EP1838426A2 - Rotary fluid bed device and method for using said device - Google Patents

Rotary fluid bed device and method for using said device

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EP1838426A2
EP1838426A2 EP05821734A EP05821734A EP1838426A2 EP 1838426 A2 EP1838426 A2 EP 1838426A2 EP 05821734 A EP05821734 A EP 05821734A EP 05821734 A EP05821734 A EP 05821734A EP 1838426 A2 EP1838426 A2 EP 1838426A2
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EP
European Patent Office
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fluid
solid particles
reactor
fluids
fluidized bed
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP05821734A
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German (de)
French (fr)
Inventor
Axel De Broqueville
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De Broqueville Axel
Original Assignee
Individual
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Publication date
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Priority claimed from BE2004/0612A external-priority patent/BE1016381A3/en
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Definitions

  • the present invention relates to a rotating fluidized bed device and a fluid injection device in this rotating fluidized bed, within a fixed circular reaction chamber, and to catalytic polymerization, drying and drying processes. , impregnating, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic conversion of fluids using this device.
  • the centripetal pressure exerted by the fluid which flows radially through the fluidized bed can be substantially higher and therefore its flow rate and speed difference with that of Solid particles can be substantially higher, which improves the contact between the fluid and the solid particles and substantially increases the volume of fluid that can pass through the fluidized bed and thus also its ability to cool, heat and / or dry the solid particles.
  • the rotating fluidized bed is supported by a fixed cylindrical wall along which it must slide, the pressure exerted by the solid particles against this fixed cylindrical wall brakes all the more these solid particles as the thickness, the density and the speed of rotation of the fluidized bed are large. The latter will decrease rapidly if the kinetic moment of rotation is not maintained by means of rotating mechanical means, with the problems related to the presence of mobile equipment inside a reactor, and / or by the injection of fluid, at high speed, in the direction of rotation of the fluidized bed.
  • the amount of fluid that must be injected to transfer the required kinetic momentum to the solid particles is very large and can prevent the formation of a thick and dense fluidized bed and good separation of fluid and solid particles. Indeed, when a fluid is injected at high speed, tangentially to the cylindrical wall and perpendicular to the axis of symmetry of a cylindrical chamber through which a central chimney comprises evacuation openings for the evacuation of this fluid , the fluid can perform several turns around this central chimney before entering, if the evacuation openings are narrow. But, as soon as solid particles are introduced into this cylindrical chamber, they further inhibit the fluid as the ratio of the specific mass of the solid particles and the fluid is large.
  • the evacuation of the fluid becomes more direct, which can even lead to a reversal of the flow of fluid along the central stack, downstream of the evacuation openings, and cause turbulence which causes the solid particles to exit. , thus limiting the possibility of forming a thick and dense fluidized bed within the cylindrical chamber.
  • the formation of a rotating fluidized bed inside a reactor has various problems. It is an object of the present invention to provide an improved rotative fluidized bed device, and more particularly a rotary fluidized bed device which at least partially solves the aforementioned problems.
  • the present invention aims to provide a rotating fluidized bed device in which the injection of one or more fluids is corrected, and wherein the formation of the fluidized bed is improved.
  • the present invention provides a rotating fluidized bed device in which the injection of one or more fluids is improved by providing a fluid injection device adapted to inject one or more fluids into successive layers in said rotating fluidized bed. More particularly, the invention relates to a device with a rotating fluidized bed comprising: a cylindrical reactor comprising at least one cylindrical chamber, a device for supplying one or more fluids, gaseous or liquid, arranged around the circular wall said cylindrical chamber, a device for discharging said fluid or mixture of fluids, a device for feeding solid particles to one side of said cylindrical chamber and a device for evacuating said solid particles from the opposite side of said cylindrical chamber; said cylindrical chamber, characterized in that: o said device for discharging said fluid or mixture of fluids ⁇ mprends a central chimney passing longitudinally or penetrating inside said cylindrical chamber, the wall of said central chimney comprising at least one discharge opening allowing evacuating centrally, by said central chimney, the fluid or mixture of fluids from said cylindrical chamber; said feed device for said fluid or mixture
  • the present invention provides the use of injectors, distributed around the circular wall of a cylindrical chamber (also called 'circular reaction chamber'), which inject one or more fluids, along the circular wall, in successive layers to form a succession of layers of fluid which are superimposed by rotating rapidly inside the reaction chamber, around a central chimney which penetrates or crosses along its central axis and which is provided with one or more discharge openings through which the fluid can be discharged centrally.
  • injectors distributed around the circular wall of a cylindrical chamber (also called 'circular reaction chamber'), which inject one or more fluids, along the circular wall, in successive layers to form a succession of layers of fluid which are superimposed by rotating rapidly inside the reaction chamber, around a central chimney which penetrates or crosses along its central axis and which is provided with one or more discharge openings through which the fluid can be discharged centrally.
  • the circular reaction chamber is traversed by a stream of solid particles which are fed from one of its sides and discharged from the opposite side and which are driven by the fluid in a fast rotational movement whose centrifugal force makes it possible to concentrate them before their exit from the circular reaction chamber, in a dense rotating fluidized bed, which is at least partially supported by the centripetal pressure of these successive layers of fluid which run along the circular wall and which act as fluid cushions, reducing the friction of the solid particles against this wall.
  • the fluid is fed by a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids for supporting and rotating the fluidized bed at a speed generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity .
  • a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids for supporting and rotating the fluidized bed at a speed generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity .
  • the invention provides a rotating fluidized bed device in which the formation of the fluidized bed is further improved by adapting the internal dimension of the reactor, without losing capacity.
  • the present invention provides in particular for dividing reactor in a succession of cylindrical chambers interconnected.
  • the invention relates to a rotating fluidized bed device according to the invention, characterized in that it comprises hollow discs, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and fixed against the cylindrical wall of said reactor, dividing said reactor into a succession of cylindrical chambers interconnected by passages arranged through said hollow discs, allowing said solid particles in suspension in said rotary fluidized beds to pass from said cylindrical chamber to the other, and characterized in that said device for discharging said fluids or said includes said so-called hollow discs which are each provided with at least one central opening around said axis of symmetry and at least one lateral opening connected to at least one collector outside the reactor for discharging said fluids through said hollow discs and regulate the outlet pressures of said ch cylindrical amber.
  • a cylindrical reactor is divided into a succession of cylindrical chambers by a succession of flat cylinders or hollow discs fixed against its side wall.
  • These hollow discs include openings in their center to suck the fluid through each chamber by rotating quickly, and openings in their side wall to evacuate outside the reactor.
  • These hollow discs are traversed by appropriately profiled passages to allow the solid particles in suspension in the fluid, rotating rapidly, to pass from one cylindrical chamber to another.
  • the invention also provides a device with a rotating fluidized bed in which the injection of one or more fluids is further improved by providing an injection device to improve the efficiency of the transfer. of energy and momentum of said fluid to solid particles suspended in said rotating fluidized bed.
  • the present invention provides at least one deflector capable of delimiting inside said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed.
  • the invention relates to a device with a rotating fluidized bed according to the invention, characterized in that the device for feeding one or more fluids comprises a device for injecting fluid into the interior of said bed.
  • rotary fluidized fluidizer which fluid injection device comprises at least one deflector defining inside said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed, from one or more injectors of said fluid, said baffle being arranged to delimit between said injector or injectors and said baffle, a passage or passageway to a flow of said solid particles suspended in the said fluidized rotating bed, from the upstream of said injector, to enter the said space in order to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to perm said or said fluid jets yielding a substantial portion of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of said space.
  • the present invention to improve the efficiency of momentum transfer and of kinetic energy between a fluid jet and solid particles suspended in a rotating fluidized bed, comprises baffles, inside the rotating fluidized bed, suitably shaped and arranged near the injectors of the fluid, to allow mixing injected fluid with a limited amount of solid particles, while channeling it, to prevent or reduce its expansion in the reactor before it has transferred a significant amount of its kinetic energy to these solid particles.
  • This device makes it possible to use much lighter fluids than solid particles and to inject it at high speed into the reactor without losing a large part of its kinetic energy because of its expansion in the reactor.
  • a device according to the present invention can advantageously be used in different methods. Therefore, the present invention also relates to methods for catalytic polymerization, drying, impregnation, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of fluids using this device.
  • the invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or of catalytic conversion of fluids passing through said rotary fluidized bed, characterized in that comprises the steps of injecting one or more fluids, in successive layers, into a cylindrical chamber of a reactor, and evacuate them centrally by a central chimney flowing or penetrating into said cylindrical chamber, according to the present invention, at a flow rate and an injection pressure causing said solid particles at a mean rotational speed generating a centrifugal force at least three times greater than the force of gravity.
  • the present invention also relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps which comprise injecting into a horizontal cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate giving said solid particles an average speed of rotation greater than the square root of the product of the reactor diameter and which is the acceleration due to gravity.
