention, l'axe de rotation du lit fluidifié peut être horizontal, incliné ou vertical. S'il est horizontal ou incliné de moins de 45°, de préférence de moins de 30°, la vitesse moyenne des particules solides, leur concentration et la pression qu'elles exercent sur les couches minces de fluide sont plus élevées dans le bas de la chambre de réaction. Il est donc préférable de diviser la chambre extérieure de distribution en plusieurs secteurs longitudinaux par des parois longitudinales de séparation afin de pouvoir différencier la pression d'injection de fluide dans les différents injecteurs de fluide en fonction de leur position dans la chambre de réaction.

Si l'axe de rotation du lit fluidifié est approximativement vertical ou incliné de plus de 45°, de préférence d'au moins 60°, des anneaux de séparation, entourant la cheminée centrale à une certaine distance de celle-ci, de préférence au moins le tiers de la distance moyenne entre la paroi circulaire et la cheminée centrale pour permettre aux particules solides de passer dans cet espace sans trop se rapprocher de l'ouverture d'évacuation de la cheminée centrale, peuvent être fixés contre la paroi circulaire pour empêcher la chute trop rapide des particules solides. La pression exercée par ces particules solides contre la surface supérieure de ces anneaux de séparation va les freiner non seulement dans leur chute, mais aussi dans leur mouvement de rotation. Ceci peut être compensé, si nécessaire, si ces anneaux sont creux et munis d'injecteurs de fluide permettant d'injecter un fluide en couches minces le long de leur surface supérieure dans le sens de rotation des particules solides.

Dans la présente invention, ces anneaux de séparation peuvent être remplacés par des spires hélicoïdales, qui peuvent aussi être creuses et qui peuvent former une hélice hélicoïdale continue ou discontinue ou être fragmentées en ailettes, fixées contre la paroi circulaire, l'orientation de la pente des spires ou des ailettes entraînant vers le haut les particules solides, qui tournent rapidement le long de la paroi circulaire, et la distance moyenne entre le bord intérieur des spires et la cheminée centrale, de préférence supérieure au quart de la distance moyenne entre la paroi circulaire et la cheminée centrale, permettant aux particules solides, qui sont montées en longeant la surface supérieure de ces spires, de retomber dans cet espace sans trop se rapprocher de l'ouverture d'évacuation de la cheminée centrale. Ceci permet d'alimenter les particules solides dans le bas de la chambre circulaire de réaction et de les évacuer dans le haut. Des dispositifs semblables sont décrits dans les demandes n° 2004/0186 et n° 2004/0612 de brevets belges, déposées le 14 avril et le 12 décembre 2004 au nom du même inventeur.

Dans la présente invention, la cheminée centrale peut ne traverser qu'un côté de la chambre circulaire de réaction, de préférence le côté supérieur si l'axe de rotation du lit fluidifié est vertical ou incliné, et se terminer avant d'atteindre le côté opposé. Sa section transversale peut diminuer progressivement et son extrémité située dans la chambre circulaire de réaction peut être ouverte ou fermée.

Dans la présente invention, la chambre de distribution peut être divisée en tronçons annulaires successifs par des parois annulaires transversales de séparation afin de pouvoir différencier la qualité et la quantité des fluides qui sont alimentés dans les différents tronçons et qui traversent le tronçon correspondant du lit fluidifié rotatif et ces fluides peuvent être recyclés dans les mêmes tronçons ou dans d'autres tronçons, si la cheminée centrale est aussi divisée en tronçons successifs, reliés à des tubes passant à l'intérieur de la cheminée centrale et permettant d'évacuer séparément ces fluides.

Dans la présente invention, plusieurs chambres circulaires de réaction peuvent être mises en série en reliant la sortie des particules solides d'une chambre à l'entrée des particules solides de la chambre suivante, et les particules solides peuvent être recyclées, après avoir été régénérées, si elles sont catalytiques, par un dispositif adéquat après avoir passé un temps plus ou moins long, en fonction des besoins, dans la ou les chambres circulaires de réaction. Un dispositif semblable est décrit dans la demande de brevet n° 2004/0612 d'un brevet belge, déposée le 12 décembre 2004 au nom du même inventeur.

La présente invention permet de faire traverser un lit fluidifié rotatif dense, avec une bonne séparation entre les particules solides et le fluide, par une très grande quantité de fluide et de le faire tourner rapidement pour obtenir une force centrifuge élevée, sans l'utilisation de moyens mécaniques rotatifs à l'intérieur du réacteur, même si la densité du fluide est faible. Elle permet un recyclage aisé, après traitement adéquat, du fluide et / ou des particules solides, dont le temps de résidence peut être adapté aux besoins. Elle est particulièrement avantageuse pour les procédés qui nécessitent un très bon contact entre le fluide et les particules solides, comme le séchage rapide de particules solides dans un réacteur de faible encombrement, et/ou une grande capacité de transfert calorifique pour le contrôle de la température de réactions catalytiques très exothermiques, comme la polymérisation catalytique de l'éthylène ou très endothermiques comme la déshydrogénation catalytique de l'ethylbenzène ou le craquage catalytique d'essences légères. Elle permet également la régénération des particules catalytiques au rythme souhaité et la grande vitesse de rotation de ces particules solides réduit la probabilité qu'elles forment des agglomérats ou adhèrent à la surface du réacteur. La présence de coussins de fluide entre les particules solides et la surface du réacteur réduit également l'attrition de ces particules solides et des parois du réacteur.

La figure 1 montre la coupe longitudinale schématique, dans le plan des axes (x) et (z), l'axe (x) coïncidant avec l'axe de rotation du lit fluidifié (00') et l'axe (z), dirigé vers le haut, coïncidant avec la verticale, d’un réacteur cylindrique comprenant trois parois concentriques, la paroi extérieure (1), la paroi médiane, appelée la paroi circulaire (2) et la paroi centrale (3), appelée la paroi de la cheminée centrale, l’espace compris entre la paroi extérieure et la paroi centrale étant fermé par deux parois latérales annulaires (4.1) et (4.2). L’espace (5) entre la paroi extérieure et la paroi circulaire est la chambre d'alimentation du ou des fluides, l’espace (6) entre la paroi circulaire et la paroi centrale est la chambre circulaire de réaction et l’espace à l’intérieur de la paroi centrale est la cheminée centrale (7).

Des tubes (8) permettent d’introduire le ou les fluides, symbolisés par les flèches (9) au travers de la paroi extérieure (1) ou des parois latérales annulaires (4.1) et (4.2), à l’intérieur de la chambre d'alimentation (5) et des tubes (10) permettent d’évacuer le ou les fluides, symbolisés par les flèches (11), de la cheminée centrale (7). Des fentes longitudinales (12), pouvant s'étendre de manière continue d'une extrémité à l'autre de la chambre circulaire de réaction ou, comme c'est le cas sur cette figure, s'étendre sur des longueurs plus ou moins grandes et être séparées les unes des autres par des distances plus ou moins grandes, traversant la paroi circulaire (2), schématisent les injecteurs de fluide qui permettent d’injecter dans la chambre circulaire de réaction (6), le ou les fluides, symbolisé par les flèches (13), en couches minces, à grande vitesse, le long de la paroi circulaire (2), et une ouverture d'évacuation (14) dans la paroi de la cheminée centrale (3) permet d’évacuer ce fluide, symbolisé par les flèches (15), de la chambre circulaire de réaction (6) dans la cheminée centrale (7). Comme le ou les fluides tournent rapidement dans la chambre circulaire de réaction, la composante tangentielle de leur vitesse est largement supérieure à la composante radiale, mais elle n'est pas visible car elle est perpendiculaire au plan de la figure.

Un conduit (16) permet d’introduire des particules solides, symbolisées par de petits ronds (17), au travers de la paroi latérale (4.1). Les particules solides sont entraînées par le fluide dans un mouvement de rotation et la force centrifuge les maintient le long de la paroi circulaire (2) où elles forment un lit fluidifié de surface approximativement cylindrique (18). Un conduit (19) permet d’évacuer les particules solides (17) au travers de la paroi latérale annulaire opposée (4.2).

Des parois annulaires (20) peuvent diviser la chambre de distribution (5) en tronçons annulaires, (A), (B) et (C) pour pouvoir alimenter des qualités différentes et / ou à des pressions différentes le ou les fluides.

Les tubes (10) d'évacuation du ou des fluides peuvent pénétrer à l'intérieur de la cheminée centrale (3) qui s’élargit à ses deux extrémités, formant ainsi des sortes de cyclone. Les particules solides, qui ont pu pénétrer à l'intérieur de la cheminée centrale et qui tournent rapidement, se concentrent le long des parois coniques (24), et sont évacuées par les tubes (25) et éventuellement recyclées.

