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'PERFECTIONNEMENTS AUX PLATEAUX DE-COLONNES POUR REALISER UN CONTACT ENTRE
LIQUIDES ET GAZ.
La présente invention est relative aux plateaux pour établir un contact entre gaz et liquide et concerne, plus particulièrement, un agence- ment perfectionné pour fixer des plateaux de contact, parfois connus sous l'appellation "plateaux de fraction ement, " dans des colonnes verticales, de manière à réaliser un joint étanche entre le plateau et la paroi de la colonne, malgré des variations dans la forme de cetce dernière.
Lors du montage de plateaux de contact, tels que plateaux de barbotage, plateaux perforés ou plateaux de pulvérisation enferme de gril- le, dans des colonnes, il est d'usage de fixer un anneau de support, pour chaque plateau, de manière étanche aux fluides,à la face interne de la paroi de la colonne, de façon à réaliser un joint étanche entre la péri- phérie du plateau et la paroi en question.
Cette pratique provient du fait que les colonnes n'oiit pas une section exactement uniforme., mais varient en diamètre et/ou en circularité d'un niveau à l'autre. En prévoyant un an- neau de support présentant une surface supérieure plane, sur laquelle le pla- teau peut prendre appui, ce plateau peut présenter un diamètre légèrement inférieur au diamètre intérieur de la colonne et toute irrégularité dans la section transversale de cette dernière ne cause qu'un changement dans la largeur de la partie exposée, parfois en forme de croissant, de l'anneau de support, au delà de la périphérie du plateau, sans créer un intervalle, ouvert, par lequel les fluides de contact peuvent s'échapper au lieu de tra- verser le plateau.
Ce mode de montage a l'inconvénient de nécessiter un important travail de soudure ou de rivetage, pour fixer les anneaux de sup - port à la paroi de la colonne, à différents niveaux de celle-ci? et est cou- teux, en particulier dans le cas de colonnes devant comporter un grand nom- bre de plateaux peu écartés l'un de l'autre.
Une autre difficulté, qui se manifeste avec de tels agencements, réside dans le fait qu'il est malaisé de faire varier, à volonté, l'écartement entre plateaux, parce qu'on ne peut . monter des plateaux qu'à des niveaux où sont prévus des anneaux de support
Des dispositifs ou agencements d'étanchéisation spéciaux, pré- vus sur les plateaux et pouvant être ajustés de manière à se conformer au
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contour de la aproi de la colonne,sont incommodes, difficiles à adapter et à déplacer et deviennent souvent inutilisables par suite de la corrosion.
La présente invention a, dès lors, pour objet une structure perfectionnée de plateau de contact pour monter des plateaux de contact dans une colonne verticale, de manière étanche par rapport à celle-ci, cette structure ne nécessitant pas de supports annulaires de plateau assujettis de manière étanche à la paroi de la colonne. L'invention a encore pour objet une structure, qui permet de monter les plateaux à n'importe quelle hauteur voulue dans une colonne, indépendamment d'accessoires de support, d'étanchéisation ou autres montés aux différents niveaux où sont prévus des plateaux.
En bref, selon la présente invention , chaque plateau de contact est pourvu, à sa périphérie, d'un rebord incliné, par exemple une bague tronconique, disposée soit légèrement au dessus, soit légèrement audessous de la face supérieure du plateau, la partie extérieure du rebord étant voisine de la paroi intérieure de la colonne, en sorte que le rebord forme une rigole ou un chenal annulaire avec la paroi. Un élément d'étanchéisation flexible,tel qu'un câble ou une chaîne? est placé dans la rigole annulaire, qui présente des cotés convergeant vers le bas.
Cet élément d'étanchéisation vient se coincer légèrement entre les parois de la rigole et prend, dans celle-ci, une position déterminée par la distance horizontale entre la paroi de la colonne et le rebord, en sorte que cet élément est à un niveau relativement plus bas, aux endroits de la périphérie, où la distance horizontale est plus grande, et vice-vers a.