  • the present invention also relates to a process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotary fluidized beds or catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and at a flow rate generating in the said rotating fluidized bed a centrifugal force greater than gravity, the said solid particles being transferred from a said chamber cylindrical to the other downward of said reactor.
  • Another method according to the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or catalytic conversion of fluids through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and a flow rate giving said solid particles an average speed of rotation greater than the speed they can acquire by falling from the top to the base of said cylindrical chambers and their allowing to pass from said lower cylindrical chamber to said upper cylindrical chamber by at least one passage arranged in said hollow disc separating them and oriented in the direction causing said solid particles to rise.
  • the present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a polymerization process.
  • the present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a process for catalytic transformation of a fluid or mixture of fluids passing through a rotating fluidized bed whose solid particles are catalysts.
  • the present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a process for drying or extraction of volatile components of said solid particles.
  • a device according to the present invention may also be used in a process for impregnating or coating said solid particles.
  • the present invention thus provides an improved rotary fluidized bed device, in which the injection of one or more fluids, and wherein the formation of the fluidized bed has been improved through various technical modifications, applied as such or in combination with each other, including inter alia, the use of injectors adapted to inject one or more fluids in successive layers in the reactor, the division of the reactor into several successive reaction chambers, and / or the use of an injection device provided with one or more deflectors.
  • the present invention makes it possible to pass through a dense rotating fluidized bed, with a good separation between the solid particles and the fluid, by a very large amount of fluid and to rotate it rapidly to obtain a high centrifugal force, without the use of rotating mechanical means inside the reactor, even if the density of the fluid is low. It allows easy recycling, after appropriate treatment, fluid and / or solid particles, whose residence time can be adapted to the needs. It is particularly advantageous for processes which require a very good contact between the fluid and the solid particles, such as fast drying of solid particles in a compact reactor, and / or a large heat transfer capacity for controlling the temperature.
  • very exothermic catalytic reactions such as the catalytic polymerization of ethylene or very endothermic catalysts such as the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene or the catalytic cracking of light gasolines. It also allows regeneration of the catalyst particles at the desired rate and the high rotational speed of these solid particles reduces the likelihood that they will form agglomerates or adhere to the reactor surface. The presence of fluid cushions between the solid particles and the reactor surface also reduces the attrition of these solid particles and reactor walls.
  • This method allows residence times of the particles in the reactor, short or long, depending on the size of the passages between the cylindrical chambers, and the resistance to rotation of the fluidized bed can be low because the injection of the fluid into thin films along the side wall of the reactor reduces the friction of the solid particles on this wall.
  • This method is particularly advantageous when the volume of the circulating fluid is very high, because the central evacuation devices of the fluid by hollow discs can allow very large flow of the fluid with a minimum of resistance and the distributors and collectors of the fluid, being outside the reactor, can have large diameters without reducing the space available for the fluidized bed inside the reactor.
  • This method is also particularly advantageous when the pressure inside the reactor is lower than atmospheric pressure, because the hollow discs can support the cylindrical wall of the reactor, which makes it possible to have thin walls, cut longitudinally, to form slots through which the fluid can be injected and to facilitate disassembly.
  • the distributors, the collectors and the reactor can form a compact, easily transportable assembly.
  • this process allows the construction of light, compact, transportable and efficient units, for example for the drying of cereal seeds. It is also suitable for catalytic modifications of low pressure fluids, such as cracking of light olefins or dehydrogenation of ethylbenzene which, being highly endothermic, require intermediate reheating and regeneration of the catalyst. It can also be used for the catalytic copolymerization, bi or multimodal, particles suspended in a succession of active fluids of different compositions. Other features and examples of devices according to the present invention are described below in a nonlimiting manner.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of a cylindrical reactor according to the invention comprising three concentric walls.
  • FIG. 2 shows a schematic cross section, along the plane of the axes (y) and (z), of a cylindrical reactor according to the invention.
  • Figure 3 shows the schematic cross section of an area around a fluid injector, illustrating how a small modification of the circular wall downstream of a fluid injector changes the orientation of the plane of its outlet.
  • FIG. 4 shows the schematic transverse section, along the plane of the axes (y) and (z) of a reactor whose feeders and evacuation devices of the fluid or fluids of the reaction chamber have been modified.
  • FIG. 5 shows an enlargement of the area around two fluid injectors.
  • FIG. 6 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis of (z) being vertical and coinciding with the axis of rotation (OO 1 ) of the fluidized beds, of the connection two sections of superimposed circular chambers.
  • FIG. 7 shows a diagram adapted to the drying of solid particles introduced from a side of one of two circular reaction chambers placed in series.
  • FIG. 8 represents the schematic diagram of a schematic longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, but whose axis of rotation of the fluidized bed is vertical or strongly inclined and whose central chimney ends at a certain distance above the lower side.
  • FIG. 9 shows the diagram of a longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, comprising at each end of the central stack a centrifugal compressor.
  • FIG. 10 represents an embodiment of the invention in which the feed chamber and the central stack of a cylindrical reactor according to the invention are divided into four sections.
  • FIG. 11 shows a schematic view of a section of a vertical cylindrical reactor whose section of its cylindrical side wall is seen on each side of its cylindrical axis of symmetry.
  • Figure 12 shows a cross section of a cylindrical reactor for viewing a preferred embodiment of a fluid injection device according to the invention.
  • Figure 13 is an axonometric projection of a portion of the side wall of a reactor to better visualize fluid injection devices according to the invention.
  • Figure 14 is the projection of a half cross section of a cylindrical chamber.
  • Figure 15 shows the section of a particle transfer passage from one zone of a reactor to another zone.
  • Figure 16 is a transverse flow diagram of the solid particles along a half longitudinal section of a cylindrical chamber similar to that shown in Figure 14, without the side and central baffles.
  • Figure 17 illustrates a simplified diagram, similar to Figure 11, slightly modified to allow for bimodal or multimodal co-polymerization.
  • FIG. 18 illustrates a simplified diagram, similar to that of FIG. 17, slightly modified to allow the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids in a rotating fluidized bed containing solid catalyst particles.
  • Figure 19 shows the longitudinal section of a horizontal reactor, which can work at a pressure slightly lower than atmospheric pressure.
  • FIG. 20 represents the view of a section crossing a hollow disk, along the plane AA 'of FIG. 19, for a reactor having two distributors and two collectors and forming therewith a compact assembly that is easily transportable and designed to be easily removable.
  • Fig. 21 is an enlargement of the fluid injection device shown in Figs. 19 and 20.
  • Figure 22 shows the view of a section along the plane BB 'perpendicular to Figure 20, the nozzle connecting a hollow disk to a collector.
  • the present invention relates to an improved fluidized bed device.
  • a device generally comprises a cylindrical reactor containing one or more circular reaction chambers.
  • the terms "circular reaction chamber” and “cylindrical chamber” are used in some embodiments of the present invention as synonymous and refer to a chamber within the cylindrical reactor.
  • the terms "circular wall” and “cylindrical wall” indicating the wall of the circular reaction chamber or the cylindrical chamber are used in some embodiments of the present invention as synonyms.
  • the present invention relates to a rotating fluidized bed device comprising a fluid injection device, capable of injecting one or more fluids in successive layers, inside a fixed circular reaction chamber. , and processes for catalytic polymerization, drying, impregnation, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic conversion of fluids using this device.
  • the present invention relates to a fluid injection device in successive layers in a rotating fluidized bed and catalytic polymerization process, drying or other solid particle treatment or catalytic transformation of fluids, where a succession of injectors distributed around the fixed circular wall of a circular reaction chamber, injecting along this wall, in successive layers, one or more fluids, which entrain the solid particles, passing through this chamber, in a rotational movement This centrifugal force concentrates these particles along this wall, thus forming a fluidized bed rotating around a central chimney, through which the fluids are evacuated.
  • injectors distributed around the circular wall of a circular reaction chamber, inject one or more fluids, along the circular wall, in successive layers, in order to form a succession of layers of fluid which superimposed by rotating rapidly inside the reaction chamber, around a central chimney that penetrates or crosses along its central axis and which is provided with one or more discharge openings through which the fluid can be evacuated centrally.
  • the circular reaction chamber is traversed by a stream of solid particles which are fed from one of its sides and discharged from the opposite side and which are driven by the fluid in a fast rotational movement whose centrifugal force makes it possible to concentrate them before their exit from the circular reaction chamber, in a dense rotating fluidized bed, which is at least partially supported by the centripetal pressure of these successive layers of fluid which run along the circular wall and which act as fluid cushions, reducing the friction of the solid particles against this wall.
  • the fluid is fed by a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids allowing the support and rotating the fluidized bed at a rate generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity.
  • a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids allowing the support and rotating the fluidized bed at a rate generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity.