Le lit fluidifié peut être divisé par un anneau de régulation (26) éventuellement munis d'un ou plusieurs passages (27) contre la paroi circulaire permettant aux particules solides de passer d’un côté à l’autre. Si le débit d’alimentation des particules solides (17) par le conduit (16) est plus élevé que le débit de transfert des particules solides au travers des passages (27), l’épaisseur (28) du lit fluidifié en amont de l’anneau de régulation (26) augmentera jusqu’à ce qu’il soit suffisant pour que les particules débordent par le centre de cet anneau pour passer de l’autre côté. Et si le débit de sortie des particules solides par le conduit (19) est plus grand que le débit d’alimentation, l’épaisseur (29) du lit fluidifié en aval de l’anneau de régulation (26) diminuera jusqu’à ce que la raréfaction des particules solides ajuste automatiquement le débit de sortie avec le débit d'entrée de ces particules. Ce dispositif permet de maintenir approximativement constant le volume du lit fluidifié en amont de l'anneau de régulation (26), de préférence situé à proximité de la sortie (19), si le débit d'alimentation des particules solides est suffisamment élevé. Les passages (27) permettent aussi d'évacuer la totalité des particules solides de la chambre circulaire de réaction lorsque l'alimentation des particules solides est arrêtée.

Comme le réacteur est horizontal, l’effet de la force de gravité engendre une différence d’épaisseur du lit fluidifié et / ou de concentration des particules solides entre le haut (28) et le bas (30) de la chambre circulaire de réaction. La sortie (14) est de préférence dans le bas du réacteur car la vitesse et la concentration des particules y est maximum, et donc l'épaisseur du lit fluidifié y est minimum, ce qui diminue leur probabilité d’être entraînées dans la cheminée centrale (7).

Le plan de l'ouverture d'évacuation (14) étant perpendiculaire à la paroi de la cheminée centrale, l’épaisseur ou largeur (31) de la chambre de réaction est minimum en aval de l'ouverture d'évacuation (14) et elle est maximum (32) en amont. La paroi circulaire (2) est cylindrique dans cette illustration, et donc son rayon (33) est constant, tandis que le rayon de courbure de la paroi de la cheminée centrale (3) est variable. Il est minimum (34) en amont de la sortie (14) et maximum (35) en aval.

La largeur (36) de l'ouverture d'évacuation (14) peut être maximum au milieu de la chambre de réaction et minimum près des parois latérales annulaires (4.1) et (4.2) pour que la section transversale de la cheminée centrale soit plus élevée à ses extrémités, afin de faciliter l'évacuation du fluide (11). Il faut remarquer que cette largeur (36) est de préférence nulle contre ces parois, pour éviter que les particules solides ralenties par ces parois soient entraînées à l'intérieur de la cheminée centrale.

Le réacteur peut être légèrement incliné pour permettre d’augmenter la circulation des particules vers leur sortie et donc de diminuer leur temps de résidence à l’intérieur de la chambre de réaction. Dans ce cas la surface du lit fluidifié est légèrement conique en fonction de l'importance de l'inclinaison et du rapport entre la force de gravité et la force centrifuge.

La figure 2 montre la coupe transversale schématique, suivant le plan des axes (y) et (z), du réacteur de la figure 1, où la chambre annulaire de distribution (5) est remplacée par quatre chambres tubulaires de distribution, de (5.1) à (5.4), connectées chacune à un injecteur ou ensemble d'injecteurs de fluides (12). Cette disposition peut être préférée lorsque le nombre d'injecteurs est peu élevé.

On peut remarquer que le rayon de courbure (35) de la paroi (3) de la cheminée centrale est plus petit (34) sur sa partie en amont de l'ouverture d'évacuation (14), lui donnant l'apparence d’une spirale, et que la largeur (31) de la chambre circulaire est de préférence plus petite en aval qu'en amont (32), car le débit du fluide tournant autour de la cheminée augmente au fur et à mesure qu’il se rapproche de l'ouverture d'évacuation (14).

La surface (37) schématise la section d'une zone de turbulence générée par l’inversion éventuelle de la circulation du fluide, schématisée par les flèches (38), en aval de la sortie (14) de la cheminée centrale. Cette turbulence peut entraîner l’évacuation de particules solides, généralement les plus fines, par l'ouverture d'évacuation (14).

Il est utile de noter que la force de la pesanteur qui s'ajoute à la force centrifuge dans le bas du réacteur et qui y augmente la vitesse des particules solides et donc la force centrifuge, y génère une pression plus élevée contre la paroi circulaire, ce qui peut justifier une pression d'injection plus élevée dans la chambre tubulaire de distribution (5.3). Par ailleurs, il peut être souhaitable de diminuer la pression d'injection de la chambre tubulaire (5.2), en amont de la sortie d'évacuation (14), pour y diminuer la pression centripète du fluide sur les particules solides et donc le risque de les entraîner dans la cheminée centrale.

La simulation numérique montre qu’il est possible, dans une chambre cylindrique de 40 cm de diamètre avec 4 in-jecteurs de fluide, injectant de l'air à la pression atmosphérique dans une direction formant un angle de 30° avec la paroi cylindrique, répartis, à raison d'un tous les 90°, autour de chaque tranche annulaire de la chambre cylindrique, de former un lit fluidifié rotatif dense. Toutefois il est constaté qu'une quantité importante de particules solides traverse les couches minces de fluide et est freinée le long de la surface circulaire en amont des fentes d’injection, où leur concentration s’approche du maximum théorique, ce qui augmente la résistance à la rotation du lit fluidifie. Il est également constaté que I interaction entre les particules solides, dont le ralentissement génère une pression élevée en amont des injecteurs et le fluide dont la pression d'injection doit être élevée pour compenser cette pression élevée des particules solides sur l'ouverture de sortie des injecteurs, peut générer localement une forte poussée centripète, pouvant projeter les particules solides vers l'ouverture d'évacuation si cette forte poussée est en amont de l'ouverture d'évacuation et donc entraîner des pertes de particules solides.

Pour réduire cet effet de freinage et éviter des phénomènes de résonance qui peuvent entraîner des pertes de particules solides, il est souhaitable d'augmenter le nombre d'injecteurs, de préférence un nombre premier, et / ou que la distance entre les injecteurs ne soit pas partout identique. Il est aussi préférable de donner aux injecteurs et à la paroi circulaire une forme qui permet de minimiser la poussée centripète du fluide et de favoriser sa poussée tangentielle.

Ainsi sur la figure 2, les plans des ouvertures de sortie des injecteurs sont quasiment confondus avec les plans parallèle à la surface circulaire qui est cylindrique, ce qui favorise la poussée centripète due à la pression du fluide sur les particules solides même si l'angle d'injection du fluide est petit.

La figure 3 montre la coupe transversale schématique de la zone autour d'un injecteur de fluide, illustrant comment une petite modification de la paroi circulaire (2.2) en aval d'un injecteur de fluide (12), celle-ci devenant plane et tangentielle, en (B), au prolongement de la paroi circulaire (2.3), change l'orientation du plan de sa sortie, qui forme dès lors un angle (40) d'environ 90° avec la paroi plane (2.2). La poussée générée par la pression élevée du fluide (13.1) du côté de l'amont de sa sortie, en (A), est dès lors davantage dirigée tangentiellement à la paroi circulaire.

Les particules solides, très concentrées, symbolisées par de petits ronds (17), forment un ensemble compact qui glisse le long de la paroi circulaire (2.1) suivant la direction (41.1) en amont de l'injecteur (12.1). Leur rencontre avec la ligne de flux (42.1) du fluide (13), à la sortie de l'injecteur, les dévient progressivement et les accélèrent le long de la ligne de flux (41.2) et donc leur concentration diminue progressivement, permettant à une fraction de plus en plus grande du fluide de pénétrer dans cet ensemble de particules solides de moins en moins compact en suivant la ligne de flux du fluide (42.2) qui pénètre de plus en plus (42.3) dans le lit fluidifié en s'écartant de la paroi (2.3).

La pression du fluide dans l'espace (43), entre la paroi (2.2) et la ligne de flux (41.2) des particules solides doit être suffisante pour empêcher les particules solides de boucher la sortie du fluide et donc pour les dévier suivant cette ligne de flux (41.2). Au fur et à mesure que le fluide accélère les particules solides, son énergie et donc sa pression diminue, permettant aux particules solides qui suivent la ligne de flux (41.3) de se rapprocher de la paroi circulaire (2.3) qui va les ralentir et donc augmenter leur concentration jusqu'à ce qu'elles passent devant l'injecteur suivant Et ainsi de suite...

Si l'angle (40) entre le plan de la sortie de l'injecteur (12) et la paroi circulaire était plus proche de 0°, comme sur la figure 2, le changement de direction (41.2) des particules solides serait plus brutal, engendrant une pression plus élevée et donc une plus grande poussée du fluide sur les particules solides situées contre la partie en amont de l'injecteur, dans une direction perpendiculaire à ce plan, et donc centripète et la ligne de flux (41.2) s'écarterait davantage de la paroi (2.2), ce qui augmenterait le ralentissement des particules solides en amont et les rapprocherait davantage de la cheminée centrale.

Cette illustration montre comment les particules solides freinées par la paroi courbe de la chambre de réaction et, se heurtant à l'obstacle constitué par l'injection d'un jet de fluide, peut former un ensemble compact qui freine substantiellement le glissement normal de ces particules solides et comment la disposition et 1 orientation de 1 ouverture de sortie des injecteurs et de la direction d'injection du fluide peut minimiser ce freinage et la pression centripète exercée par le fluide sur les particules solides en amont de sa sortie.