Le rebord incliné peut être continu ou discontinu, par exemple en tronçons, ce dernier agencement étant employé, lorsque le plateau est formé de plusieurs sections, comportant chacune une partie de la périphérie du plateau, pour la facilité du placement des plateaux. Les rebords sont ainsi agencés de manière à former des rigoles en n'importe quelle partie de la paroi de la colonne et les niveaux, auxquels les plateaux sont montés, ne sont pas déterminés par la position d'accessoires d'étanchéisation portés par la colonne. Les plateaux peuvent être supportés par une charpente intérieure, par empilage ou par des consoles, des poutres ou des dispositifs-de suspension portés par la colonne.
Dans la plupart des cas, il n'est pas essentiel qu'un joint parfaitement étanche aux fluides soit réalisé; il suffit que l'élément flexible s'adapte de lui-même au contour de la paroi de la colonne, de façon à obturer l'interstice annulaire ou en forme de croissant relativement grand, qui existe sinon entre la périphérie du plateau et la paroi de la colonne, de manière à empêcher toute fuite importante des fluides de contact autour du platsau, ces fuites étant de nature à réduire l'efficacité de contact du plateau. Gomme on l'a noté plus loin, un certain écoulement de fluide autour du plateau n'est pas préjudiciable. L'invention est applicable à n'importe quel type de plateau de contact, qu'il soit du type à capuchons de barbotage, en forme de grille ou perforé et qu'il soit muni ou non de tubes descendants.
L'invention sera décrite en référence aux dessins ci-annexés, qui en représentent, à titre illustratif, quelques formes préférées d'exécution .
Dans ces dessins : - la figure 1 est une coupe horizontale d'une colonne de fractionnement équipée de plateaux en forme de grille munis d'un dispositif d'étanchéisation périphérique suivant l'invention,; - la figure 2 est une coupe verticale suivant la ligne 2-2 de la figure 1; - la figure 3 est, à plus grande échelle, une coupe verticale montrant un détail à l'endroit du trou d'homme du plateau; - la figure 4 est une vue en plan d'un canal prévu au bord du trou d'homme;
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@es figuras 5 et 6 sont, à plus grande échelle, respectivement une vue en lévation et one vue en plan de dessous d'une portion du câble d'étanchénsation ;
- la figure 7 est une coupe verticale . fragmentaire d'un agence- ment modifié, dans lequel on fait usage d'une bague tronconique plus élevée que le plateau et d'une chaïne, à titre d'élément d'étanchéisation flexible; - la figure 8 est une coupe verticale fragmentaire d'une autre variante, montrant l'invention appliquée à un plateau à capuchons de barbota- ge, et - les figures 9 et 10 sont des coupes fragmentaires respective- ment horizontale et verticale d'une autre variante encore, dans laquelle le plateau est divisé en sections , la figure 10 étant une coupe suivant la ligne 10-10 de la figure 9.
Aux figures 1 et 2, la colonne 11 contient une série de plateaux en forme de grille, comportant des barreaux 12 de toute section désirée, écartés l'un de l'autre, de manière à former des fentes intercalaires 13, qui doivent, de préférence, présenter des largeurs uniformes dans chaque plateau. La présente invention ne concerne pas l'agencement particulier prévu pour l'écoulement vers le haut d'un gaz et pour l'écoulement vers le bas d'un liquide et les agencements représentés sont simplement illus- tratifs de ces plateaux.
Sans restreindre en aucune manière la portée de l'invention, on peut signaler que les barreaux de grille du type illustré sont ordinairement écartés l'un de l'autre, de manière à former des fentes 13 de largeur comprise entre 0,05 et 1,0 pouce environ, des écartements compris entre 0,1 et 0,6 pouce étant préférés dans la plupart des cas, et les largeurs des barreaux sont choisies, par rapport aux largeurs des fentes,de façon que la somme des surfaces des fentes d'un même plateau (désignée, dans le présent mémoire, sous l'appellation "surface libre") est comprise entre 7 et 40% environ de la surface totale de la grille, des surfaces libres d'environ 10 à 20% étant le plus communément utilisées.