  • the present invention relates to a rotating fluidized bed device comprising a circular reaction chamber, a device for supplying one or more fluids, arranged around the circular wall of said circular reaction chamber, a device for discharging said fluid or fluids, a device for feeding solid particles to one side of said circular reaction chamber and a device for discharging said solid particles on the opposite side; of said circular reaction chamber, characterized in that said device for discharging said fluid or said fluid includes a central duct passing longitudinally or penetrating inside said reaction chamber, the wall of said central duct comprising at least one evacuation opening enabling said fluid chamber (s) to be evacuated centrally through said central chimney; circular reaction; said feeder of said fluid or fluids comprises fluid injectors distributed around said circular wall for injecting said fluid or said fluids into a succession of layers which follow said circular wall by turning around said chimney central and driving said solid particles in a rotational movement whose centrifugal force pushes them towards said circular wall; said centrifugal force is, on average,
  • each annular slice of the reaction chamber there be at least one fluid injector every 90 °, ie 4, and preferably at least seven, the most preferred being at least 11 and therefore the number of successive layers of fluid is high, or the distance between these injectors is small, preferably less than the average radius of the circular chamber, to limit the amount and concentration of the solid particles which come into contact with this circular wall after having passed through the layer of fluid which has been injected by the injector situated upstream, before reach the fluid layer injected by the injector located downstream.
  • the profile of the injectors is designed so as to be able to inject the fluid at a sufficient speed, preferably at least twice the desired rotation speed for the solid particles in the fluidized bed, and in thin layers, with a thickness at the moment of their injection preferably less than one twentieth of the average radius of the chamber of reaction, in a direction forming an acute angle, preferably less than 30 °, with the circular wall, and that the planes of the outlet openings of the fluid injectors form with the side of the circular wall located downstream preferably included angles between 60 ° and 120 °, so that the thrust of the fluid or fluids at the time of their exit from the injectors is more tangential than radial or centripetal.
  • the circular wall may be cylindrical, but it may also have different radii of curvature or be flat between the fluid injectors. In the latter case the circular wall is polygonal and its sides located on either side of the injectors form an angle all the closer to 180 ° as the number of injectors is high.
  • the present device is in one embodiment, characterized in that the directions of injection of the layers of said fluid or said fluid injectors form an angle less than 30 ° with said circular wall of the side located downstream of said fluid injectors.
  • the device according to the present invention is characterized in that the planes of the outputs of said fluid injectors form angles between 60 ° and 120 ° with said circular wall on the side downstream of said fluid injectors.
  • the device according to the present invention is characterized in that each annular slice of said circular wall contains at least one said fluid injector every 90 °.
  • the present device is characterized in that the distance between two so-called consecutive fluid injectors is preferably less than the average radius of said circular wall.
  • the device according to the present invention is characterized in that the outputs of said fluid injectors are thin, preferably of a width less than one twentieth of the average radius of said reaction chamber.
  • the present invention also relates to a device characterized in that the surface of said circular wall between two said consecutive injectors is flat, the circular wall being polygonal.
  • no cross section of the central chimney comprises more than one fluid discharge opening, and that these openings are narrow, arranged longitudinally, preferably of an average width less than half the average distance between the central chimney and the circular wall and that the sum of the sections of the discharge openings is preferably less than twice the sum of the sections of the outlet openings of the fluid injectors, which is itself preferably less than half the longitudinal section of the circular reaction chamber, and that the planes of these discharge openings form with the wall of the chimney It preferably has an angle of between 60 ° and 120 °, this wall progressively deviates from the circular wall of the reaction chamber from its side downstream of the discharge openings to the opposite side, thereby taking the appearance of a spiral.
  • the device according to the present invention is characterized in that the or said evacuation openings are disposed longitudinally and that their average width is less than half the mean distance between said wall of said central chimney and said circular wall.
  • the device according to the present invention is characterized by in that the sum of the sections of said evacuation openings is less than twice the sum of the output sections of said fluid injectors.
  • the device according to the present invention is characterized in that the planes of said evacuation openings form angles between 60 ° and 120 ° with the wall of said central chimney.
  • the device according to the present invention is characterized in that no cross section of said central chimney passes through more than one said discharge opening.
  • the present invention may comprise at least one deflector, wing-shaped, longitudinally passing through the reaction chamber, near the wall of the central chimney, having its leading edge upstream of the evacuation opening or openings of the fluid and its trailing edge downstream of these fluid discharge openings, in order to reintroduce into the reaction chamber the solid particles, generally the finest, which have entered the space between the baffle and the wall of the central fireplace.
  • the inlet section of this space is preferably larger than the sum of the sections of the exhaust openings and the distance between the trailing edge and the wall of the central stack is preferably less than half the distance between this edge and the circular wall.
  • This deflector may be hollow and provided with fluid injectors arranged along its trailing edge, in order to inject at a high speed, a thin layer of fluid, approximately parallel, preferably more or less than 30 °, to the wall of the central chimney, downstream of the discharge openings, to prevent these solid particles to go up along the wall of the central chimney downstream of the discharge opening. Therefore, in another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said reaction chamber is traversed longitudinally by at least one deflector, wing-shaped, close to said central chimney upstream of at least one of said evacuation openings and extending beyond the said evacuation openings.
  • the device according to the present invention is characterized in that said deflector is hollow and is supplied with fluid by said fluid supply device and is provided with at least one fluid injector along its trailing edge for injecting said fluid in a thin layer along the wall of said central chimney downstream of said discharge opening.
  • the device according to the present invention is characterized in that the distance between said edge located downstream of said hollow deflector and the wall of said central chimney located downstream of said evacuation opening is less than half the distance between said edge and said circular wall.
  • the present invention may comprise at least one control transverse ring, which is placed near the exit of the solid particles, the outer edge of which runs along and is fixed to the circular wall and whose inner edge surrounds and is at an average distance from the central chimney, preferably greater than a quarter of the mean distance between the central chimney and the circular wall, in order to allow the solid particles to pass from one side of the fluidized bed to the other without too close to the evacuation openings of the central fireplace.
  • This regulation ring makes it possible to prevent or slow down the transfer of the solid particles situated upstream of this ring downstream, as long as the fluidized bed has not reached the desired thickness upstream.
  • This The ring may comprise a passage along the circular wall, to allow a minimum passage sufficient to gradually empty the circular reaction chamber when the supply of solid particles is stopped.
  • the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber contains, near the side of said device for discharging said solid particles, a control ring. whose outer edge runs along and is fixed to said circular wall, and whose inner edge is at an average distance from said central chimney greater than a quarter of the average distance between said central chimney and said circular wall, said particles suspended solids in said rotating fluidized bed to pass into the space between said inner edge and said central chimney to pass from one side of said control ring to the other side.
  • the device according to the present invention is characterized in that said regulation ring comprises at least one passage, located against said circular wall, for the transfer of said solid particles located on one side of the said separation ring to the other side without having to go through the space between said inner edge and said central chimney.
  • the present invention may comprise a set of helical coils, whose outer edges run along and are fixed to the circular wall and whose inner edges surround and are at an average distance from the central stack, preferably greater than one quarter of the average distance between the central chimney and the circular wall, in order to allow the solid particles which move longitudinally in one direction, as they run along these helical turns, to move in the other direction in the space between these helical coils and the central chimney without getting too close to the openings of the central chimney.
  • helical coils which can form a continuous helical helix or discontinuous or be fragmented into a set of fins, make it possible to pass the solid particles from one side to the other of the circular reaction chamber many times and / or to raise them longitudinally, if the axis of rotation of the fluidized bed is inclined or vertical. Similar devices are described in Applications Nos. 2004/0186 and 2004/0612 of Belgian patents, filed on April 14 and December 12, 2004 in the name of the same inventor.
  • the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber contains a set of turns or fraction of helical turns whose outer edge runs along and is fixed to the said circular wall, and whose inner edge is at an average distance from said central chimney greater than a quarter of the average distance between said central chimney and said circular wall.
  • the axis of rotation of the fluidized bed can be horizontal, inclined or vertical. If it is horizontal or inclined less than 45 °, preferably less than 30 °, the average velocity of the solid particles, their concentration and the pressure they exert on the thin layers of fluid are higher in the bottom of the reaction chamber. It is therefore preferable to divide the outer distribution chamber into several longitudinal sectors by longitudinal separation walls in order to be able to differentiate the fluid injection pressure in the different fluid injectors as a function of their position in the reaction chamber.
  • separation rings surrounding the central chimney at a distance from it, preferably less than one third of the average distance between the circular wall and the central chimney to allow the solid particles to pass into this space without too close to the discharge opening of the central chimney, can be fixed against the circular wall to prevent the rapid fall of the solid particles.
  • the pressure exerted by these solid particles against the upper surface of these separation rings will slow them down not only in their fall, but also in their rotational movement. This can be compensated, if necessary, if these rings are hollow and provided with fluid injectors for injecting a fluid in thin layers along their upper surface in the direction of rotation of the solid particles.
