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PERFECTIONNEMENTS RELATIFS AU SECHAGE DES GAZ..
La présente invention se rapporte au séchage des gaz et plus parti- culièrement à un procédé de régénération d'un sécheur à gaz du type'dans le- quel le gaz à sécher passe, en sens descendant, sous une pression supérieure à la pression atmosphérique et à la température ambiante ou une température inférieure à l'ambiance, à travers un lit d'alumine ou autre matière adsor- bante granulaire contenue dans une enveloppe extérieure qui forme l'un de deux sécheurs semblables dont l'un est régénéré par chauffage cependant que l'autre est en fonctionnement, les deux sécheurs étant échangés après une période déterminée à l'avanceo Jusqu'à présent, la régénération de ces sécheurs constituait un procédé lent comportant les stades de décompression du sécheur,
de chauffage du sécheur à la température de régénération par passage en sens ascendant d'un gar chauffé à travers le lit,de refroidissement du sécheur au moyen d'un courant ascendant de gaz refroidissant, et de remise sous pression du sécheur.
La 'altesse de chauffage du lit adsorbant à la température de réac- tivation dépend de la vitesse du passage du gaz chauffant à travers le lit et elle est limitée en raison de ce que la vitesse du gaz chauffant ne doit pas dépasser la valeur à laquelle il soulèverait les granules individuels formant le lit.
La vitesse de chauffage peut être augmentée en fournissant de la chaleur directement à l'adsorbant ou à l'enveloppe extérieure du sécheur, mais la faible conductibilité de l'adsorbant 'et la faible chaleur spécifique du gaz de régénération, joints au fait qu'aucune portion de l'adsorbant ne doit être chauffée au-dessus d'une certaine température critique, imposent de sévères limitations à la vitesse à laquelle le chauffage peut être effea= tuéo
La vitesse à laquelle le sécheur peut être refroidi est de même limitée par la vitesse ascentionnelle communiquée aux granules par le gaz
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passant en sens ascendant dans l'adsorbant.
Enfin, les opérations alternées de décompression et de recompres- sion doivent également être effectuées lentement pour éviter la désagrégation de l'adsorbant. Ces opérations se tradùisent également par une augmentation de la consommation de force et par des fluctuations dans la production du gaz sec.
Ainsi, toutes ces opérations tendent à augmenter le temps nécessai- re à la régénération du sécheur. Le cycle de fonctionnement d'un élément de séchage, et par conséquent la dimension des sécheurs, sont fixés par le temps nécessaire à la régénération. Si la vitesse de régénération peut être augmentée, il est possible de réduire les dimensions du sécheur qui sont né- cessaires pour un service particulier. Il est particulièrement important, quand on a à sécher de grandes quantités de gaz sous des pressions élevées, de limiter autant que possible les dimensions voulues du sécheur.
il est également souvent désirable que la température, la pression et le débit du gaz quittant l'élément de séchage restent constants, et ceci est d'une importance primordiale lorsque le sécheur fait partie d'une instal- lation de séparation de gaz.
Enfin, pour sécher un gaz rare ou coûteux, il est mauvais de le laisser se polluer par quelque autre gaz éventuellement utilisable dans la régénération du sécheur. Dans ces cas, il est également essentiel de ne rien perdre du gaz à sécher.
La présente invention se propose de fournir un procédé de régéné- ration dans lequel la nécessité de décompresser le réservoir quand on a à sé- cher un gaz sous pression est supprimée, et dans lequel la vitesse de chauf- fage et de refroidissement de l'adsorbant est sensiblement augmentée, ce qui réduit le temps nécessaire à l'obtention d'une régénération complète et per- met l'usage d'un sécheur plus petit dans un but quelconque déterminé.
Le procédé de réactivation d'un sécheur à gaz du type spécifié com- porte selon l'invention un stade de chauffage dans lequel la matière adsor- bante est chauffée sensiblement sous la pression à laquelle le chauffage est effectué jusqu'à ce qu'on ait atteint la température désirée de régénération, une opération de balayage dans laquelle l'eau résiduelle est éliminée par passage d'une petite quantité du gaz sec quittant le sécheur en action sous la même pression à travers le sécheur, et une opération de refroidissement dans laquelle le passage du gaz sec à travers le sécheur est poursuivi jus- qu'à ce que la température du sécheur soit sensiblement égale à la tempéra- tiire de séchage.