Ces plateaux sont écartés l'un de l'autre en direction verticale, de manière à former des espaces intermédiaires de contact 14, pour le courant ascendant de liquide atomisé ou pulvérisée de façon a assurer un contact intime entre liquide et gaz. Pour garantir le,3 meilleurs résultats, ces espaces son:) suffisamment, hauts pour permettre la séparation des gouttelettes de liquide, de façon que le gaz puisse monter à travers le plateau supérieur suivant, sans entraîner avec lui une quantité appréciable de liquide.
Lorsque les plateaux sont trop proches l'un de l'autre en direction verticale, la vitesse de circulation tolérable du gaz est limitée de même que la 4'pointe de charge;, c'est-à-dire la vitesse de circulation du gaz, à laquelle le liquide est mis dans l'impossibilité de descendre à travers les fentes en quantité suffisante pour maintenir la circulation nécessaire de liquide et à laquelle la. colonne devient inopérante, par suite d'une submersion. En général, il est souhaitable d'écarter les plateaux de distances au moins égales à environ trois fois les largeurs des barreaux et des écartements de 3 à 30 pouces sont typiques. Les plateaux peuvent être orientés de la manière représentée, les barreaux de chaque plateau s'étendant perpendiculairement à ceux des plateaux adjacents.
Les divers plateaux de contact sont munis de deux ou plus de deux poutres sousjacentes 15, s'étendant transversalement aux directions des barreaux et les barreaux sont soudés aux parties supérieures de ces poutres, en sorte que chaque plateau forme une structure unitaire, qui peut être fabriquée à l'extérieur de la colonne et glissée dans celle-ci par le haut. Un ou plusieurs plateaux sont supportés de n'importe quelle manière appropriée, par exemple, sur le fond de la colonne ou sur une armature adéquate (non représentée) et les plateaux suivants sont empilés successivement, de la manière représentée. -Ainsi, les poutres 15 assujetties à chaque plateau peuvent prendre appui sur les surfaces supérieures des plateaux inférieurs adjacents et peuvent être boulonnées à ceux-ci par des boulons 16 traversant des pattes 17.
Lorsque les barreaux des plateaux adjacents sont perpendiculaires entre eux, comme représentée les
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très 15 assujetties aux plateaux successifs s'étendent similairement, dans des directions alternées, en formant une structure de puits au centre de la colonne.
Cette partie centrale peut être utilisée comme passage d'accès, en utilisant des barreaux interrompus 12a au centre de chaque plateau, de manière à laisser un trou d'homme central, et en prévoyant une grille centrale à barreaux 12b, pour fermer le trou d'homme. Oomme montré à la figure 3, les extrémités des barreaux 12a sont supportées par et soudées à des barreaux 18, qui sont, à leur tour, soudés aux cotés des poutres 15, éloignés du centre, les faces supérieures des barreaux 18 et des poutres étant de niveau.
Les extrémités des barreaux 12b reposent sur les bords supérieurs des poutres; ces barreaux sont soudés à des barreaux d'espacement horizontaux 19,qui s'étendent transversalement le long des cotés inférieurs des barreaux et sont espacés des extrémités des barreaux 12b, en sorte que l'ensemble formé par tous les barreaux 12b constitue une section amovible du plateau. Ces sections amovibles sont connectées, de manière détachable, aux autres parties des plateaux, par des moyens d'attache appropriés.
Dans maintes applications, on préfère agencer les moyens d'attache, de façon à permettre aux sections d'être détachées par le haut ou par le bas et, à cette fin, des plaquettes formant consoles 20, présentant des trous verticaux 21, sont soudées aux poutres 15, à courte distance sous la partie supérieure de celles-ci (figures 3 et 4). Des fentes 22 sont pratiquées dans les faces supérieures des consoles 20. Des boulons 23 à broches transversales 24 reposant dans les fentes 22, de manière à empêcher la rotation des boulons, s'étendent dans les trous 21 et dans des trous correspondants ménagés dans les barreaux d'espacement 19-et les barreaux de grille 12b. Ces boulons portent des écrous supérieur et inférieur 25, 26.
Il est évident qu'il est possible d'attacher ou d'enlever les sections amovibles de trou d'homme par le haut ou par le bas du plateau, en agissant sur les écrous 25 ou 26. Lorsqu'une section a été détachée, elle peut être poussée vers le haut, puis glissée horizontalement sur les barreaux de grille 12a, entre les poutres 15 du plateau supérieur suivant, ce qui permet à un homme de passer par le trou d'homme. Des trous 27 sont ménagés de place en place dans les poutres 15,-de manière à permettre d'inspecter les sections des plateaux en forme de grille, au delà des poutres, et d'accéder aux boulons 16.