  • these separating rings may be replaced by helical coils, which may also be hollow and which may form a continuous helical helix or discontinuous or be broken up into fins, fixed against the circular wall, the orientation of the slope of the turns or fins driving up the solid particles, which rotate rapidly along the circular wall, and the average distance between the inner edge of the turns and the central chimney, preferably greater than a quarter of the average distance between the circular wall and the central chimney, allowing the solid particles, which are mounted along the upper surface of these turns, to fall into this space without too close to the discharge opening of the central chimney.
  • This makes it possible to feed the solid particles into the bottom of the circular reaction chamber and to evacuate them at the top.
  • Similar devices are described in Applications Nos. 2004/0186 and 2004/0612 of Belgian patents, filed on April 14 and December 12, 2004 in the name of the same inventor.
  • the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle less than 45 ° with the vertical and in that said central chimney crosses the side upper of said circular reaction chamber and ends at a distance from the opposite side, the cross section of said central chimney gradually decreasing from the top down.
  • the device according to the present invention is characterized in that the average radius of said circular reaction chamber decreases gradually from the top downwards.
  • the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle less than 45 ° with the vertical and in that said circular reaction chamber comprises separating rings, dividing the said fluidified rotating bed into several annular sections, the outer side of said separation rings running along and being fixed to said circular wall and their inner edge being at an average distance from said central stack greater than a quarter of the mean distance between said central chimney and said circular wall, said solid particles suspended in said rotating fluidized bed to pass into the space between said inner edge and said central chimney to pass from one side of said one of the so-called separation rings on the other side.
  • the device according to the present invention is characterized in that said separation rings are hollow and are supplied with fluid by said supply device, said fluid being injected in a succession of layers along the upper surfaces said rings in the direction of rotation of said rotating fluidized bed.
  • the device according to the present invention is characterized in that the said separation rings comprise at least one passage, situated against the said circular wall, allowing the passage of the said solid particles situated above said separation rings down without having to pass through the space between said inner edges and said central chimney.
  • the device according to the present invention is characterized in that said separation rings are spiral turns or fraction of helical turns, whose slope is oriented upwards.
  • the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle greater than 45 ° with the vertical and in that the or said evacuation openings is or are located on the side of the lower longitudinal portion of said circular reaction chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle greater than 45 ° with the vertical and in that the leading edge of said deflector is located on the side of the lower longitudinal portion of said circular reaction chamber.
  • the central chimney may pass only one side of the circular reaction chamber, preferably the upper side if the axis of rotation of the fluidized bed is vertical or inclined, and terminate before reaching the side. opposite.
  • the cross section may gradually decrease and its end located in the circular reaction chamber may be open or closed.
  • the wall of said central chimney is flared at at least one of its two ends and in that it comprises a discharge tube of said fluid, concentric and at a distance from said flared wall, and a discharge tube against said flared wall separately discharging said solid particles which have been entrained in said central chimney and which are pushed by the centrifugal force along the said flared wall.
  • the distribution chamber can be divided into successive annular sections by transverse annular separation walls in order to be able to differentiate the quality and the quantity of the fluids which are fed into the different sections and which cross the corresponding section of the fluidized bed.
  • the device according to the present invention is characterized in that said feeder said fluid or said fluid comprises a fluid supply chamber surrounding said circular wall, the difference pressure between said fluid supply chamber and said central chimney being maintained by said devices for supplying and discharging said fluid (s) at more than once the pressure mean centrifuge exerted by said fluidized bed on said circular wall.
  • said feed chamber is divided into longitudinal sectors by longitudinal walls for feeding said injectors corresponding to said longitudinal sectors at different pressures. your.
  • the device according to the present invention is characterized in that said feed chamber is divided into successive annular sections by transverse annular walls for separately feeding the said injectors corresponding to each of said sections successive annular and thus to cross the corresponding annular sections of said rotating fluidized bed with fluids of compositions and / or at different temperatures and / or injection rates.
  • the device according to the present invention is characterized in that said device for supplying one or more fluids comprises at least one ejector penetrating into a discharge pipe of said fluid or fluids and by where said one or more feed fluids are injected at a very high speed and mixed with the fluids discharged into said exhaust duct for recycling into said circular reaction chamber.
  • a plurality of circular reaction chambers can be put in series by connecting the solid particle outlet of a chamber to the inlet of the solid particles of the next chamber, and the solid particles can be recycled after being regenerated. if they are catalytic, by a suitable device after having spent a longer or shorter time, as needed, in the circular chamber or chambers of reaction.
  • the device according to the present invention is characterized in that the said circular reaction chamber is connected to another similar chamber by a transfer conduit which makes it possible to transfer the said solid particles from the said circular chamber of reaction to the said similar chamber and whose inlet is located near the said circular wall of the said circular reaction chamber, the opposite side to said supply device of said solid particles, and whose output is located near of said central chimney of said similar chamber on the opposite side to said device for discharging said solid particles from said similar chamber.
  • a transfer conduit which makes it possible to transfer the said solid particles from the said circular chamber of reaction to the said similar chamber and whose inlet is located near the said circular wall of the said circular reaction chamber, the opposite side to said supply device of said solid particles, and whose output is located near of said central chimney of said similar chamber on the opposite side to said device for discharging said solid particles from said similar chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that said central chimney is divided transversely by transverse walls in sections connected to discharge tubes disposed inside said central chimney allow separately evacuate the fluids from said sections of said central stack and recycle and treat separately in a corresponding section or another section of said circular reaction chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber is divided into annular sections corresponding to said sections of said central chimney, by annular walls fixed between said circular wall and said central chimney, said annular walls comprising at least one passage against said circular wall.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling the fluid or said fluids evacuated by said device for discharging said fluid (s) towards said device. supply of said fluid or fluids, said recycling device comprising a treatment device of said recycled fluids for adjusting the temperature and / or the composition of said recycled fluids.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling said solid particles discharged by said evacuation device of said solid particles for recycling in said chamber circular reaction by said feeding device of said solid particles.
  • the device according to the present invention is characterized in that said solid particles are catalysts and in that said device for recycling said catalytic particles comprises a device for regenerating said catalytic particles.
  • the device according to the present invention is characterized in that the one or more said fluids are gases and in that it comprises a device for injecting a liquid, passing through said central chimney. , for spraying said liquid into fine droplets on at least a portion of the surface of said fluidized bed.
  • FIG. 1 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis (x) coinciding with the axis of rotation of the fluidized bed (00 ') and the axis (z), directed upwards, coinciding with the vertical, a cylindrical reactor comprising three concentric walls, the outer wall (1), the central wall, called the circular wall (2) and the central wall (3), called the wall of the central chimney, the space between the outer wall and the central wall being closed by two annular side walls (4.1) and (4.2).
  • the space (5) between the outer wall and the circular wall is the supply chamber of the fluid or fluids
  • the space (6) between the circular wall and the central wall is the circular reaction chamber
  • the space to the interior of the central wall is the central chimney (7).
  • Tubes (8) make it possible to introduce the fluid or fluids, symbolized by the arrows (9) through the outer wall (1) or the annular lateral walls (4.1) and (4.2), inside the the feed chamber (5) and the tubes (10) make it possible to evacuate the fluid or fluids, symbolized by the arrows (11), from the central chimney (7).
  • the tangential component of their speed is much greater than the radial component, but it is not visible because it is perpendicular to the plane of the figure.
  • a conduit (16) is used to introduce solid particles, symbolized by small circles (17), through the side wall (4.1).
  • the solid particles are driven by the fluid in a rotational movement and the centrifugal force holds them along the circular wall (2) where they form an approximately cylindrical surface fluidized bed (18).
  • a conduit (19) discharges the solid particles (17) through the opposite annular sidewall (4.2).
  • Annular walls (20) can divide the distribution chamber (5) into annular sections (A), (B) and (C) in order to be able to supply different qualities and / or pressures to the fluid (s).
  • the tubes (10) for discharging the fluid or fluids can penetrate inside the central chimney (3) which widens at its two ends, thus forming a kind of cyclone.
  • the solid particles, which have been able to penetrate inside the central chimney and which turn rapidly, are concentrated along the conical walls (24), and are evacuated by the tubes (25) and possibly recycled.
  • the fluidized bed may be divided by a regulating ring (26) optionally provided with one or more passages (27) against the circular wall allowing the solid particles to pass from one side to the other. If the feed rate of the solid particles (17) through the conduit (16) is higher than the transfer rate of the solid particles through the passages (27), the thickness (28) of the fluidized bed upstream of the The control ring (26) will increase until it is sufficient for the particles to overflow through the center of this ring to pass to the other side. And if the output rate of the solid particles through the conduit (19) is greater than the feed rate, the thickness (29) of the fluidized bed downstream of the regulating ring (26) will decrease until that the rarefaction of the solid particles automatically adjusts the output flow rate with the input flow rate of these particles.
