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DISPOSITIF POUR LA MISE EN CONTACT D'UN GAZ ET D'UN'LIQUIDEo
La présente invention a pour objet un appareil assurant la mise en contact d'un gaz et d'un'liquide, et elle couvre plus particulièrement une colonne à pulvérisation, nouvelle et perfectionnée, assurant le contact entre le gaz et le liquide et destinée plus-particulièrement au refroidissement des gaz de four à coke, et à l'absorption de l'ammoniaque, des huiles.légères et autres constituants des gaz de fours à coke.
L'invention a plus particulièrement pour objet un appareil de mise en contact entre un gaz et un liquide, comprenant une chambre verticale comportant une entrée de gaz et une sortie de liquide au voisinage de son fond et une sortie de gaz et une admission de liquide au voisinage de la partie su- périeure de la chambre, tandis qu'une série de pulvérisateurs à liquide sont disposés à intervalles à différentes hauteurs de la chambre entre-la sortie des gaz et l'admission du liquide au-voisinage de la partie supérieure de la chambre d'une part, et l'admission de gaz et la sortie de liquide au voisinage du fond d'autre part ;
chaque pulvérisateur est constitué par un plateur tra- versant la chambre, et comportant un puisard pour recueillir une masse de li- quide sous une charge suffisante pour obliger le liquide à s'écouler sous l'effet de- la pesanteur en forme de pulvérisation à partir d'un ajutage dis- posé au-dessous de la masse de liquide considérée¯, une ouverture étant prévue dans le plateau à une petite distance de la masse de liquide pour permettre au gaz de monter librement à travers le plateau, et une chicane étant disposée au-dessus de cette ouverture pour dévier le liquide- qui pourrait avoir ten- dance à tomber à travers cette ouverture.
Des dispositifs de contact entre gaz et liquide qui utilisent des garnitures, des plateaux à barbotage, des plaques perforées et des chicanes ont déjà été essayés avec des résultats plus ou moins favorables. Ces. dispo- sitifs antérieurs présentent tous des inconvénients plus ou moins marqués et consistant en particulier en un grand encombrement, une capacité réduite en raison du faible rendement par volume occupé, des frais de première instal- lation très élevés, un.colmatage très rapide de l'appareil, un ravinement
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facile et ce qui est plus particulièrement important dans l'industrie des gaz de fours à coke, une résistance notable à l'écoulement des fluides.
On a eu parfois recours à des colonnes où le liquide arrivant par le haut était pul- vérisé vers le bas à contre-courant par rapport à un courant dirigé vers le haut de gaz introduit par la base. Alors que ces colonnes réduisaient sensi- blement la chute de pression, on arrivait malheureusement en raison du long trajet suivi par le liquide en chute libre, à une stratification du liquide et par suite à une distribution non uniforme et à un contact médiocre avec les gaz, ce qui réduisait l'efficacité du fonctionnement. On pouvait obtenir un meilleur contact, mais non une meilleure distribution de liquide en intro- duisant des quantités extrêmement élevées de liquide, mais cela bien entendu en acceptant un sacrifice en ce qui concerne la dilution des produits liquides et un accroissement des frais de fonctionnement.
On a amélioré quelque peu les dispositifs à pulvérisation par utilisation d'une série de pulvérisateurs comportant chacun une canalisation, des pompes et des moyens de réglage pour refouler mécaniquement le liquide d'un pulvérisateur à l'autre. L'addition d'un tel équipement auxiliaire augmente sensiblement les frais d'installation de l'appareil et complique le fonctionnement en raison de l'obligation d'assurer une série de réglages. C'est pourquoi on n'utilise que peu les appareils de ce type dans l'industrie des fours à coke. De plus, dans le cas où l'on veut traiter les produits des fours à coke, les fluides contiennent souvent des matières solides en suspension qui occasionnent des difficultés notables par colmatage ou usure des pompes ou autres parties de l'appareillage, su- jettes à corrosion et à abrasion.
Conformément à l'invention, il est prévu une colonne de pulvé- risation de constitution économique destinée à assurer une nouvelle distribu- tion répétée du liquide et un contact intime poussé à l'extrême entre le gaz et le liquide tout en obtenant dans la colonne une chute de pression faible et régulière.
La présente invention a encore pour objet une colonne de pulvé- risation à rendement élevé et grande capacité, tout en étant d'une concep- tion simple, et cela en évitant toute possibilité d'un fonctionnement défec- tueux.
Conformément à l'invention, le liquide peut être pulvérisé sous l'effet de la pesanteur de la colonne par une série de pulvérisateurs agissant l'un après l'autre et formant le dispositif de contact, le pompage généralement utilisé étant remplacé par une montée à l'origine du liquide.
L'invention a encore pour objet un pulvérisateur perfectionné fonctionnant sous l'effet de la pesanteur dans des colonnes d'absorption ou de refroidissement.