La figure 4 montre la coupe transversale schématique, suivant le plan des axes (y) et (z) d’un réacteur dont les dispositifs d'alimentation et d'évacuation du ou des fluides de la chambre de réaction ont été modifiés pour améliorer la proportion entre le transfert de moment cinétique tangentiel et centripète du fluide vers les particules solides et de réduire la quantité des particules solides qui s’échappent par l'ouverture d'évacuation (14) de la cheminée centrale. Le nombre d'injecteurs de fluide ayant été augmenté, 11 dans cet exemple, la chambre d'alimentation est de préférence délimitée par une paroi cylindrique (1) entourant la paroi circulaire (2) et elle est divisée en secteurs longitudinaux, de (5.1) à (5.4), par des parois longitudinales (49), pour permettre d'alimenter les différents injecteurs de fluides (12) à des pressions différentes.

La paroi circulaire est plane entre deux injecteurs (12). Elle est donc polygonale. Le fluide est injecté parallèlement à cette surface, suivant le schéma décrit dans la figure 5, afin de faciliter le glissement des particules solides le long de celle-ci et de réduire leur concentration en amont des fentes d’injection et donc de diminuer la résistance à l’avancement.

Un déflecteur creux, en forme d'aile, de section (50), traversant longitudinalement, c'est à dire perpendiculairement au plan de la figure, la chambre circulaire de réaction (6) et fixé aux deux parois latérales annulaires (4.1) et (4.2), non visibles sur cette figure, par où un fluide sous pression peut y être introduit, est placé à une distance (51) de la paroi de la cheminée centrale (3), en amont de l'ouverture d'évacuation (14). Il canalise le flux de fluide (52) dans l’espace (53) entre lui et la paroi de la cheminée centrale.

La zone de turbulence (37) qui peut se développer le long du bord d'attaque (54) du déflecteur (50) peut entraîner des particules solides dans cet espace (53). La distance (51) étant de préférence supérieure à l'épaisseur (36) de l'ouverture d’évacuation (14), la vitesse du fluide (52), qui accélère ces particules solides, augmente progressivement et la force centrifuge les pousse le long de la paroi intérieure courbe (55) du déflecteur creux (50).

Le bord de fuite (56) du déflecteur, situé à la distance (57) de la paroi de la cheminée centrale (3), est muni d'un ou plusieurs injecteurs de fluide permettant d’injecter à grande vitesse une couche mince de fluide (58) plus ou moins parallèlement, de préférence à moins de 30° près, à la paroi de la cheminée centrale (3), produisant un effet de succion qui ramène dans la chambre de réaction (6), au-delà de l'ouverture d'évacuation (14), les particules solides qui longent la paroi intérieure (55) du déflecteur. Toutefois, une zone de turbulence (59.1) peut se développer entre la couche mince de fluide (58) et la paroi de la cheminée centrale (3) et générer une inversion de flux qui ramène une partie de ces particules vers la sortie (14). Pour minimiser cette influence, il est préférable que la chute de pression dans l'espace (53) soit faible et donc que la quantité de particules solides que le flux de fluide (52) doit accélérer soit faible et que la distance (57) soit petite, de préférence inférieure à la moitié de la distance (60) entre le bord de fuite et la paroi circulaire.

Une autre zone de turbulence (59.2) peut se développer entre le jet de fluide (58) et la paroi circulaire et engendrer une inversion du flux de fluide qui augmente la résistance à la rotation du lit fluidifié en amont de cette zone. Pour en minimiser l'influence, il est préférable que l'injection de la couche mince de fluide (58) soit parallèle ou dirigée légèrement vers la paroi de la cheminée centrale (3).

La figure 5 montre un agrandissement de la zone située autour des deux injecteurs (12.1) et (12.2). Les particules solides, en amont de l'injecteur (12.1), glissent le long de la paroi plane (2.1) suivant la ligne de flux (41.1). Elles exercent une pression sur le flux de fluide (13.1) à sa sortie de l'injecteur (12.1), dont la surface de sortie forme un angle (40) d'environ 90° avec la surface plane de la paroi (2.2), et elles empêchent l'expansion normale du fluide pénétrant dans la chambre de réaction, l'obligeant à suivre la ligne de flux (42.1), dont la pression compense la pression des particules solides et les dévient suivant la ligne de flux (41.2), qui pénètre progressivement dans la couche de ce fluide. Les particules solides forment une barrière, qui agit comme un déflecteur plus ou moins perméable suivant leur concentration, et elles confinent le fluide entre la ligne de flux (42.2) et la paroi polygonale (2.2) et le fluide qui garde une vitesse moyenne élevée, car il est confiné dans un espace étroit, perd de l'énergie et donc de la pression au fur est à mesure qu'il la transfère aux particules solides qui longent la ligne de flux (41.3), en les accélérant et donc leur concentration diminue et leur perméabilité augmente, ce qui permet à la ligne de flux (42.3) de s'éloigner de la paroi (2.2) et donc au fluide, qui a perdu beaucoup de son énergie, de ralentir. La ligne de flux (41.4) des particules solides fini par longer la paroi (2.2), le long de laquelle elles glissent, ralentissent et leur concentration augmente avant d'atteindre l'injecteur suivant (12.2). Et ainsi de suite...

La concentration du flux de particules solides en amont des injecteurs est d’autant plus grande que la distance entre les injecteurs de fluide (12.1) et (12.2) est grande et donc que leur nombre est petit, et si la surface de la paroi plane (2.2) était courbe comme les parois (2.1) et (2.3) dans la figure 3, elle exercerait sur les flux de particules solides (41.1) et (41.4) une pression supplémentaire qui les ralentirait et qui augmenterait ainsi leur concentration et la résistance à la rotation du lit fluidifié.

L’angle de déviation (66) entre deux injecteurs est d’autant plus petit que le nombre d'injecteurs est élevé, ce qui diminue la déviation des flux de particules solides (41.2) et (41.3) et donc la pression exercée sur les flux de fluide (13.1) et (13.2) et donc aussi la quantité de particules solides qui peut se concentrer le long de la paroi circulaire polygonale après avoir traversé ces flux de fluide et donc aussi la résistance à la rotation du lit fluidifié. L'angle (40) formé par le plan de la sortie de l'injecteur (12.1) et la paroi circulaire polygonale (2.2) est d'environ 90°, ce qui permet d'injecter le fluide (13.1) dans une direction quasiment parallèle à cette paroi (2.2) et ainsi d'augmenter la quantité de moment cinétique tangentiel transférée aux particules solides.

Cette illustration montre que les particules solides sont portées par un coussin de fluide dont la pression compense la force centrifuge et permet à ces particules de glisser le long de la paroi circulaire polygonale avec une résistance à la rotation très faible, si le nombre d'injecteurs de fluide est élevé.

La chambre circulaire de réaction peut être connecté en série à d’autres chambres semblables, la sortie (19) des particules solides de la chambre en amont étant reliée à l’entrée (16) de la chambre suivante. Ces chambres circulaires de réaction peuvent être côte à côte, dans le prolongement l'une de l'autre ou superposées. Elles peuvent être inclinées ou verticales.

La figure 6 montre la coupe longitudinale schématique, dans le plan des axes (x) et (z), l'axe des (z) étant vertical et coïncidant avec l'axe de rotation (OO') des lits fluidifiés, de la connexion de deux tronçons de chambres circulaires superposées. Les surfaces (18) des lits fluidifiés étant coniques, les lits fluidifiés des chambres de réaction (6) sont subdivisés en tronçons annulaires par des anneaux de séparation (80) qui supportent la partie du lit fluidifié directement située au-dessus d’eux. Ceux-ci sont creux et connectés aux chambres de distribution du fluide (5) par des ouvertures (81) afin de pouvoir injecter par des injecteurs (82), plus ou moins parallèlement au plan des axes (x) et (y) et perpendiculairement à l'axe de rotation (OO1), des fluides, symbolisés par les flèches (83), en couches minces, qui supportent et font tourner les particules solides qui s’appuient sur la partie supérieure des anneaux de séparation (80).

L’anneau de séparation (85) situé au bas des chambres de réaction est prolongé jusqu’à la paroi de la cheminée centrale (3), tandis que les autres anneaux de séparation (80) ont une ouverture centrale large, de préférence supérieure au quart de la distance moyenne entre la paroi circulaire et la cheminée centrale, pour permettre aux particules solides d’y passer tout en restant à une certaine distance de la paroi de la cheminée centrale (3) pour ne pas être entraînées dans la cheminée centrale par l'ouverture d'évacuation (14).

Un flux de particules solides (80) sort du bas de la chambre circulaire de réaction supérieure par le conduit de transfert (91) qui traverse l’anneau de séparation (85) et pénètre (92) dans la partie supérieure de la chambre inférieure. Les flux de fluide (11) sont évacués des cheminées centrales (7) par un ou plusieurs conduits (93).