  • This device makes it possible to maintain the volume of the fluidized bed upstream of the control ring (26), preferably located near the outlet (19), approximately constant if the feed rate of the solid particles is sufficiently high.
  • the passages (27) also make it possible to evacuate all the solid particles from the circular reaction chamber when the feeding of the solid particles is stopped. Since the reactor is horizontal, the effect of the force of gravity generates a difference in thickness of the fluidized bed and / or concentration of the solid particles between the top (28) and the bottom (30) of the circular reaction chamber.
  • the outlet (14) is preferably in the bottom of the reactor because the speed and the concentration of the particles is maximum, and therefore the thickness of the fluidized bed is minimum, which reduces their probability of being driven into the central stack (7).
  • the circular wall (2) is cylindrical in this illustration, and therefore its radius (33) is constant, while the radius of curvature of the wall of the central chimney (3) is variable. It is minimum (34) upstream of the output (14) and maximum (35) downstream.
  • the width (36) of the discharge opening (14) can be maximum in the middle of the reaction chamber and minimum near the annular side walls (4.1) and (4.2) so that the cross section of the central chimney is more raised at its ends, to facilitate the evacuation of the fluid (11). It should be noted that this width (36) is preferably zero against these walls, to prevent the solid particles slowed by these walls are driven into the central chimney.
  • the reactor can be slightly inclined to increase the flow of particles to their outlet and thus reduce their residence time inside the reaction chamber.
  • the surface of the fluidized bed is slightly conical depending on the importance of the inclination and the ratio between the force of gravity and the centrifugal force.
  • FIG. 2 shows the schematic cross-section along the plane of the axes (y) and (z) of the reactor of FIG. 1, in which the annular distribution chamber (5) is replaced by four tubular distribution chambers (5.1). ) to (5.4), each connected to an injector or set of fluid injectors (12). This arrangement may be preferred when the number of injectors is low.
  • the radius of curvature (35) of the wall (3) of the central chimney is smaller (34) on its part upstream of the discharge opening (14), giving it the appearance of a spiral, and that the width (31) of the circular chamber is preferably smaller downstream than upstream (32), because the flow rate of the fluid rotating around the chimney increases as and when it approaches the evacuation opening (14).
  • the surface (37) schematizes the section of a zone of turbulence generated by the possible inversion of the flow of the fluid, shown schematically by the arrows (38), downstream of the outlet (14) of the central chimney.
  • This turbulence can cause the evacuation of solid particles, usually the finest, through the discharge opening (14).
  • the force of gravity which adds to the centrifugal force in the bottom of the reactor and which increases the speed of the solid particles and therefore the centrifugal force, generates a higher pressure against the circular wall, this may justify a higher injection pressure in the tubular distribution chamber (5.3).
  • the numerical simulation shows that it is possible, in a cylindrical chamber 40 cm in diameter with 4 fluid injectors, injecting air at atmospheric pressure in a direction forming an angle of 30 ° with the cylindrical wall, distributed, at a rate of one every 90 °, around each annular slice of the cylindrical chamber, to form a rotating fluidized bed dense.
  • a large quantity of solid particles passes through the thin layers of fluid and is braked along the circular surface upstream of the injection slots, where their concentration approaches the theoretical maximum, which increases the resistance to the rotation of the fluidized bed.
  • injectors can locally generate a strong centripetal thrust, which can project the solid particles to the discharge opening if the strong thrust is upstream of the discharge opening and thus lead to losses of solid particles.
  • the injectors and the circular wall a shape that minimizes the centripetal thrust of the fluid and promote its tangential thrust.
  • the planes of the outlet openings of the injectors are almost identical with the planes parallel to the circular surface which is cylindrical, which favors the centripetal thrust due to the pressure of the fluid on the solid particles even if the angle fluid injection is small.
  • FIG. 3 shows the schematic cross section of the zone around a fluid injector, illustrating how a small modification of the circular wall (2.2) downstream of a fluid injector (12), which becomes flat and tangential.
  • in (B) at the extension of the circular wall (2.3), changes the orientation of the plane of its outlet, which therefore forms an angle (40) of about 90 ° with the plane wall (2.2).
  • the thrust generated by the high pressure of the fluid (13.1) on the upstream side of its outlet, in (A), is therefore more directed tangentially to the circular wall.
  • the solid particles, highly concentrated, symbolized by small circles (17), form a compact assembly that slides along the circular wall (2.1) in the direction (41.1) upstream of the injector (12.1).
  • the pressure of the fluid in the space (43) between the wall (2.2) and the flow line (41.2) of the solid particles must be sufficient to prevent the solid particles from clogging the outlet of the fluid and thus to deflect them according to this flow line (41.2).
  • This illustration shows how the solid particles braked by the curved wall of the reaction chamber and, encountering the obstacle constituted by the injection of a jet of fluid, can form a compact assembly which substantially slows the normal sliding of these particles. solid particles and how the arrangement and orientation of the injector outlet opening and the fluid injection direction can minimize this braking and the centripetal pressure exerted by the fluid on the solid particles upstream of its outlet .
  • FIG. 4 shows the schematic cross-section along the plane of the axes (y) and (z) of a reactor whose feed and discharge devices for the fluid or fluids of the reaction chamber have been modified to improve the proportion between the transfer of tangential and centripetal kinetic momentum of the fluid to the solid particles and to reduce the amount of solid particles escaping through the discharge opening (14) of the central chimney.
  • the feed chamber is preferably delimited by a cylindrical wall (1) surrounding the circular wall (2) and is divided into longitudinal sectors of (5.1) to (5.4), by longitudinal walls (49), to allow to supply the different fluid injectors (12) at different pressures.
  • the circular wall is flat between two injectors (12). It is therefore polygonal.
  • the fluid is injected parallel to this surface, according to the diagram described in FIG. 5, in order to facilitate the sliding of the solid particles along the latter and to reduce their concentration upstream of the injection slots and thus to reduce the resistance. to advancement.
  • the turbulence zone (37) which can develop along the leading edge (54) of the deflector (50) can cause solid particles in this space (53).
  • the distance (51) being preferably greater than the thickness (36) of the discharge opening (14), the speed of the fluid (52), which accelerates these solid particles, increases gradually and the centrifugal force pushes them along the curved inner wall (55) of the hollow baffle (50).
  • the trailing edge (56) of the deflector located at the distance (57) from the wall of the central chimney (3), is provided with one or more fluid injectors for injecting a thin layer of fluid at high speed. (58) more or less parallel, preferably within 30 °, to the wall of the central chimney (3), producing a suction effect which leads back into the chamber of reaction (6), beyond the discharge opening (14), the solid particles which run along the inner wall (55) of the deflector.
  • a turbulence zone (59.1) can develop between the thin fluid layer (58) and the wall of the central chimney (3) and generate a flow reversal which brings part of these particles back to the outlet (14) .
  • the pressure drop in the space (53) is small and therefore that the quantity of solid particles that the fluid stream (52) must accelerate is small and that the distance (57) is small, preferably less than half the distance (60) between the trailing edge and the circular wall.
  • Another turbulence zone (59.2) may develop between the fluid jet (58) and the circular wall and cause a reversal of the fluid flow which increases the resistance to rotation of the fluidized bed upstream of this zone.
  • the injection of the thin layer of fluid (58) is parallel or slightly directed towards the wall of the central chimney (3).
  • Figure 5 shows an enlargement of the area around the two injectors (12.1) and (12.2).
  • the solid particles form a barrier, which acts as a more or less permeable deflector depending on their concentration, and they confine the fluid between the flow line (42.2) and the polygonal wall (2.2) and the medium which keeps a high average speed, because it is confined in a narrow space, loses energy and therefore pressure as it transfers it to the solid particles along the flow line (41.3), accelerating them and thus decreasing their concentration. and their permeability increases, allowing the flow line (42.3) to move away from the wall (2.2) and thus the fluid, which has lost a lot of its energy, to slow down.
  • the flow line (41.4) of the solid particles finished along the wall (2.2), along which they slide, slow down and their concentration increases before reaching the next injector (12.2). And so on ...
  • the concentration of the flow of solid particles upstream of the injectors is even greater than the distance between the fluid injectors (12.1) and (12.2) is large and therefore their number is small, and if the surface of the plane wall (2.2) were curved like the walls (2.1) and (2.3) in Figure 3, it would exert on the flows of solid particles (41.1) and (41.4) an additional pressure which would slow them down and which This would increase their concentration and the resistance to rotation of the fluidized bed.
  • the angle of deflection (66) between two injectors is smaller as the number of injectors is high, which decreases the deflection of the solid particle streams (41.2) and (41.3) and thus the pressure exerted on them. on the fluid flows (13.1) and (13.2) and therefore also the amount of solid particles that can be concentrated along the polygonal circular wall after passing through these fluid flows and thus also the resistance to rotation of the fluidized bed.