Une bague tronconique 28, allant en s'élargissant vers lebas' est soudée à la face inférieure de chaque plateau, la partie inférieure de cette bague ayant un diamètre extérieur, qui n'est que légèrement inférieur au diamètre intérieur de la colonne, de manière à permettre au plateau d'être déplacé verticalement dans la colonne, malgré les habituelles irrégularités de forme de cette dernière. La bague constitue ainsi un rebord incliné, qui forme une rigole ou un chenal avec la paroi de la colonne. Les barreaux de le. grille se terminent à la partie supérieure de plus petit diamètre de la bague ou au voisinage de cette partie, de manière à permettre l'accès à la partie supérieure de la rigole.
On peut noter que cette bague sert, en outre, d'élément structurel pour le positionnement des extrémités extérieures des barreaux de grille interrompus 12a. Un élément d'étanchéisation flexible est placé dans cette rigole. Dans la forme d'exécution représentée? cet élément est un câble 29 (figures 1, 2 5 et 6) comportant un manchon 30 recevant les extrémités du câble, de manière à former un anneau. Une extrémité au moins du câble s'adapte, de préférence, dans le manchon, de manière à pouvoir y coulisser, tandis que l'autre extrénité est assujettie à ce manchon, par exemple par sertissage, de manière à permettre à la circonférence de l'anneau de varier, de façon à s'adapter d'elle-même aux exigences de la rigole.
Le manchon 30 porte une patte perforée 31, de manière à faciliter la prise du câble, pour le retirer de la rigole. Bien qu'on ait représenté un élément d'étanchéisation flexible, constitué par un seul tour de câble et bien qu'on ait prévu de permettre des variations dans la longueur du câble, grâce au manchon 30, l' invention n'est pas limitée à cet agencement spécifique. Le câble descend à des profondeurs différentes dans la rigole, en différents points de la circonférence de celle-ci, selon la distance horizontale entre 1a bague 23 et la paroi de la colonne, de manière à obturer l'intervalle annulaire.
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ompêcher le câble d'être déplacé dans le cas de variations soudaines de pression, plusieurs pattes de positionnement fendues 32 sont assujetties à chaque plateau par des boulons 33 , s'étendit en travers de la rigole au- dessus du câble.
En service, le liquide descend dans la colonne, en passant par les fentes 13, tandis que le gaz monte en traversant les mêmes fentes.
Ainsi, lors d'une distillation fractionnée, le gaz peut être fourni, en appliquant de la chaleur à une partie inférieure de la colonne. La vitesse du courant de gaz ascendant est ordinairement maintenue suffisamment élevée, pour entraver l'écoulement libre du liquide par les fentes, en sorte qu'il s'accumule sur chaque plateau une masse de liquide et que le gaz ascendant entraîne un peu de ce liquide et le chasse dans l'espace de contact 14 sous forme fortement pulvérisée,de manière à réaliser une atomisation intense.
Il est évident que les plateaux sont adéquatement scellés à la paroi de la colonne, si le trajet de fuite est plus petit que l'épais- seur des fentes, et cette exigence est satisfaite par le dispositif d'étan- chéisation représenté. En plagant la bague 28 sous le plateau, une masse d'eau est recueillie dans chaque rigole ou chenal annulaire, ce qui empêche efficacement que du gaz soit dérivé vers le haut à travers l'espace ménagé entre le plateau et la paroi de la colonne. Une petite quantité de liquide peut fuire vers le bas à travers la rigole, mais la pression du gaz s'oppose à cet écoulement, la quantité de liquide s'échappant de cette manière étant faible par rapport à celle qui descend à travers les fentes plus larges 13.