Il faut remarquer que si la pression du fluide au-delà du lit fluidifié est plus ou moins la même dans chaque chambre circulaire de réaction, la pression à l’entrée du conduit de transfert (91), située à l’intérieur du lit fluidifié, à proximité de la paroi circulaire, est supérieure à la pression à sa sortie, située en dehors du lit fluidifié, près de la paroi de la cheminée centrale, ce qui facilite le transfert des particules solides d’un réacteur à l’autre, même lorsque les réacteurs sont horizontaux et situés à la même hauteur.

Enfin les particules solides (95), qui ont pénétré dans la cheminée centrale (7) en passant par l'ouverture d'évacuation (14) et qui tombent tout en tournant dans le bas de la cheminée centrale, en sont évacuées par le tube (96), qui dans la réalité n’est pas dans le même plan que le conduit de transfert (90), afin de pouvoir les croiser. La pression en cet endroit étant plus faible que la pression dans la chambre de réaction, ces particules solides doivent donc être collectées séparément pour être éventuellement recyclées par des moyens adéquats.

Les anneaux de séparation (85) peuvent être remplacés par des spires hélicoïdales. Les particules solides qui tournent le long de la paroi circulaire et d'une spire hélicoïdale vont monter si la pente de la spire est dans le sens ascendant. Dans ce cas il est possible de transférer les particules solides de la chambre inférieure vers la chambre supérieure, si la partie inférieure du conduit de transfert (91) est localisée le long de la paroi circulaire où la pression est la plus élevée et la partie supérieure de ce conduit (91) est localisée contre la cheminée centrale où la pression est la plus faible. Les particules qui ne sont pas transférées ou évacuées de la partie supérieure de la chambre circulaire de réaction peuvent retomber dans l'espace central entre le bord intérieur des spires et la cheminée centrale. Les spires hélicoïdales peuvent aussi être creuses et alimentées de fluide qui est injecté le long de leur surface supérieure dans la chambre circulaire de réaction. Elles peuvent former une hélice hélicoïdale continue ou discontinue ou être fragmentées en fraction de spires, semblables à des ailettes fixes, orientées dans le sens ascendant.

Les flux de fluides peuvent être recyclés suivant des schémas adaptés aux objectifs. Par exemple la figure 7 montre un schéma adapté au séchage de particules solides introduites par le tube (16) d’un côté d'une des deux chambres circulaires de réaction mises en série et sortant par le tube (19) placé à l’extrémité opposée de la deuxième chambre, le transfert de ces particules d’un réacteur à l’autre se faisant par le conduit de transfert (91).

Le gaz frais et sec (100) est introduit par le tube (8.1) alimentant le tronçon annulaire (F) de la chambre d'alimentation située du côté de la sortie (19) des particules solides. Il est réchauffé au contact des particules solides chaudes qu’il refroidit tout en achevant leur séchage avant leur sortie par le tube (19). Ce gaz est ensuite aspiré par le compresseur (101.1) au travers du tube de sortie (11.1). Il est recyclé au travers des unités de traitement (102.1) et (102.2), par exemple des échangeurs thermiques et/ou condenseurs, par les tubes (8.2) et (8.3) dans les tronçons annulaires (E) et (D). Il est ensuite recyclé successivement par les compresseurs (101.2) et (101.3) dans les tubes de (8.3) à (8.6) au travers des unités de traitement de (102.2) à (102.5), dans les tronçons annulaires de (D) à (A), afin d'évacuer progressivement l'humidité des particules solides. Le fluide, qui s'est chargé d’humidité et qui a été refroidi par les particules solides, qui sont introduites par le tube (16) situé du côte du tube (8.6) et qu'il a réchauffées, est évacué en ( 103).

Les particules solides peuvent être des catalyseurs qui catalysent la transformation chimique du fluide qui traverse le lit fluidifié. Dans ce cas, le fluide est progressivement transformé. Il est en contact lors de son premier passage dans le réacteur avec un catalyseur usagé qui peut être régénéré et recyclé par des dispositifs adéquats, et lors de son dernier passage avec un catalyseur frais ou régénéré et les unités de traitement de (102.1) à (102.5) peuvent aussi servir à évacuer un composant indésirable, par exemple par absorption ou condensation.

La figure 8 montre le schéma de la coupe longitudinale schématique d'un réacteur semblable à celui de la figure 1, mais dont l'axe de rotation du lit fluidifié est vertical ou fortement incliné et dont la cheminée centrale (7) se termine à une certaine distance au-dessus du côté inférieur (4.2). Le bas de la cheminée centrale peut être fermé, comme représenté sur la figure 8, ou être ouvert. Dans ce cas les particules solides qui entrent dans la cheminée centrale peuvent en être évacuées par le bas lors des arrêts, mais en cours de fonctionnement, des tourbillons peuvent y entraîner les particules solides qui s'accumulent dans le bas de la chambre circulaire de réaction.

Cette configuration peut être avantageuse lorsque la quantité de fluide à évacuer n'est pas trop élevée. Comme la surface (18) du lit fluidifié est conique, très légèrement conique sur ce schéma, ce qui suppose une force centrifuge très élevée, le fluide (13) doit traverser une épaisseur plus importante du lit fluidifié dans la partie inférieure de la chambre de réaction et donc son temps de résidence y est plus élevé. S'il est souhaitable de l'éviter, la chambre circulaire (2) peut être aussi conique pour réduire cette différence et / ou la quantité de fluide injecté dans la partie inférieure de la chambre circulaire de réaction peut être augmenté, par exemple en y augmentant le nombre et / ou la section des injecteurs de fluide et / ou la pression dans le tronçon annulaire (Q de la chambre de distribution.

La figure 8 comprend aussi, à titre d'illustration, le schéma d'un système d'alimentation du fluide par éjecteur per- mettant le recyclage d'une fraction de ce fluide sans l'utilisation d'un compresseur. Ce schéma est utile lorsque le fluide ne doit être recyclé qu’une ou deux fois et que l’utilisation de compresseurs est difficile, par exemple à cause de la corrosivité du fluide ou de températures très élevées, comme par exemple pour la déshydrogénation de l’ethylbenzène ou le craquage catalytique d’essence de cracking en oléfines légères.

Le fluide d’alimentation (100), éventuellement préchauffé, est injecté sous pression dans un éjecteur (105), pour être injecté (106) à très grande vitesse dans le tube (10.1) de sortie du fluide à recycler (11.1) afin de l’entraîner dans une unité de traitement (102), par exemple un four, et de le recycler dans le réacteur par les tubes (8), avant d’être évacué (11.2) par le tube (10.2) vers des unités de traitement.

La figure 9 montre le schéma de la coupe longitudinale d'un réacteur semblable à celui de la figure 1, comprenant à chaque extrémité de la cheminée centrale un compresseur centrifuge, (108.1) et (108.2), symbolisé par les hélices (109.1) et (109.2) , qui sont entraînées par un moteur commun (110) grâce à l'arbre de transmission (111) qui traverse la cheminée centrale. Le fluide frais (112) est alimenté par le tube (8.1) situé du côté de la sortie (19) des particules solides, en passant éventuellement par une unité de traitement (113), comme par exemple un condenseur d'humidité. Il est ensuite recyclé un certain nombre de fois, successivement par les compresseurs (108.1) et (108.2) au travers des tubes (8.2) et (8.3) et de lunité de traitement (102), comme par exemple un réchauffeur, avant d'être évacué. Ce schéma très compact peut être avantageusement utilisé dans des unités facilement transportables, par exemple pour le séchage de grains d'origine agricoles.

Les flux de fluide peuvent être recyclés dans les mêmes tronçons annulaires, par exemple pour polymériser les particules catalytiques en suspension dans des mélanges de fluides actifs contenant le ou les monomères et pouvant avoir des compositions et / ou des températures différentes d'un tronçon à l'autre pour obtenir des polymères multimodaux et / ou à large distribution moléculaire.

La figure 10 illustre un schéma pouvant servir à ce type d'application. La chambre d'alimentation et la cheminée centrale sont divisées en quatre tronçons, respectivement de (A) à (D) et de (A°) à (D°), par les parois transversales de (20.1) à (20.3) et de (115.1) à (115.3). Ces dernières peuvent être prolongées par les parois transversales annulaires de (116.1) à (116.3) afin de séparer également la chambre circulaire de réaction en quatre tronçons annulaires correspondant aux quatre tronçons de la chambre d'alimentation et de la cheminée centrale pour mieux séparer les fluides d'un tronçon à l'autre, à condition de prévoir des passages de (117.1) à (117.3) dans ces parois transversales annulaires, de (116.1) à (116.3), le long de la paroi circulaire, pour permettre le transfert des particules solides d’un tronçon annulaire à l’autre et des passages de (118.1) à (118.3) contre la cheminée centrale ou à l'intérieur de celle-ci pour permettre le passage de fluide afin d'égaliser les pressions entre les différents tronçons de la cheminée centrale.