  • the angle (40) formed by the plane of the outlet of the injector (12.1) and the polygonal circular wall (2.2) is approximately 90 °, which makes it possible to inject the fluid (13.1) in a direction almost parallel to this wall (2.2) and thus to increase the amount of tangential kinetic momentum transferred to the solid particles.
  • the circular reaction chamber can be connected in series with other similar chambers, the outlet (19) of the solid particles of the upstream chamber being connected to the inlet (16) of the next chamber.
  • These circular reaction chambers can be side by side, in the extension of one another or superimposed. They can be inclined or vertical.
  • FIG. 6 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis of (z) being vertical and coinciding with the axis of rotation (OO 1 ) of the fluidized beds, of the connection two sections of superimposed circular chambers. Since the surfaces (18) of the fluidized beds are conical, the fluidized beds of the reaction chambers (6) are subdivided into annular sections by separation rings (80) which support the portion of the fluidized bed directly above them. These are hollow and connected to the fluid distribution chambers (5) through openings (81) so that they can be injected by injectors (82) more or less parallel to the plane of the axes (x) and (y) and perpendicularly. at the axis of rotation (00 '), fluids, symbolized by the arrows (83), in thin layers, which support and rotate the solid particles which rest on the upper part of the separating rings (80 ).
  • the separation ring (85) at the bottom of the reaction chambers is extended to the wall of the central chimney (3), while the other separation rings (80) have a wide central opening, preferably greater than a quarter of the average distance between the circular wall and the central chimney, to allow the solid particles to pass through while remaining at a certain distance from the wall of the central chimney (3) so as not to be dragged into the chimney central through the discharge opening (14).
  • the fluid flows (11) are evacuated from the central chimneys (7) by one or more conduits (93).
  • the pressure at the inlet of the transfer duct (91), located inside the fluidized bed , close to the circular wall is greater than the pressure at its outlet, situated outside the fluidized bed, near the wall of the central chimney, which facilitates the transfer of the solid particles from one reactor to the other, even when the reactors are horizontal and located at the same height.
  • the separation rings (85) can be replaced by helical turns.
  • the solid particles that rotate along the circular wall and a helical turn will rise if the slope of the coil is in the upward direction. In this case it is possible to transfer the solid particles from the lower chamber to the upper chamber, if the lower part of the transfer duct (91) is located along the circular wall where the pressure is highest and the upper part this duct (91) is located against the central chimney where the pressure is the lowest. Particles that are not transferred or removed from the top of the circular reaction chamber may fall back into the central space between the inner edge of the turns and the central stack.
  • the helical coils may also be hollow and fed with fluid which is injected along their upper surface into the circular reaction chamber. They may form a continuous or discontinuous helical helix or be fragmented into a fraction of turns, similar to fixed fins, oriented in the ascending direction.
  • FIG. 7 shows a diagram adapted to the drying of solid particles introduced by the tube (16) on one side of one of the two circular reaction chambers placed in series and exiting through the tube (19) placed at the end opposite of the second chamber, the transfer of these particles from one reactor to another is via the transfer conduit (91).
  • the fresh and dry gas (100) is introduced through the tube (8.1) feeding the annular section (F) of the feed chamber located on the side of the outlet (19) of the solid particles. It is heated in contact with the hot solid particles that it cools while completing drying before their exit through the tube (19). This gas is then sucked by the compressor (101.1) through the outlet tube (11.1). It is recycled through the treatment units (102.1) and (102.2), for example heat exchangers and / or condensers, through the tubes (8.2) and (8.3) in the annular sections (E) and (D). .
  • the solid particles may be catalysts that catalyze the chemical transformation of the fluid that passes through the fluidized bed.
  • the fluid is progressively transformed. It is in contact during its first passage in the reactor with a used catalyst which can be regenerated and recycled by suitable devices, and during its last passage with a fresh or regenerated catalyst and the treatment units of (102.1) to ( 102.5) can also be used to evacuate an undesirable component, for example by absorption or condensation.
  • FIG. 8 shows the diagram of the schematic longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, but whose axis of rotation of the fluidized bed is vertical or strongly inclined and whose central chimney (7) ends at a certain distance above the lower side (4.2).
  • the bottom of the central chimney can be closed, as shown in Figure 8, or opened.
  • the solid particles that enter the central chimney can be removed from the bottom during stops, but during operation, vortices can cause the solid particles that accumulate in the bottom of the circular reaction chamber. .
  • This configuration can be advantageous when the amount of fluid to be evacuated is not too high.
  • the circular chamber (2) may also be conical to reduce this difference and / or the amount of fluid injected into the lower part of the circular reaction chamber may be increased, for example by increasing the number and / or the section of the fluid injectors and / or the pressure in the annular section (C) of the distribution chamber.
  • FIG. 8 also includes, by way of illustration, the diagram of an ejector fluid supply system for recycling a fraction of this fluid without the use of a compressor.
  • This scheme is useful when the fluid needs to be recycled once or twice and the use of compressors is difficult, for example because of the corrosivity of the fluid or very high temperatures, for example for the dehydrogenation of the fluid.
  • FIG. 9 shows the diagram of the longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, comprising at each end of the central stack a centrifugal compressor, (108.1) and (108.2), symbolized by the propellers (109.1) and (109.2), which are driven by a common motor (110) through the drive shaft (111) which passes through the central chimney.
  • the fresh fluid (112) is fed by the tube (8.1) located on the side of the outlet (19) of the solid particles, possibly passing through a processing unit (113), such as for example a moisture condenser. It is then recycled a number of times, successively by the compressors (108.1) and (108.2) through the tubes (8.2) and (8.3) and the processing unit (102), such as for example a heater, before to be evacuated.
  • a processing unit such as for example a moisture condenser
  • Fluid streams may be recycled in the same annular sections, for example to polymerize the catalyst particles suspended in mixtures of active fluids containing the monomer or monomers and may have compositions and / or temperatures different from one section to the next. other to obtain multimodal polymers and / or broad molecular distribution.
  • Figure 10 illustrates a diagram that can be used for this type of application.
  • the feed chamber and the central chimney are divided into four sections, respectively from (A) to (D) and from (A °) to (D °), by the transverse walls of (20.1) to (20.3) and (115.1) to (115.3).
  • annular transverse walls of (116.1) to (116.3) can be extended by the annular transverse walls of (116.1) to (116.3) so as to also separate the circular reaction chamber into four annular sections corresponding to the four sections of the feed chamber and the central stack for better separating the fluids from one section to the other, provided that passages (117.1) to (117.3) are provided in these annular transverse walls, from (116.1) to (116.3), along the circular wall, to allow the transfer of the solid particles from one annular section to the other and from the passages (118.1) to (118.3) against the central chimney or inside thereof to allow the passage of fluid in order to equalize the pressures between the different sections of the central chimney.
  • the fluids are gases, it is possible to spray fine droplets (120) of a liquid on at least a portion of the surface of the fluidized bed by one or more tubes (121) passing through the central stack.
  • the fluid after being slowed down by the solid particles, the fluid must maintain a medium tangential speed sufficient to avoid significant reflux. For example it must perform an average of more than a half turn before exiting the reaction chamber in the diagrams described above which contain only one outlet opening (14) per section and where the fluid is injected more or less uniformly along the circular wall.
  • the first condition can be written, for an annular slice of the reaction chamber, in an approximate manner, neglecting the effect of the presumed low pressure variations on the specific mass of the fluid:
  • Ke which may be greater than 1 when the fluid which has just been injected is confined between a "wall" of solid particles and the circular wall making it possible to convert a fraction of its kinetic energy and / or its pressure into kinetic momentum, is a variable coefficient of transfer efficiency of the Tangential kinetic moment of the fluid towards the particles, m, Vi, and Vt are respectively the averages of the specific mass, the injection and tangential velocity of the fluid,
  • Ei is the sum of the thicknesses (widths) of the outlet openings of the injectors passing through the annular slice
  • Cc and M are the average concentration and the specific mass of the solid particles
  • E and R are the average thickness (width) and the radius of the reaction chamber
  • Kf is a variable coefficient of friction representing the% of kinetic moment that must receiving the solid particles per unit time to reach and maintain the average rotation speed Vp.
  • Equation (2) allows to write:
  • the estimated average tangential velocity of the solid particles and that of the gas varies from about 4.6 to 4 m / s and from 5.5 to 5 m / s respectively and the coefficient X and the product of Cc * Kf / Ke vary only from 0.9 to 1 and from 7% to 8% / s, when the concentration of the solid particles is progressively increased by 10 to 30%, confirming that the efficiency of the kinetic momentum transfer from the fluid to the solid particles improves when the concentration of the solid particles, and thus the "walls" of solid particles channeling the fluid, increases.
  • the losses of solid particles from the central stack appear and increase rapidly when the average concentration of solid particles approaches 28% and the coefficient X is close to 1.
  • the fluid rotates about 5 times faster by completing on average more than 2 revolutions around the central chimney before entering and the centrifugal force is about 25 times higher.