Le gaz de balayage et de séchage est usuellement dirigé en sens ascendant dans le sécheur mais il peut l'être, si on le veut, en sens descendant.
Il est préférable que la température du gaz de balayage et la vi- tesse de l'apport de chaleur sur toute la longueur du sécheur soient réglées de manière à maintenir la température de l'adsorbant sensiblement constante au cours de l'opération de balayage. C'est ainsi qu'on peut chauffer' le gaz de balayage avant son entrée dans le sécheur par échange de chaleur avec le gaz chaud quittant le sécheur.
La vapeur et le gaz quittant le sécheur au cours des trois stades de régénération sont de préférence envoyés dans un refroidisseur de manière à enlever l'eau, le gaz résiduel étant ensuite remis en circulation en direc- tion de l'entrée du sécheur en service. Cette remise en circulation peut être commodément effectuée au moyen d'un tube de Venturi inséré dans le tuyau d'arrivée du gaz aux sécheurs. Etant donné, que le gaz chaud quittant le sé- cheur est refroidi avant d'être remis en circulation, on évite les fluctua- tions de température du gaz pénétrant dans le sécheur en service et la tem- pérature du gaz sec quittant l'installation de séchage reste sensiblement constante.
En outre, le débit du gaz sec n'est pas diminué au cours des opé- rations de balayage et de refroidissement du fait que le gaz retiré est remis en circulation au tuyau d'arrivée des sécheurs. Cette remise en circulation
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du gaz est particulièrement intéressante quand on a à sécher des gaz rares ou coûteux, puisqu'il n'y a pas de pertes au cours de la régénération
L'adsorbant est de préférence chauffé par les parois ou'enveloppe du sécheur, par exemple au moyen d'une résistance électrique entourant l'en- veloppe du sécheur, mais on peut utiliser tout autre moyen'approprié, par exemple une résistance chauffante noyée dans l'adsorbant lui-même, ou un chauf- fage diélectrique.,
L'application du procédé suivant la présente invention permet'de réduire le temps nécessaire aux opérations de chauffage et de refroidisse- ment et de supprimer le temps nécessaire à la décompression et à la recompres- sion du sécheur. La diminution qui en résulte de la durée totale nécessaire à la régénération du sécheur permet d'utiliser des sécheurs plus petits pour un but déterminé.
On va maintenant'décrite l'invention plus particulièrement en rela- tion avec le dessin annexé, qui représente schématiquement une paire de sé- cheurs disposés de manière à être régénérés par le procédé suivant l'inven- tiono
Les sécheurs 1 et 2 comportent des réchauffeurs électriques des parois 3 et 4, qui sont tous deux d'une capacité suffisante pour chauffer l'enveloppe du sécheur à la température de réactivation dans une période rai- sonnableo Pour éviter que la température de l'enveloppe du sécheur dépasse la température de régénération,on peut intercaler dans le circuit électri- que un interrupteur automatique.
Le tuyau 5 d'arrivée du gaz à sécher conduit, par un tube de Ven- turi 6 et un réfrigérant par vaporisation 7, dans un séparateur d'eau 8 mu- ni d'un tuyau de décharge 9 commandé par le robinet 10. Le séparateur 8 est relié aux tuyaux d'arrivée des sécheurs 1 et 2 respectivement par des branche- ments Il et 12, commandés par des robinets 13 et 14. Les tuyaux de sortie des sécheurs 1 et 2 sont reliés respectivement par des branchements 15 et 16, commandés respectivement par des robinets 17 et 18 au tuyau principal 19 de sortie du gaz sec.
Partant des entrées des sécheurs 1 et 2 des branchements 20 et 21. commandés respectivement par les robinets 22 et 23. conduisent, par lé tuyau 24 à une phase d'un échangeur de chaleur 25 et, de la, par'le tuyau 26, à un refroidisseur à eau 27 et un séparateur d'eau 28 muni d'un tuyau de décharge 29 commandé par un robinet 30. Un tuyau 31, partant du sépara- teur 28, conduit, par le robinet 32, à l'étranglement du tube de Venturi.6.
L'autre phase de l'échangeur de chaleur 25 est reliée, par les tuyaux 33 et 34, commandés respectivement par les robinets 35 et 36, au tuyau 15, muni d'un robinet 17, et semblablement par les tuyaux 37 et 38, commandés par les robinets 39 et 40, au tuyau 16, muni du robinet 18.