Quatre compresseurs, de (108.1) à (108.4) aspirent les fluides, de (11.1) à (11.4), des tronçons, de (A°) à (D°), de la cheminée centrale au travers des tubes concentriques, de (10.1) à (10.4), pour le recycler dans les chambres d'alimentation, de (A) à (D), par les tubes de (8.1) à (8.4), en passant par les unités de traitement, de (92.1) à (92.4), par exemple des échangeurs thermiques avec soutirage éventuelle de composants indésirables et / ou de fluide à purifier avant d'être recyclé. Les fluides recyclés traversent ensuite le lit fluidifié rotatif et pénètre dans les ouvertures d'évacuation de la cheminée centrale, de (14.1) à (14.4), pour être recyclé à nouveau dans les mêmes tronçons. Les fluides frais (119) peuvent être directement alimentés, en fonction des besoins, par les tubes d'alimentation, de (8.1) à (8.4).

Si les fluides sont des gaz, il est possible de pulvériser de fines gouttelettes (120) d'un liquide sur au moins une partie de la surface du lit fluidifié par un ou plusieurs tubes (121) passant par la cheminée centrale.

* * *

Ces schémas ne peuvent fonctionner que si la quantité de mouvement transmise par le fluide aux particules solides est suffisante pour les accélérer au fur et à mesure de leur transfert à l’intérieure de la chambre de réaction à une vitesse moyenne de rotation, Vp, suffisamment élevée pour que la force centrifuge compense la pression centripète exercée par le fluide et pour compenser leurs pertes de moment cinétique dues à la turbulence et à la friction le long des parois.

Il faut en outre que, après avoir été ralenti par les particules solides, le fluide garde une vitesse tangentielle moyenne suffisante pour éviter un reflux significatif. Par exemple il doit accomplir une moyenne de plus d’un demi tour avant de sortir de la chambre de réaction dans les schémas décrits ci-dessus qui ne contiennent qu’une seule ouverture de sortie (14) par tronçon et où le fluide est injecté plus ou moins uniformément le long de la paroi circulaire.

A titre d'exemple indicatif, la première condition peut s’écrire, pour une tranche annulaire de la chambre de réaction, de manière approximative, en négligeant l’effet des variations de pression supposées faibles sur la masse spécifique du fluide: Ke* m*(Vi-Vt)*Vi*Ei,= Cc*M*jt*E*(2*R-E)*Kf*Vp (1) où

Ke, qui peut être supérieur à 1 lorsque le fluide qui vient d'être injecté est confiné entre un "mur" de particules solides et la paroi circulaire permettant de convertir une fraction de son énergie cinétique et / ou de sa pression en moment cinétique, est un coefficient variable d'efficience de transfert du moment cinétique tangentiel du fluide vers les particules, m, Vi et Vt sont respectivement les moyennes de la masse spécifique, de la vitesse d’injection et tangentielle du fluide,

Ei est la somme des épaisseurs (largeurs) des ouvertures de sortie des injecteurs traversant la tranche annulaire,

Ce et M sont la concentration moyenne et la masse spécifique des particules solides, E et R sont l’épaisseur (largeur) moyenne et le rayon de la chambre de réaction et

Kf est un coefficient variable de friction représentant le % du moment cinétique que doivent recevoir les particules solides par unité de temps pour atteindre et se maintenir à la vitesse moyenne de rotation Vp.

La conservation des masses de fluide, en supposant m constant, ce qui est approximativement correct pour les petites variation de pression, permet d’écrire : Ei*Vi = (l-Cc)*E*Vt / a, où a est le nombre moyen de tours ou fraction de tours parcourus par le fluide avant de sortir de la chambre de réaction.

Si Vp= ß*Vt, où β<1 est un coefficient de glissement des particules solides dans le fluide, l’équation (1) devient: (1-Cc) / a = Ei / E + X*(2 - E / R) (2), où X= jr*R*ß*Cc*Kf*M / (Ke*m*Vi).

La deuxième condition peut s’écrire a > a° , où a°, généralement proche de lA, est le nombre minimum de fraction de tours que le fluide doit accomplir en moyenne autour de la cheminée centrale pour éviter un reflux permettant d'entraîner une quantité trop élevée de particules dans la cheminée. L'équation (2) permet d'écrire : X = 7t*R*ß*Cc*Kf*M / (Ke*m* Vi) < [( 1 - Ce) / a°- Ei / E] / (2 - E / R) (3), et de préférence plus petit que 1. Ceci montre que, lorsque le rapport des masses spécifiques M/m est très élevé, ce qui est généralement le cas lorsque le fluide est un gaz à une pression proche de la pression atmosphérique, le produit des rapports (R / Vi) * (Cc*Kf/ Ke) doit être très petit, ce qui nécessite un rapport Cc*Kf / Ke d’autant plus petit et / ou une vitesse d’injection du fluide, Vi, d’autant plus grande que le rayon R est grand. Il est donc nécessaire d'avoir une grande efficience de transfert de moment cinétique du fluide vers les particules solides et une faible friction entre les particules solides et la paroi circulaire pour obtenir des concentrations moyennes de particules solides acceptables dans des réacteurs de taille industrielle utilisant des gaz à des pressions proches de la pression atmosphérique.

En outre, il faut encore que la force centrifuge exercée sur les particules solides soit supérieure à la pression centripète du fluide, approximativement proportionnelle au carré de la vitesse radiale moyenne, Vr, du fluide à proximité de la paroi circulaire, afin d’empêcher un trop grand nombre de particules de s’approcher de la paroi de la cheminée centrale (3) en amont de la sortie (14) ou du déflecteur (40). Ceci peut s’écrire, en première approximation : Vr < Vc*Vp/ (g*R)‘/2 (4); où g est l’accélération de la pesanteur et Vc est la vitesse ascensionnelle critique, d'autant plus petite que la taille des particules solides est petite, à ne pas dépasser pour obtenir un lit fluidifié dense, s’il n’est équilibré que par la force de la pesanteur.

La conservation des masses du fluide, pour de faibles variations de pression qui permettent de négliger les variations de densité du fluide, permet d’écrire : 2*7t*R*Vr ~ E*Vt / a et l’inégalité (4) devient approximativement: E < 2*jt*a*ß*Vc*(R / g)'/2 < 2*a*Vc*(R)'/2 (5) si R et Vc sont exprimés en m et m/s.

Cette inégalité indique que l’épaisseur moyenne maximum de la chambre de réaction ne peut augmenter que proportionnellement à la racine carrée de R, lorsque la vitesse critique, Vc, et donc la taille des particules solides sont très petites et qu’il est préférable d’utiliser des chambres de réaction de petit diamètre, s’il n’est pas souhaitable d’avoir un rapport E/R très petit S'il est souhaitable de faire traverser le lit fluidifié par un flux maximum de fluide lorsque la vitesse maximum d'injection du fluide, Vi, est limitée, il faut augmenter la section totale, Ei, des injecteurs de fluide. Si la vitesse critique, Vc, est petite, les conditions ci dessus permettent de déterminer que l'optimum est atteint lorsque l'épaisseur (largeur) moyenne de la chambre de réaction est environ de: E = 2 * π * α° * ß * Vc * (R / g)'/2 (6) et que Ei = E * [(1-Cc) / <x° - X * (2 - E / R)] (7).

Ou, en première approximation, a° étant généralement proche de 0,5 et ß proche de 1, il est souhaitable que : E / R < Vc/ (R)‘/2 (8) exprimés en m et m/s, et Ei / E < 2 * (1 - Ce) - X * (2-E / R) (9) ce qui impose un X petit et donc généralement une grande vitesse d'injection, Vi, lorsque Vc et donc E / R sont petits, car les particules solides sont petites.

Mais, pour éviter d'être aux conditions limites, dans la pratique, il est souhaitable d'utiliser, pour les estimations d'épaisseurs (largeur) optimum de la chambre de réaction et des injecteurs de gaz, une concentration moyenne, Ce, des particules solides et / ou une vitesse théorique d'injection du fluide, Vi, respectivement supérieure aux concentrations de particules solides et inférieure aux vitesses d'injection du fluide qu'il est prévu d'utiliser.

EXEMPLES INDICATIFS

Une simulation numérique montre qu’on peut atteindre une concentration moyenne de Cc=30% de particules solides de très petite dimension, ayant une vitesse critique de Vc = 0,4 m/s, avec une bonne séparation du fluide et des particules solides, dans une chambre de réaction de 0,4 m de diamètre avec une cheminée centrale de 0,14 m de diamètre n’ayant qu’une seule ouverture d'évacuation, en injectant de l’air à la pression atmosphérique à une vitesse de 30 m/sec au travers de 8 injecteurs de 0,004 m d’épaisseur (largeur) de sortie chacun, le fluide n’accomplissant en moyenne qu’environ une demi révolution autour de la cheminée centrale avec un temps de résidence du fluide dans le réacteur d’environ l/10emc de seconde. La vitesse moyenne tangentielle estimée des particules solides et celle du gaz varient respectivement d'environ 4,6 à 4 m/s et de 5,5 à 5 m/s et le coefficient X et le produit de Cc*Kf / Ke varient seulement de 0,9 à 1 et de 7%/s à 8%/s, lorsque la concentration des particules solides est augmentée progressivement de 10 à 30%, confirmant que l'efficience du transfert de moment cinétique du fluide vers les particules solides s'améliore lorsque la concentration des particules solides, et donc des "murs" de particules solides canalisant le fluide, augmente. Les pertes de particules solides par la cheminée centrale apparaissent et augmentent rapidement lorsque la concentration moyenne des particules solides approche des 28% et que le coefficient X est proche de 1.