  • This therefore makes it possible to increase the concentration of the solid particles and / or to reduce the injection speed of the fluid and / or to increase the diameter of the reaction chamber while keeping a very good separation of the fluid and the solid particles.
  • the performance can also be improved if the coefficient of friction, Kf, is smaller and if the kinetic moment transfer efficiency coefficient, Ke, is greater, which can be obtained by increasing the number of injectors of the fluid. and improving the profile of the injectors and the circular chamber.
  • the fluid is a slightly lighter fluid than the solid particles, its number of revolutions, rotational speed, and centrifugal force increase further, which allows for an acceptable separation of fluid and solid particles, even if the critical velocity Vc is much smaller because of the small difference in specific masses.
  • the present invention relates to a rotating fluidized bed device in a succession of cylindrical chambers for the catalytic polymerization, drying, impregnation, or other treatments of solid particles, suspended in the fluidized rotating beds, passing from one chamber to another, by a fluid or mixture of fluids, or for cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of a fluid or mixture of fluids, passing through the rotating fluidized beds, composed of solid catalytic particles passing from one cylindrical chamber to another.
  • the invention relates to a device with a rotating fluidized bed and a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles or for the catalytic transformation of fluids, in which a cylindrical reactor, in which fluids are injected tangentially to its cylindrical wall is divided into a succession of cylindrical chambers by hollow discs, which are fixed to its cylindrical wall, which have central openings through which the fluids circulating by turning inside the cylindrical chambers are sucked up, which have lateral openings through which these fluids are discharged through the cylindrical wall of the reactor and which have passages for the transfer of solid particles suspended in the rotating fluidized bed from one chamber to another through these disks.
  • a cylindrical reactor is divided into a succession of cylindrical chambers by a succession of flat cylinders or hollow disks fixed against its side wall.
  • These hollow discs include openings in their center to suck the fluid through each chamber by rotating quickly, and openings in their side wall to evacuate outside the reactor.
  • These hollow discs are traversed by appropriately profiled passages to allow the solid particles in suspension in the fluid, rotating rapidly, to pass from one cylindrical chamber to another.
  • the present invention thus relates to a device with rotating fluidized beds comprising: a cylindrical reactor; a device for feeding solid particles into said reactor and a device for discharging said solid particles from said reactor for discharging said solid particles suspended in said rotary fluidized beds; a device for supplying gaseous or liquid fluids, designed to inject said fluid or mixture of fluids into said rotary fluidized beds, regularly distributed along the cylindrical wall of said reactor, in approximately directions; tangential to said cylindrical wall and approximately perpendicular to the axis of symmetry of said reactor, for rotating said rotating fluidized beds at a speed producing a centrifugal force pushing said solid particles towards said cylindrical wall; a device for discharging said fluid or fluid mixture, centrally, along the axis of symmetry of said reactor; characterized in that it comprises hollow discs, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and fixed against the cylindrical wall of said reactor, dividing said reactor into a succession of cylindrical chambers interconnected by passages arranged through said hollow discs,
  • the fluid or mixture of fluids is injected tangentially along the cylindrical wall of the reactor, generally in thin films, and, while rotating, passes radially through the reactor, from its side wall towards its center, where it is evacuated through the central openings of the hollow discs.
  • the injection speed of the fluid and its flow rate are sufficient to rotate the solid particles in suspension in a rotating fluidized bed at a rotation speed producing a centrifugal force away from the central openings of the hollow discs through which the fluid is discharged and allowing to transfer them from one cylindrical chamber to another, through the passages in the hollow discs, despite the slight slight difference in pressure between these cylindrical chambers.
  • the fluid is fed by one or distributors outside the reactor, in order to distribute it properly to the injectors located in the different chambers.
  • cylindrical It is then evacuated, through the hollow discs, by one or more fans or compressors, which suck it through one or more collectors, outside the reactor and connected together, in order to regulate the pressures inside the fans.
  • different cylindrical chambers The fluid can then be recycled, after a suitable treatment, for example cooled or heated, by the same distributors or other distributors, in the same or subsequent cylindrical chambers. It can be recycled several times in the same cylindrical chambers or in successive cylindrical chambers.
  • the solid particles are generally introduced at one end of the reactor and then transferred from one cylindrical chamber to the other, thanks to their rotational speed and to the profile of the passes through the hollow discs. They are usually discharged at the opposite end of the reactor.
  • a device for recycling solid particles may be provided outside the reactor.
  • the present invention may comprise, for improving the efficiency of the energy transfer between the fluid and the solid particles, adequately shaped baffles and disposed near the injectors of the fluid, to allow mixing of the fluid with a limited amount of particulate. the solids and in order to channel the fluid to prevent or reduce its expansion in the reactor before it has transferred a significant amount of its kinetic energy to these solid particles.
  • This device makes it possible to use fluids that are much lighter than solid particles and to inject it at high speed into a large reactor without losing much of its kinetic energy because of its expansion in the reactor.
  • Such a device is described in the application for a Belgian patent in the name of the same inventor and filed on the same day as the present application.
  • the present invention may comprise sets of helical coils or transverse fins, inclined or helically wound and secured along the cylindrical wall of the cylindrical chambers, to utilize a portion of the rotational kinetic energy of the solid particles to make them climb along this wall, to reduce the difference in thickness between the top and bottom of the fluidized bed.
  • This device makes it possible to increase the height of the cylindrical chambers without having to increase the thickness of the fluidified bed at its base. Such a device is described in application No. 2004/0186 of a Belgian patent, filed on April 14, 2004 in the name of the same inventor.
  • the reactor can be horizontal.
  • the rate of injection of the fluid into the reactor and its flow rate must be sufficient to rotate the fluidized bed at a rotation speed producing sufficient centrifugal force so that its thickness in the upper part of the reactor is close to its thickness.
  • in the lower part of the reactor and the openings normally provided in the center of the hollow discs may be slightly offset downwards in order to better center them with respect to the approximately cylindrical surface of the fluidized bed.
  • This method makes it possible to increase the speed difference between the solid particles and the fluid without reducing the density of the fluidized bed by virtue of the centrifugal force and thus to improve the contact and the heat transfer between them. It also makes it possible to significantly increase the volume of fluid passing through the fluidized bed and thus significantly reduce the residence time of the fluid in the fluidized bed.
  • the invention relates to a device, characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids is equipped with lateral baffles, arranged near the fluid injectors so as to allow mixing of the fluid.
  • said fluid or mixture of fluids with a part of said solid particles rotating in said cylindrical chambers and accelerate them in the spaces delimited by said lateral deflectors, suitably shaped to allow said fluid to transfer a large part of its energy to said solid particles before leaving said delimited spaces and said solid particles to transfer the momentum acquired to other so-called solid particles rotating in said cylindrical chambers after their exit from said defined spaces.
  • the invention relates to a device characterized in that said central openings of said hollow discs are equipped with one or more central deflectors, which longitudinally pass through said cylindrical chambers, and which have curvatures delimiting one or more central access slots through which said fluid or mixture of fluids is sucked toward said central openings, said bends and said access slots being arranged to reduce the probability that said solid particles can penetrate in said openings of said hollow discs.
  • the device according to the present invention is characterized in that at least one of said hollow disks contains one or more partition walls for separating said fluid or mixture of fluids which enters said hollow disk and which comes from said cylindrical chambers. driques separated by this said hollow disk.
  • the device according to the present invention is characterized in that at least one of said hollow disc allows the passage of an injector capable of spraying fine droplets of a secondary fluid on the surface of at least one said fluidized rotating bed of at least one of said cylindrical chambers, at least one of said other fluids being gaseous.
  • the device according to the present invention is characterized in that said reactor comprises an outlet in the side wall of each said cylindrical chamber to allow complete evacuation of said solid particles contained in each said cylindrical chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling said fluid or mixture of fluids, after appropriate treatment, for recycling in said cylindrical chambers, by said device fluid supply, said fluid or mixture of fluids evacuated by said device for discharging said fluid or mixture of fluids.
  • the device according to the present invention is characterized in that said device for feeding said solid particles feeds said cylindrical chamber located at one end of said reactor and said evacuation device of said solid particles evacuate said solid particles from said cylindrical chamber located at the other end of said reactor.
  • the device according to the present invention is characterized in that said device for feeding said solid particles in said chamber cylindrical is slaved to a device for detecting the surface of said rotating fluidized bed of said chamber, said slaving to maintain said surface at the desired distance from the cylindrical wall of said chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that said device for discharging said solid particles from a said cylindrical chamber is slaved to a device for detecting the surface of said rotary fluidized bed of said chamber, said servo to maintain said surface at the desired distance from the cylindrical wall of said chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises said passages which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles from one said cylindrical chamber to the other towards one end.