En fonctionnement, quand le sécheur 1 est en service pour sécher le gaz cependant que le sécheur 2 est en cours de régénération, comme il est montré sur le dessin, les robinets 13, 17, 23 et 32 sont ouverts, cependant que les robinets 14, 18, 22, 36, 39 et 40 sont fermés, de sorte que la tota- lité du gaz à sécher passe par le branchement Il en direction du sécheur 1 Le réchauffeur 4 de l'enveloppe du sécheur 2 est alors mis en service et on laisse l'adsorbant atteindre la température de régénération. Le gaz résiduel sous haute pression, présent dans le sécheur, accélère fortement la vitesse de transfert de la chaleur de l'enveloppe à la masse adsorbante et permet aux couches centrales d'adsorbant d'atteindre la température de régénération au bout d'une période de chauffage relativement courte.
Au cours du chauffage le gaz se dilatant dans le sécheur et la vapeur d'eau formée par l'évapora- tion de l'eau adsorbée sont enlevés par aspiration par l'étranglement du tube' Venturi 6, par le tuyau 21, le tuyau 24, l'échangeur de chaleur 25 et le tuyau 26, en direction du refroidisseur à eau 27, où la vapeur se condense, et, de là, en direction du séparateur d'eau 28, où l'eau séparée se condense.
Le gaz ainsi débarrassé de l'eau rejoint le courant principal de gaz à sécher
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passant par le tube de Venturi 6. La pression existant dans le sécheur 2 reste à peu près constante, à la légère perte de charge près (qui n'a pas besoin de dépasser 5 atmosphères environ) produite par l'aspiration exercée par le tube de Venturi.
Après avoir poursuivi le chauffage pendant un temps suffisant pour permettre aux couches centrales du lit d'adsorbant d'atteindre la températu- re de régénération, on enlève l'humidité résiduelle du sécheur-par balayage en ouvrant les robinets 39 et 40 pendant une courte période polir permettre de retirer une petite quantité du gaz sec du tuyau 19 par le tuyau 16'et'le tuxvau 37 en direction de l'échangeur de chaleur 25, et de là par le tuyau 38 en direction de l'entrée du sécheur 2. Ce gaz est aspiré par le haut en traversant le lit d'adsorbant et enlève avec lui l'eau résiduelle, pour être ensuite remis en circulation comme ci-dessus par le refroidisseur 27 et le séparateur 28 au tube de Venturi 6.
Au cours de son passage par l'échangeur de chaleur 25, le gaz de balayage est chauffé par échange indirect de chaleur avec les gaz chauds provenant du haut du sécheur passant également par !le- changeur de chaleur et, en réglant convenablement le réchauffeur 4, on peut facilement maintenir une température constante de régénération du lit adsor- bant au cours de la période de balayage.
Le balayage terminé, on ferme les robinets 39 et 40, on déconnecte le réchauffeur 4 et on refroidit le sécheur en ouvrant le robinet de sortie 18, de sorte qu'on aspire directement à travers le sécheur 2 un courant as- cendant de gaz sec et froid sous l'effet de succion du tube de Venturi. Le gaz chaud quittant le haut du sécheur est remis en circulation comme ci-des- sus vers le refroidisseur 27 et de la à l'étranglement du tube de Venturi 6.
Etant donné que le courant gazeux refroidissant est refroidi avant de rejoin- dre le courant principal du gaz à sécher, on évite les fluctuations de la température du gaz entrant dans le sécheur en service 1, et la température du gaz sec quittant l'installation reste constante. La vitesse de passage du gaz sec provenant de l'élément de séchage n'est pas diminuée par l'enlè- vement des gaz de balayage et de refroidissement, car la quantité de gaz ainsi retiré est faible comparativement avec la quantité totale de gaz pas- sant dans l'élément, ce gaz étant en outre remis en circuit vers l'entrée des sécheurs. Le tube de Venturi est conçu pour remettre en circuit le gaz à une vitesse suffisante pour refroidir le sécheur en un temps raisonnable; il n'y a pas besoin d'un débitmètre à gaz spécial.
Le refroidissement terminé, on ferme les robinets 23 et 32 et on enlève l'eau du séparateur 28 en ouvrant le robinet 30.
Pour passer d'un sécheur à l'autre, il suffit d'ouvrir le robinet 14 et de fermer les robinets 13 et 17, le gaz à sécher étant alors dirigé vers le sécheur 2. On peut alors commencer la régénération du sécheur 1 en ouvrant les robinets 22 et 32 et en branchant le réchauffeur 3.