Si le nombre d'injecteurs du fluide est réduit à 4, le produit de Cc*Kf / Ke devient environ 2,5 fois plus élevé, ce qui impose l'augmentation de la vitesse d'injection du gaz Vi à 60 m/sec pour que le coefficient X reste en dessous de 1 et les pertes de particules solides par la cheminée centrale deviennent importantes à partir d’une concentration de 25%, ce qui confirme la nécessité d'avoir un grand nombre d'injecteurs du gaz lorsque le rapport M/m est très élevé. Et si on augmente le nombre d'ouvertures d'évacuation dans la cheminée centrale, les pertes de particules solides deviennent déjà significatives avec des concentrations encore moins élevées, ce qui confirme l'intérêt de n'avoir qu'une seule ouverture d'évacuation par tranche transversale de la cheminée centrale.

Si le rapport entre la masse spécifique des particules solides et du fluide est 25 fois plus petit, par exemple en augmentant la pression à 25 atmosphères, le fluide tourne environ 5 fois plus vite en accomplissant en moyenne plus de 2 révolutions autour de la cheminée centrale avant d’y entrer et la force centrifuge est environ 25 fois plus élevée. Ceci permet donc d'augmenter la concentration des particules solides et / ou de diminuer la vitesse d’injection du fluide et / ou d’augmenter le diamètre de la chambre de réaction tout en gardant une très bonne séparation du fluide et des particules solides. La performance peut également être améliorée si le coefficient de friction, Kf, est plus petit et si le coefficient d'efficience de transfert de moment cinétique, Ke, est plus grand, ce qui peut être obtenu en augmentant le nombre d'injecteurs du fluide et en améliorant le profil des injecteurs et de la chambre circulaire.

Si le fluide est un liquide légèrement plus léger que les particules solides, son nombre de révolutions, sa vitesse de rotation et la force centrifuge augmente encore, ce qui permet de garder une séparation acceptable du fluide et des particules solides, même si la vitesse critique Vc est beaucoup plus petite en raison de la faible différence des masses spécifiques.

Ces exemples montrent que ce n’est que lorsque le rapport entre la masse spécifique des particules solides et du fluide est de plusieurs centaines, qu’il faut des vitesses d’injection du ou des fluides très supérieures à la vitesse de rotation souhaitée des particules solides et / ou que la chambre de réaction ait un petit diamètre.

Le dispositif de la présente invention peut être appliqué à des procédés industriels de polymérisations catalytiques, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage, de torréfaction ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un lit fluidifié ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluides ou mélanges de fluides traversant un lit fluidifié.

EXEMPLE DE PROCEDE UTILISANT CE DISPOSITIF

CONVERSION DESSENCES DE CRACKING EN OLEFINES LEGERES

La chambre de réaction cylindrique illustrée par la figure 8 peut avoir, à titre indicatif, 1 m de diamètre, 4,5 m de longueur et 0,23 m d'épaisseur (largeur) moyenne, ce qui lui donne un volume d’environ 2,5 m3. Le fluide (100), constitué d'essences de cracking préchauffées à température élevée, d'une masse spécifique, à la température et à la pression d'injection, d'environ 5 kg/m3, est injecté à grande vitesse (par exemple 200 à 300 m/s, donnent une pression potentielle de 100 à 200 000 Pa) dans l'éjecteur (105) pour être surchauffé à la température souhaitée (plus de 600°C), en même temps que le fluide recyclé qu'il entraîne dans le four (102) et ensuite dans la chambre de réaction, où ils sont injectés, par exemple, à une vitesse de 60 m/s au travers de 17 fentes d'injection de 0,005 m d'épaisseur, donnant un débit d'environ 23 m3/s, soit 400 tonnes par heure. (Ce débit élevé nécessite une cheminée centrale traversant la chambre de réaction pour pouvoir évacuer le fluide des 2 côtés et le réacteur peut être horizontal ou vertical.) Si la quantité de fluide qui est recyclé est d'environ 50%, le débit d'alimentation d'essences de cracking est d'environ 200 tonnes par heure et son temps moyen de résidence dans la chambre de réaction est d'environ deux fois un dixième de seconde.

Si Cc*Kf*M/m*Ke = 30, ce qui donne X = 0,7, la poudre de catalyseur, qui est alimentée par le tube (16) est entraînée par le fluide à une vitesse moyenne de rotation, Vp, d'environ 13 m/s, donnant une force centrifuge de 35 fois la pesanteur, générant une pression sur la paroi cylindrique d'environ 30 000 Pa et permettant au fluide de traverser le lit fluidifié à une vitesse de plus de 2 m/s. La poudre de catalyseur est évacuée par le tube (19) et peut être aisément recyclée après régénération, avec un temps de cycle pouvant être de quelques minutes à de nombreuses heures.

SECHAGE DE GRAINS AGRICOLES

Le séchage de grains d'origine agricole peut se faire suivant le schéma de la figure 9. La chambre de réaction ou chambre de séchage peut avoir les mêmes dimensions que celles de l'exemple ci-dessus. Dans ce cas, l'air frais (112) est introduit par le tube (8.1), éventuellement au travers d'un condenseur d'humidité (113), pour traverser l'extrémité de la chambre de réaction située du côté de la sortie des grains (19) afin de se réchauffer en les refroidissant et en achevant leur séchage. Cet air (11.1) est ensuite aspiré par le compresseur ou ventilateur centrifuge (108.1) au travers de la conduite (10.1) et recyclé dans le réacteur par la conduite (8.2) après avoir été chauffé davantage dans le réchauffeur (102). Après avoir été recyclé plusieurs fois, cet air (11.2) est aspiré par le compresseur ou ventilateur centrifuge (108.2) au travers de la conduite (10.2) et recyclé dans le réacteur par la conduite (8.3) après avoir été réchauffé par le réchauffeur (102). Après avoir été à nouveau recyclé quelque fois, cet air chargé d'humidité et refroidi par les grains, qui sont alimentés par la conduite (16) et qu'il a réchauffés, est évacué en (114).

L'air étant aspiré par les compresseurs ou ventilateurs, la pression dans le réacteur est inférieur à la pression atmosphérique, ce qui est favorable au séchage et des moyens mécaniques peuvent aisément transférer les grains séchés pour un stockage à la pression atmosphérique. L'air peut être injecté dans la chambre de séchage au même débit de 23 m3/s de l'exemple ci-dessus, soit environ 100 tonnes par heure. S'il est recyclé 5 à 10 fois, cela donne une quantité d'air frais de 10 à 20 tonnes par heure et un temps de contact avec les grains d'environ 5 à 10 fois 0,1 seconde.

La quantité de grains dans la chambre de séchage peut être d'environ 500 kg, ce qui donne un temps de séjour moyen de 90 secondes pour le séchage de 20 tonnes par heure, ce qui peut être suffisant compte tenu de la vitesse élevée et de la faible pression de l'air et de la possibilité de travailler à des températures plus élevée grâce à la brièveté du temps de séjour et du refroidissement des grains avant leur sortie du réacteur.

Cet ensemble peut être réalisé de manière compacte et facilement transportable, ce qui montre l'avantage de pouvoir faire traverser un lit fluidifié dense par de très grande quantité de fluide à vitesse élevée grâce à la force centrifuge.

COPOLYMERISATION D'ETHYLENE ET D'OCTENE EN PHASE GAZEUSE

La copolymérisation de l’éthylène et de l’octène n'est possible en phase gazeuse que si la pression dans le réacteur est faible, au maximum quelques fois la pression atmosphérique, car la pression partielle de l’octène est limitée à environ 0,2 atmosphères à 70°C. A ces pressions, la quantité de calories produites par ces réactions très exothermiques ne peut être évacuée qu'en utilisant des catalyseurs peu actifs ou en diluant le mélange de gaz actifs avec un gaz inactif pour ralentir la vitesse de réaction, ce qui augmente le coût de l'installation, ou en faisant traverser le lit fluidifié par une telle quantité de gaz que cela nécessite un lit fluidifié rotatif, par exemple suivant le schéma décrit dans la figure 10.

L'octène peut être pulvérisé en fines gouttelettes (120) dans la chambre de réaction par le tube (121) qui passe par la cheminée centrale et / ou être alimenté sous la forme gazeuse en même temps que l'éthylène frais (119) et le fluide recyclé par un ou plusieurs des tubes de (8.1) à (8.4).

A titre indicatif, la chambre de réaction cylindrique peut, par exemple, avoir un diamètre de 1,6 m; 10 m de long et de 0,32 m d'épaisseur, comprenant 29 fentes d'injection de 0,005 m d'épaisseur, permettant l'injection d’environ 50 m3/s de fluides actifs, si la vitesse d'injection du fluide est de 35 m/s. Si la pression est d'environ 3 fois la pression atmosphérique, ce qui permet une concentration d'environ 20% en poids d'octène, le flux de fluides actifs recyclés est d'environ 700 tonnes par heure, ce qui permet d'évacuer la chaleur de polymérisation d'environ 10 à 20 tonnes par heure de polymère. La quantité de polymère dans la chambre de réaction dont le volume est d'environ 12 m3 est d'environ 3 tonnes, ce qui donne un temps de résidence des particules de polymère dans la chambre de réaction de 10 à 15 minutes, ce qui permet d employer des catalyseurs très actifs. La vitesse de rotation des particules de polymère peut être d'environ 11 m/s, ce qui donne une force centrifuge d'environ 16 fois la pesanteur, ce qui permet de traverser le lit fluidifié avec une vitesse radiale de plus de 1,5 m/s en 0,2 secondes environ.