D'autres objets et d'autres avantages apparaîtront d'après la 'description suivants se référant aux dessins ci-joints :
Conformément à l'invention, il est prévu une tour perfectionnée d'absorption et de refroidissement destinée plus particulièrement à la sépa- ration et au traitement des constituants des gaz de fours à coke. En fonc- tionnement, le gaz introduit au fond de la colonne monte à contre-courant par rapport à une série du pulvérisateurs; le gaz lavé ou refroidi est évacué par la partie supérieure de la colonne et le liquide s'accumule au fond de la colonne pour être- prélevé à cet endroit.
Suivant une caractéristique de l'invention, on peut prévoir des dispositifs distribués sur la hauteur de la colonne pour recueillir des masses de liquide sous une charge suffisante pour obliger le liquide à s'écouler sous forme de pulvérisation à partir des ajutages disposés entre les dites masses. Ainsi, la pesanteur est utilisée pour la redistribution du liquide d'absorption dans la colonne, ce qui élimine l'emploi de pompes, tuyauteries et réglages utilisés normalement à cet effet.
Tenant compte des frais accrus de garniture ou de remplissage et des difficultés inhérentes au nettoyage de telles garnitures ou de tels remplissages dans les "scrubbers" à colonne classiques, la colonne conforme à l'invention est particulièrement intéressante
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parce que l'on supprime toutes garnitures et tous remplissages et que les pulvérisateurs non susceptibles de se colmater et fonctionnant sous une fai- ble charge due à la pesanteur et servant à la redistribution du liquide ab- sorbant suppriment les canalisations généralement nécessaires pour une telle distribution.
Dans un mode d'exécution de l'invention, l'appareil comprend une enveloppe cylindrique verticale présentant une admission de gaz et une sortie de liquide au voisinage du fond et une entrée de liquide et une sor- tie des gaz au voisinage de son extrémité supérieure, des pulvérisateurs de liquide étant distribués dans la hauteur de la chambre cylindrique et comprenant chacun un plateau circulaire subdivisé en deux segments dont les cordes se raccordent à l'entrée d'un puisard central pour recueillir le liquide tombant sur les segments qui sont inclinés vers ce puisard; un tuyau aboutissant à un ajutage est relié au fond du puisard et une ouverture ou une encoche semi-circulaire est prévue dans chaque segment de part et d'autre du puisard pour permettre le libre passage des gaz vers le haut en tra- versant les segments.
Un rebord vertical s'étendant le long de ces ouver- tures semi-circulaires empêche le courant de liquide de les traverser et une chicane en forme de cuvette renversée disposée au-dessus des deux ouvertures semi-circulaires empêche le liquide de pénétrer dans lesdites ouvertures semi-circulaires, et enfin des ouvertures latérales dans les chicanes en forme de cuvette renversée permettent l'échappement des gaz traversant les ouvertures semi-circulaires.
Sur les dessins ci-joints, la figure 1 est une vue en coupe ver- ticale d'une colonne d'absorption du type à pulvérisateur conforme à l'in- vention.
La figure 2 est une vue fragmentaire en coupe-élévation repré- sentant un pulvérisateur de la colonne d'absorption à une plus grande échelle,
La figure 3 est une vue en perspective d'un pulvérisateur de colonne d'absorption après enlèvement de la chicane en cuvette renversée.
Comme on le voit en figure 1, la colonne comprend une enveloppe cylindrique verticale définissant une chambre 1. L'admission des gaz se fait en 2 au-dessous des- pulvérisateurs pour être évacués à la partie supérieure par la sortie des gaz 3. Le véhicule liquide destiné à l'absorption pénètre par le conduit 4 pour être recueilli dans un puisard-en formant une masse sous une charge suffisante sur le pulvérisateur 5 pour pouvoir être évacué sous l'effe-t de la pesanteur par l'ajutage de pulvérisat-ion 6. Le véhicule d'absorption distribué par l'ajutage 6 sous forme de particules finement divisées ou d'un brouillard sur toute la section droite- de la. chambre 1, tombe sur le pulvérisateur suivant 5 pour y former une masse se déchargeant à nouveau sous l'effet de la pesanteur dans-l'ajutage suivant 6-.
Le dernier pulvérisateur inférieur 5, au lieu de se terminer par un ajutage 6, s'ouvre dans un tuyau de descente 7 où le liquide s'écoule pour s'accumuler- au fond de la colonne 1 et en être retiré par la tubulure de sortie 8. Comme on le voit en-figure I, on peut utiliser un grand nombre de pulvérisateurs 5, ce nombre dépendant.bien entendu des exigences du procédé à considérer. La chambre-1 peut comporter lea fenêtres et trous d'homme habituels non repré- sentés, pour permettre de voir facilement l'intérieur- de la colonne et y entrer facilement. Les différents pulvérisateurs 5 dans la colonne 1 ont une constitution analogue, mais sont de préférence décalés les uns par rap- port aux autres en-présentant leurs puisards perpendiculairement l'un à l'autre, comme on le voit en figure 1.