Il est également possible de monter le rebord incliné à une hauteur différente par rapport à la surface du plateau et d'utiliser d'autres types d'éléments d'étanchéisation flexibles. La figure 7 représente ces deux variantes, mais il est bien entendu que chacune de celles-ci peut être appliquée individuellement. Dans cette forme d'exécution, le rebord tronconique 28a est fixé aux faces supérieures des barreaux de grille 11 et l'élément d'étanchéisation flexible est constitué par une chaîne 29a, qui est placée dans la rigole ou le chenal formé par la bague et par la paroi 11 de la colonne.
La chaîne peut être retenue en place par des pattes de positionnement fendues 32a, qui sont fixées par des écrous 33 sur des broches filetées portées par des plaquettes de base 34 soudées, de place en place, à la partie supérieure de la bague. Cette forme d'exécution a le même effet que celle décrite plus haut, si ce n'est que la pression hydrostatique du liquide dans la rigole sera quelque peu moindre.
Gomme indiqué précédemment, l'invention n'est pas limitée à des colonnes comportant des plateaux de pulvérisation en forme de grille, sans tubes descendants, mais peut être utilisée avec d'autres types de plateaux.
Ainsi, la figure 8 montre l'invention appliquée à un plateau de barbotage habituel 35, comportant des tubes pour la montée de vapeur 36 et des capuchons ou calottes de barbotage 37, pour le courant ascendant de gaz et pour l'établissement d'un contact entre gaz et liquide sur le plateau. Le plateau peut être muni d'un déversoir de trop-plein habituel et d'un tube descendant pour le liquide (non représentés), comme il est d'usage dans la technique de la distillation. La bague tronconique 28 du plateau est soudée à la partie inférieure de celui-ci et ce plateau est supporté, par l'intermédiaire de cette bague, par des cornières 38, soudées ou autrement fixées, de place en place, à la paroi 11 de la colonne.
Le câble d'étanchéisation 29 est placé dans la rigole ou le chenal annulaire résultant et retenu en place par des pattes 32, dans la manière décrite précédemment.
Les figures 9 et 10 illustrent une variante, dans laquelle le plateau est constitué de sections et dans laquelle le rebord périphérique incliné est discontinu. Une telle structure est souhaitable, en particulier dans les colonnes ne comportant pas de têtes élargies, mais présentant, par contre, des ouvertures latérales, près de leurs parties supérieure et inférieure, ces ouvertures présentant des diamètres inférieurs au diamètre intérieur de la colonne. Pour introduire les plateaux préfabriqués dans ces ouvertures, il est avantageux de construire les plateaux en section @
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de monter les sections sur des armatures s'étendant en travers de la colonne.
Gomme montré sur le dessin? des poutres ou armatures transversales 40 sont fixées à la colonne 11 et s'étendent d'une paroi à l'autre pour supporter les plateaux, qui, dans ce cas également, sont des plateaux en forme de grille, munis de barreaux 12. Les plateaux sont constitués de sections, dont deux sections 41 et 42 sont représentées. Les bords contigus de ces deux sections s'étendent au-dessus de l'armature 40 et sont supportés par celle-ci., par l'intermédiaire de barres d'espacement 43 et 44, qui sont' soudées aux faces inférieures des barreaux de grille se trouvant au-dessus de l'armature.
Les sections du plateau sont boulonnées par des écrous 45 et 46 respectivement à des broches filetées fixées à l'armature et s'étendant dans des trous ménagés dans les barreaux 12 A la périphérie courbe de chacune des sections du plateau est soudée une section d'un rebord tronconique, désignée en 47 et 48. Le câble d'étanchéisation 29 avec son manchon 30 est placé dans la rigole formée entre le rebord tronconique et la paroi de la colonne et est retenu en place par des pattss fendues 32 comme décrit plus haut.
REVENDICATIONS
1. Colonne pour réaliser un contact entre un gaz et un liquide comprenant une enveloppe verticale, plusieurs plateaux de contact gaz-liquide, placés à différents niveaux dans l'enveloppé et présentant des ouvertures pour livrer passage au gaz et au liquide, et un joint annulaire prévu entre un plateau et la paroi de l' enveloppe , ce joint étant formé d'un rebord incliné, prévu à la périphérie du plateau et formant une rigole annulaire avec ladite paroi, et d'une matière d'étanchéisation flexi- ble placée dans la rigole annulaire.