Ce réacteur peut être mis en série, par exemple à la suite d'un autre réacteur pouvant travailler à des pressions beaucoup plus élevées sans comonomère ou avec des comonomères plus légers, afin d'obtenir des polymères multimodaux. Il permet également de faire varier progressivement la composition et / ou la température du fluide traversant le lit fluidifié rotatif.

IMPREGNATION OU ENROBAGE DE PARTICULES SOLIDES

Le schéma de la figure 10 peut aussi être utilisé pour l'imprégnation ou l'enrobage de particules solides. Le fluide servant à l'imprégnation ou l'enrobage peut être pulvérisé sous forme de fines gouttelettes (120) dans la partie de la chambre de réaction qui est située du côté de l'alimentation des particules solides par le tube (16). Ces particules sont ensuite séchées dans les tronçons annulaires successifs de la chambre circulaire de réaction et les composants servant à l'imprégnation ou l'enrobage des particules solides peuvent même être cuits, si la température du fluide recyclé est suffisamment élevée et les particules solides peuvent être recyclées par un dispositif adéquat, s'il est nécessaire d'appliquer plusieurs couches d'enrobage.

Claims

1. Dispositif à lit fluidifié rotatif comprenant une chambre circulaire de réaction (6), un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, disposé autour de la paroi circulaire (2) de la dite chambre circulaire de réaction (6), un dispositif d'évacuation du ou des dits fluides, un dispositif d’alimentation de particules solides d’un côté de la dite chambre circulaire de réaction (6) et un dispositif d’évacuation des dites particules solides du côté opposé de la dite chambre circulaire de réaction (6), caractérisé en ce que: • le dit dispositif d'évacuation du ou des dits fluides comprend une cheminée centrale (7) traversant longitudinalement ou pénétrant à l'intérieur de la dite chambre de réaction (6), la paroi de la dite cheminée centrale (3) comprenant au moins une ouverture d'évacuation (14) permettant d'évacuer centralement, par la dite cheminée centrale (3), le ou les dits fluides de la dite chambre circulaire de réaction (6); • le dit dispositif d'alimentation du ou des dits fluides comprend des injecteurs de fluide (12) répartis autour de la dite paroi circulaire (2) permettant d'injecter le ou les dits fluides (13) en une succession de couches qui longent la dite paroi circulaire (2) en tournant autour de la dite cheminée centrale (7) et en entraînant les dites particules solides (17) dans un mouvement de rotation dont la force centrifuge les poussent vers la dite paroi circulaire (2), au travers de la dite succession de couches; • la dite force centrifuge est, en moyenne, au moins égale à trois fois la force de la pesanteur, les dites particules solides (17) formant ainsi un lit fluidifié rotatif qui tourne autour et à une certaine distance de la dite cheminée centrale (7) en glissant le long de la de la dite paroi circulaire (2) et en étant supporté par les dites couches du ou des dits fluides qui traversent le dit lit fluidifié avant d'être évacués centralement par la dite ouverture d'évacuation (14) de la dite cheminée centrale (7) et dont la force centripète est compensée par la dite force centrifuge s’exerçant sur les dites particules solides (17).

2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation (14) sont disposées longitudinalement et que leur largeur (36) moyenne est inférieure à la moitié de la distance moyenne entre la dite paroi de la dite cheminée centrale (3) et la dite paroi circulaire (2).

3. Dispositif suivant Tune des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la somme des sections des dites ouvertures d'évacuation (14) est inférieure au double de la somme des sections de sortie des dits injecteurs de fluide (12).

4. Dispositif suivant Tune quelconque des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que les plans des dites ouvertures d'évacuation (14) forment des angles compris entre 60° et 120° avec la paroi de la dite cheminée centrale (3).

5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 4, caractérisé en ce qu'aucune section transversale de la dite cheminée centrale (7) ne traverse plus d'une dite ouverture d'évacuation (14).

6. Dispositif suivant Tune quelconque des revendications de 1 à 5, caractérisé en ce que les directions d'injection des couches du ou des dits fluides par les dits injecteurs de fluide (12) forment un angle inférieur à 30° avec la dite paroi circulaire (2) du côté situé en aval des dits injecteurs de fluide (12).

7. Dispositif suivant Tune quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que les plans des sorties des dits injecteurs de fluide (12) forment des angles compris entre 60° et 120° avec la dite paroi circulaire (2) du côté situé en aval des dits injecteurs de fluide.

8. Dispositif suivant Tune quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que chaque tranche annulaire de la dite paroi circulaire (2) contient au moins un dit injecteur de fluide (12) tous les 90°.

9. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que la distance entre deux dits injecteurs de fluide consécutifs (12) est de préférence inférieure au rayon (33) moyen de la dite paroi circulaire.

10. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que les sorties des dits injecteurs de fluide (12) sont minces, de préférence d'une largeur inférieure au vingtième du rayon (31) moyen de la dite chambre de réaction.

11. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce que la surface de la dite paroi circulaire (2) située entre deux dits injecteurs consécutifs (12) est plane, la paroi circulaire (2) étant polygonale.

12. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 11, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du ou des dits fluides comprend une chambre d'alimentation de fluide (5) entourant la dite paroi circulaire (2), la différence de pression entre la dite chambre d'alimentation de fluide (5) et la dite cheminée centrale (7) étant maintenue par les dits dispositifs d'alimentation et d'évacuation du ou des dits fluides à plus d'une fois la pression centrifuge moyenne exercée par le dit lit fluidifié sur la dite paroi circulaire (2).

13. Dispositif suivant la revendication 12, caractérisé en ce que la dite chambre d'alimentation (5) est divisée en secteurs longitudinaux par des parois longitudinales permettant d'alimenter les dits injecteurs (12) correspondant aux dits secteurs longitudinaux à des pressions différentes.

14. Dispositif suivant la revendications 12 ou 13, caractérisé en ce que la dite chambre d'alimentation (5) est divisée en tronçons annulaires successifs par des parois annulaires (20) transversales permettant d'alimenter séparément les dits injecteurs (12) correspondant à chacun des dits tronçons annulaires successifs et donc de faire traverser les tronçons annulaires correspondants du dit lit fluidifié rotatif par des fluides de compositions et / ou à des températures et / ou à des vitesses d'injection différentes.

15. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 14, caractérisé en ce que la dite chambre de réaction (6) est traversée longitudinalement par au moins un déflecteur, en forme d'aile, à proximité de la dite cheminée centrale (7), en amont d'au moins une des dites ouvertures d'évacuation (14) et se prolongeant au-delà de la ou des dites ouvertures d'évacuation (14).

16. Dispositif suivant la revendication 15, caractérisé en ce que le dit déflecteur (50) est creux et est alimenté en fluide par le dit dispositif d'alimentation de fluide (5) et est muni d'au moins un injecteur de fluide (12) le long de son bord de fuite (56) permettant d'injecter le dit fluide, en couche mince (58), le long de la paroi de la dite cheminée centrale (3) en aval de la dite ouverture d'évacuation (14).

17. Dispositif suivant la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la distance (57) entre le dit bord (50) situé en aval du dit déflecteur creux et la paroi de la dite cheminée centrale (3) située en aval de la dite ouverture d'évacuation (14) est inférieure à la moitié de la distance (60) entre le dit bord (56) et la dite paroi circulaire (2).

18. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 17, caractérisé en ce que la paroi de la dite cheminée centrale (3) est évasée à au moins une de ses deux extrémités et en ce qu'elle comprend un tube d'évacuation (10) du dit fluide, concentrique et à une certaine distance de la dite paroi évasée, et un tube d'évacuation contre la dite paroi évasée évacuant séparément les dites particules solides (17) qui ont été entraînées dans la dite cheminée centrale (7) et qui sont poussées par la force centrifuge le long de la dite paroi évasée.

19. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 18, caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction (6) est reliée à une autre chambre similaire, par un conduit de transfert (91) qui permet de transférer les dites particules solides (17) de la dite chambre circulaire de réaction (6) à la dite chambre similaire et dont l'entrée est situé à proximité de la dite paroi circulaire (2) de la dite chambre circulaire de réaction (6), du côté opposé au dit dispositif d’alimentation des dites particules solides, et dont la sortie est située à proximité de la dite cheminée centrale (7) de la dite chambre similaire du côté opposé au dit dispositif d'évacuation des dites particules solides de la dite chambre similaire.

20. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 19, caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction (6) contient, à proximité du côté du dit dispositif d'évacuation des dites particules solides, un anneau de régulation (26) dont le bord extérieur longe et est fixé à la dite paroi circulaire (2), et dont le bord intérieur est à une distance moyenne de la dite cheminée centrale (7) supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale (7) et la dite paroi circulaire (2), les dites particules solides (17) en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif devant passer dans l'espace situé entre le dit bord intérieur et la dite cheminée centrale pour passer d'un côté du dit anneau de régulation à l'autre côté.