Pour assurer le maintien d'un ni- veau liquide- convenable dans les pulvérisateurs 5, on peut utiliser un niveau 9 relié à un point disposé au-dessus du pulvérisateur 5 par un tube 11 d'une part et à la masse liquide dans le puisard par le tube inférieur 12 d'autre part'. Le réglage du niveau liquide dans les pulvérisateurs 5 peut être obtenu en pompant plus ou moins le véhicule d'absorption arrivant par l'admission de liquide 4.
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Sur la figure 2, le pulvérisateur 5 est représenté comme porté par les cornières 13 ; un scellement au ciment 14 reliant la paroi inté- rieure de la chambre 1 aux extrémités du pulvérisateur 5 empêche toute fuite de gaz le long des parois. Un plateau circulaire est constitué par des segments 15 s'inclinant vers le puisard recueillant le liquide et qui est délimité par les parois terminales 16, les parois latérales 17 et le fond 18. Un plateau ou. couvercle 19 fixé aux parois latérales 17 du puisard fa- cilite la distribution du gaz et empêche le liquide de sortir en ce point.
Au-dessus des ouvertures semi-cylindriques 21 prévues dans les segments 15 se trouve une chicane 22 en forme de cuvette renversée présentant de préférence un diamètre réduit et des ouvertures latérales 23 pour l'échap- pement des gaz qui la traversent. Du fond 18 du puisard se détache le tuyau de descente 24 se terminant par un ajutage 6.
Bien que l'on puisse utiliser un pulvérisateur quelconque pour assurer la dispersion du liquide sous forme de fines gouttelettes dans toute la section droite de- la colonne,l'invention prévoit un ajutage de pul- vérisation comportant plusieurs plaquettes convexes 25 superposées à inter- valles et de- dimensions progressivement décroissantes; ces plaquettes, reliées par les pièces 26 et comportant des ouvertures centrales 27 de dimensions de plus en plus faibles forment une série de rideaux d'intensité variable, de telle sorte que l'on répartit d'une manière efficace les gouttelettes liquides dans toute la section droite de la colonne, comme représenté en traits inter- rompus.
Le montage du pulvérisateur 5 apparaît plus clairement en fi- gure 3 sur laquelle, pour plus de clarté, ne figure pas la chicane 22. Le plateau circulaire comprenant les segments inclinés 15 est monté sur un organe en forme de L 28 reposant sur la cornière 13, comme on le voit en figure 2. Entre les segments en regard 15 se trouve le puisard délimité, com- me il a été dit, par les parois terminales 16, les parois 17 et le fond 18.
Les gouttelettes liquides tombant sur les segments inclinés 15 pénètrent dans le puisard et sont évacuées par la canalisation conique 29 aboutissant au tuyau 24. Le courant liquide sortant de la partie inférieure du tube 24 tombe sur la première plaquette distributrice 25 d'où une partie du liquide est diri- gée latéralement dans le sens transversal par rapport à la colonne sous forme d'un rideau liquide. Une autre partie du liquide tombe. par l'ouverture 27 de la plaquette déflectrice 25 sur la plaquette suivante pour former un deuxième rideau liquide de plus faible intensité s'étendant transversalement par rap- port à la colonne.
La charge d'une masse liquide se formant par l'accumulation du véhicule d'absorption dans le puisard et dans un tube 24 d'environ 1 m 25 produira généralement une pression suffisante pour la formation de jeta-de pulvérisation d'intensité désirée. Les gaz montent en traversant le pulvéri- sateur 25 sans entrer en contact avec le liquide grâce au fait qu'ils tra- versent en montant les ouvertures semi-circulaires et ensuite la chicane 22, comme représenté en figure 2. Un rebord vertical 31 s'étend le long de la pé- riphérie des ouvertures semi-circulaires 21 pour empêcher le liquide de tomber dans ces ouvertures.
Ainsi, tout le liquide se trouvant au-dessus du pulvérisateur se trouve utilisé pour produire une charge pesante sur l'ajuta- ge de pulvérisation se trouvant immédiatement au-dessous de 'lui. Les ouver- tures semi-circulaires 21 doivent présenter des dimensions suffisantes pour ne pas retarder sensiblement l'écoulement des gaz qui les traversent. Géné- ralement le fonctionnement sera satisfaisant si le rayon de l'ouverture semi- circulaire 21 est égal à environ un quart du rayon des segments 15. Comme on l'a déjà signalé, en s& référant à la figure 2, le plateau ou couvercle 19 fixé à la paroi latérale 17 du puisard représenté avec plus de détail en fi- gure 3, empêche le liquide de gicler en ce point.
Bien que-l'on ait représenté certains modes d'exécution préfé- rés de l'invention pour faciliter l'exposé, il est évident que différentes modifications et différents changements peuvent y être apportés sans que l'on sorte pour cela du domaine de ladite invention.