21. Dispositif suivant la revendication 20, caractérisé en ce que le dit anneau de régulation (26) comprend au moins un passage (27), situé contre la dite paroi circulaire (2), permettant le transfert des dites particules solides (17) situées d'un côté du dit anneau régulation (26) vers l'autre côté sans devoir passer par l'espace situé entre le dit bord intérieur et la dite cheminée centrale (7).

22. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 21, caractérisé en ce que le ou les dits fluides sont des gaz (100) et en ce qu'il comprend un dispositif d'injection d'un liquide, passant par la dite cheminée centrale (7), permettant de pulvériser le dit liquide en fines gouttelettes (120) sur au moins une partie de la surface du dit lit fluidifié.

23. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 22, caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction contient un ensemble de spires ou fraction de spires hélicoïdales dont le bord extérieur longe et est fixé à la dite paroi circulaire (2), et dont le bord intérieur est à une distance moyenne de la dite cheminée centrale (7) supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire (2).

24. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 23, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides comprend au moins un éjecteur (105) pénétrant dans un conduit d'évacuation du ou des dits fluides et par où le ou les dits fluides d'alimentation sont injectés à très grand vitesse et mélangés aux fluides évacués dans le dit conduit d'évacuation pour être recyclés dans la dite chambre circulaire de réaction (6).

25. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 24, caractérisé en ce que que l'axe de rotation du dit lit fluidifié (00’) forme un angle inférieure à 45° avec la verticale et en ce que la dite cheminée centrale (7) traverse le côté supérieur de la dite chambre circulaire de réaction (6) et se termine à une certaine distance du côte opposé, la section transversale de la dite cheminée centrale (7) diminuant progressivement depuis le haut vers le bas.

26. Dispositif suivant la revendication 25, caractérisé en ce que le rayon moyen de la dite chambre circulaire de réaction (6) diminue progressivement depuis le haut vers le bas.

27. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 26, caractérisé en ce que que l'axe de rota- tion du dit lit fluidifié (00’) forme un angle inférieure à 45° avec la verticale et en ce que la r6ac’ tion (6) comprend des anneaux de séparation (80), divisant le dit lit fluidifié rotatif en plusieurs tronçons annulaires, le côté extérieur des dits anneaux de séparation (80) longeant et étant fixé à la dite paroi circulaire et leur bord intérieur étant à une distance moyenne de la dite cheminée centrale (7) supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale (7) et la dite paroi circulaire (2), les dites particules solides (17) en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif devant passer dans l'espace situé entre le dit bord intérieur et la dite cheminée centrale (7) pour passer d'un côté d'un des dits anneaux de séparation (80) à l'autre côté.

28. Dispositif suivant la revendication 27, caractérisé en ce que les dits anneaux de séparation (80) sont creux et sont alimentés en fluide par le dit dispositif d'alimentation, le dit fluide étant injecté en une succession de couches le long des surfaces supérieures des dits anneaux (80) dans le sens de rotation du dit lit fluidifié rotatif.

29. Dispositif suivant la revendication 27 ou 28, caractérisé en ce que les dits anneaux de séparation (80) comprennent au moins un passage, situé contre la dite paroi circulaire (2), permettant le passage des dites particules solides (17) situées au-dessus des dits anneaux de séparation (80) vers le bas sans devoir passer par l'espace situé entre les dits bords intérieurs et la dite cheminée centrale (7).

30. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 27 à 29, caractérisé en ce que les dits anneaux de séparation (80) sont des spires ou fraction de spires hélicoïdales, dont la pente est orientée vers le haut.

31. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 24, caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié (00°) forme un angle supérieur à 45° avec la verticale et en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation (14) est ou sont situées du côté de la partie longitudinale inférieure de la dite chambre circulaire de réaction (6).

32. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 15 à 24, caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié (00’) forme un angle supérieur à 45° avec la verticale et en ce que le bord d'attaque (54) du dit déflecteur est situé du côté de la partie longitudinale inférieure de la dite chambre circulaire de réaction (6).

33. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 32, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de recyclage du ou des dits fluides évacués par le dit dispositif d'évacuation du ou des dits fluides vers le dit dispositif d'alimentation du ou des dits fluides, le dit dispositif de recyclage comprenant un dispositif de traitement (102) des dits fluides recyclés permettant d'ajuster la température et / ou la composition des dits fluides recyclés.

34. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 33, caractérisé en ce que la dite cheminée centrale (7) est divisée transversalement par des parois transversales (115.1 à 115.3) en tronçons (A° à D°) reliés à des tubes d'évacuation (10) disposés à l'intérieur de la dite cheminée centrale (7) permettent d'évacuer séparément les fluides provenant des dits tronçons de la dite cheminée centrale (7) et de les recycler et de les traiter séparément dans une tronçon correspondant ou un autre tronçon de la dite chambre circulaire de réaction (6).

35. Dispositif suivant la revendication 34, caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction (6) est divisée en tronçons annulaires correspondants aux dits tronçons de la dite cheminée centrale, par des parois annulaires (116.1 à 116.3) fixées entre la dite paroi circulaire (2) et la dite cheminée centrale (7), ces dites parois annulaires (116.1 à 116.3) comprenant au moins un passage (117.1 à 117.3) contre la dite paroi circulaire permettant le passage des particules solides d'un dit tronçon annulaire vers le dit tronçon annulaire adjacent et ces dites parois annulaires ou les dites parois transversales de la dite cheminée centrale comprenant au moins un passage (118.1 à 118.3) situé contre ou dans la dite cheminée centrale (7) permettant le passage des dits fluides d'un dit tronçon vers le dit tronçon adjacent.

36. Dispositif suivant l’une quelconque des revendications de 1 à 35, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de recyclage des dites particules solides évacuées par le dit dispositif d'évacuation des dites particules solides permettant de les recycler dans la dite chambre circulaire de réaction (6) par le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides.

37. Dispositif suivant la revendication 36, caractérisé en ce que les dites particules solides (17) sont des catalyseurs et en ce que le dit dispositif de recyclage des dites particules catalytiques comprend un dispositif de régénération des dites particules catalytiques.

38. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides (17) en suspension dans un lit fluidifié rotatif ou de transformation catalytique de fluides traversant le dit lit fluidifié rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter un ou des fluides, en couches successives, dans une chambre circulaire de réaction (6), et de les évacuer centralement par une cheminée centrale (7) traversant ou pénétrant dans la dite chambre circulaire, suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 32, à un débit et une pression d'injection entraînant les dites particules solides (17) à une vitesse moyenne de rotation engendrant une force centrifuge au moins trois fois supérieure à la force de gravité.

39. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitement de particules solides (17) en suspension dans un lit fluidifié rotatif ou de transformation catalytique de fluides traversant le dit lit fluidifié rotatif, suivant la revendication 38, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à recycler le ou les dits fluides, suivant l'une quelconque des revendications de 33 à 35.

40. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides (17) en suspension dans un lit fluidifié rotatif ou de transformation catalytique de fluides traversant le dit lit fluidifié rotatif, suivant la revendication 38 ou 39, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à recycler les dites particules solides (17), suivant l'une des revendications 36 ou 37.

41. Procédé de polymérisation catalytique, d'imprégnation, d'enrobage ou autres traitements de particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif suivant l'une quelconque des revendications de 38 à 40, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consiste à pulvériser un liquide en fines gouttelettes (120) sur les dites particules solides (17) et à faire réagir chimiquement le dit liquide imprégnant ou entourant les dites particules avec le ou les dits fluides gazeux (100) traversant le dit lit fluidifié rotatif.

42. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 37 dans un procédé de polymérisation.

43. Utilisation suivant la revendication 42, caractérisé en ce que au moins un des dits fluides contient des alpha oléfines.

44. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 37 dans un procédé de transformation catalytique d'un fluide ou mélange de fluides traversant un lit fluidifié rotatif dont les particules solides sont des catalyseurs.

45. Utilisation suivant la revendication 44, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient des oléfmes et que la dite transformation catalytique implique le changement de la distribution des poids moléculaires des dites oléfines.

46. Utilisation suivant la revendication 44, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient de l'éthylbenzène et que la dite transformation catalytique implique sa déshydrogénation pour le transformer en styrène.

47. Utilisation suivant la revendication 46, caractérisé en ce que les dites particules solides contiennent des composants qui peuvent réagir avec l'hydrogène provenant de la dite déshydrogénation, afin d'en réduire la concentration dans le dit fluide ou mélange de fluides, ces dits composants pouvant être régénérés à l'extérieur de la dite chambre circulaire de réaction.

48. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 37 dans un procédé de séchage ou d'extraction de composants volatils des dites particules solides.

49. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 37, dans un procédé d'imprégnation ou d'enrobage des dites particules solides.

50. Utilisation suivant la revendication 48 ou 49, caractérisé en ce que les dites particules solides sont des grains, de la poudre ou autres fragments d'origine agricole.