  • said reactor and which are located at the desired distance from said central openings of said hollow discs, in order to stabilize said surfaces of said rotating fluidized beds, the flow rate of the particles transferred to said end increasing or decreasing according to said passages are more or less immersed in said rotating fluidized beds.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises said passages which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles. a said cylindrical chamber to the other in a direction that allows to fill or empty gradually said solid particles all of said cylindrical chambers of said reactor.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises said secondary passages, which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled to facilitate the transfer of said solid particles of a said cylindrical chamber to the other in the opposite direction to that of said other passages in order to ensure a preferential reflux of said heavier solid particles.
  • the device according to the present invention is characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids in at least one of said cylindrical chambers is slaved to a detector of the surface of said bed fluidized rotary of said cylindrical chamber, said servo to maintain said surface at the desired distance from said side wall of said chamber.
  • the device according to the present invention is characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids comprises long longitudinal slits passing through said side wall, parallel to the axis of symmetry of the said reactor, said long longitudinal slots being connected to at least one fluid distributor external to said reactor and for regulating the inlet velocities of said fluid or mixture of fluids injected into said reactor by said long slots.
  • the present device is characterized in that the said long longitudinal slots pass through the said side wall from one end to the other of the said reactor, making it possible to separate the said cylindrical wall of the said reactor from minus two cylin- der fractions.
  • the device according to the present invention is characterized in that said device for discharging said fluid or mixture of fluids comprises transverse slots, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and passing through its said cylindrical wall along said lateral openings of said hollow discs, said so-called transverse slots being connected to at least one fluid collector external to said reactor and making it possible to regulate the outlet pressure of said fluid or mixture of fluids discharged from said reactor by said transverse slits.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises two said distributors and two said collectors which are tubes along said cylindrical wall of said reactor, these four tubes forming with said reactor a compact assembly that can be contained in a rectangular parallelepiped.
  • the device according to the present invention is characterized in that it forms a compact, removable and transportable assembly.
  • the present device is also characterized in that said reactor is horizontal. According to a preferred embodiment the present device is characterized in that said reactor is tilting to increase or decrease the transfer of said solid particles through said passages to said evacuation device without the volume of said fluidized bed varies significantly. According to another particularly preferred embodiment, the present device is characterized in that the said central access slot or slots are arranged in the upper half of the said reactor to reduce the probability of entry of the said solid particles into the said hollow disks during stops.
  • the device according to the present invention is characterized in that said reactor is vertical and that said hollow discs each comprise only one said central opening located on their lower wall.
  • the device according to the present invention is characterized in that said reactor is vertical and that said central openings of the upper walls of said hollow discs are extended by vertical tubes to reduce the probability that said particles solids rotating in said cylindrical chambers fall into said central openings during stops.
  • the device according to the present invention is characterized in that the cylindrical walls of said cylindrical chambers are equipped with transverse fins or helical spirals allowing said solid particles to use part of their rotational kinetic energy for mounting therealong, to reduce the pressure and thickness differences of said rotatable fluidized beds between the top and bottom of said cylindrical chambers.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises a transfer column or a tube outside said reactor for recycling said solid particles discharged from said cylindrical chamber at one end of the said reactor in said cylindrical chamber located at the other end of said reactor.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises at least two sets of said successions of said chambers cylindrical and at least one said passage for transferring said solid particles from one said assembly to the other said together, and in that said devices for supplying and discharging said fluid or mixture of fluids allow supplying said fluid or mixture of fluids discharged from one of said sets into the other said set.
  • the device according to the present invention is characterized in that it comprises at least two sets of said successions of said cylindrical chambers and at least one said passage for transferring said solid particles of a said set at the other said together, and in that said devices for supplying and discharging said fluid or mixture of fluids can separately evacuate said fluid or mixture of fluids of each of said sets and the recycle in the same said set.
  • the present invention for improving the efficiency of momentum transfer and kinetic energy transfer between a fluid jet and solid particles suspended in a rotating fluidized bed, also comprises deflectors, within the rotary fluidized bed, suitably profiled and arranged near the fluid injectors, to allow mixing of the injected fluid with a limited amount of solid particles, while channeling it, to prevent or reduce its expansion in the reactor before he transferred a significant amount of his kinetic energy to these solid particles.
  • the device according to the invention is provided with a device for supplying one or more fluids, which comprises a device for injecting fluid into the interior of said rotating fluidized bed, which device for injecting fluid comprises at least one deflector delimiting inside said rotated fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed, coming from one or more injectors said fluid, said deflector being arranged to delimit between said injector (s) and said deflector, a passage or corridor to access a flow of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed, from the upstream of said injector, to enter the said space to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to allow this or said fluid jets to yield a pa of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of this space.
  • the present invention therefore also relates to a device for injecting a fluid or mixture of fluids, liquid or gaseous, inside a rotating fluidized bed to increase the amount of movement and energy that the fluid can transfer to solid particles rotating in a rotating fluidized bed in order to increase the speed of rotation.
  • This device makes it possible to use fluids that are much lighter than solid particles and to inject it at high speed into the reactor without losing a large part of its kinetic energy because of its expansion in the reactor.
  • the invention relates to a device for injecting fluids into a rotating fluidized bed where the fluid jets are oriented in the direction of rotation of the fluidized bed and surrounded by at least one deflector delimiting around these jets a generally convergent space and then diverging and upstream of these jets passages through which the particles in suspension in the rotating fluidized bed can penetrate in order to mix with the jets of fluids which transfer to them part of their kinetic energy before leaving this space.
  • the present invention provides a device for injecting fluid with the interior of a rotating fluidized bed for improving the efficiency of the transfer of energy and momentum of said fluid to the solid particles suspended in said rotary fluidized bed, characterized in that it comprises at least a baffle delimiting inside the said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotary fluidized bed, coming from one or more injectors of said fluid, said deflector being arranged so as to delimit between said injector (s) and said deflector, a passage or corridor of access to a flow of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed, coming from the upstream of said injector, to enter the said space to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to allow this or said fluid jets to yield a substantial portion of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of this said space.
  • the present fluid injection device inside a rotating fluidized bed is characterized in that the said space defined by the said deflector and surrounding the said fluid jet or jets is first converge then diverge.
  • the present fluid injection device inside a rotating fluidized bed is characterized in that said space defined by said deflector and surrounding said fluid jet (s) is constant section.
  • the fluid injection device is characterized in that the section of said fluid injector (s) is elongated in order to inject said fluid in the form of one or more thin films along the cylindrical wall of the reactor containing the said fluidized rotating bed and that the said deflector in the form of a fin delimiting with said cylindrical wall of said reactor said space, through which passes or said films not thick of said fluid.
  • the fluid injection device is characterized in that said space is at least twice as narrow as the average thickness of said rotating fluidized bed.
  • the fluid injection device is characterized in that it comprises rings or fraction of transverse rings fixed along the cylindrical wall of the reactor containing said fluidized bed and delimiting with said deflector and said cylindrical wall of said reactor said space through which pass said fluid jets.
  • the fluid injection device is characterized in that said ring fractions are transverse fins inclined with respect to the central axis of said reactor in order to cause the said solid particles to be suspended in suspension. said fluidified rotating bed along said cylindrical wall of said reactor.
  • the fluid injection device is characterized in that said rings or ring fractions are helical turns oriented so as to raise said solid particles in suspension in said rotary fluidized bed. along said cylindrical wall of said reactor.
  • the fluid injection device according to the present invention is characterized in that the section of said passage or access passage is greater than the section of said injector or injectors.
  • the fluid injection device according to the present invention vention is characterized in that the section of said output of said converging space then diverging is equal to or greater than the sum of the sections of said injectors and said passage or access corridor.
  • the fluid injection device is characterized in that said fluid is a gas of much lower density than the density of said solid particles and that it is injected into speeds at least 3 times higher than the average rotational speed of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed.
  • the fluid injection device according to the present invention is characterized in that the length of said space is sufficiently short for said fluid to still have a speed substantially greater than the speed of said solid particles. leaving the said space.
  • the present invention can also be applied to a horizontal reactor.
  • the rate of injection of the fluid into the reactor, its flow rate and the efficiency of the transfer of its kinetic energy must be sufficient to give a rotational speed to the fluidized bed producing sufficient centrifugal force to hold it against the cylindrical wall from the top of the reactor.
  • FIGS 11 to 22 illustrate embodiments of a rotating fluidized bed device according to the invention wherein the circular reaction chamber is divided into a succession of cylindrical chambers.
  • FIG. 11 shows a schematic view of a section of a vertical cylindrical reactor whose section of its cylindrical side wall (201) is seen on each side of its cylindrical axis of symmetry (202).
  • a series of hollow discs with hollow sections (203) divide the reactor into a succession of chambers or cylindrical zones Z1 to Z3.
  • the fluid (204) is supplied by the distributor (205) in sets of tubes (206) distributed around the reactor and connected to sets of injectors (207) distributed inside the reactor and designed to inject the fluid , generally in thin films, horizontally and tangentially to the reactor wall, that is to say perpendicular to the plane of the figure. While rotating, the fluid passes through the fluidized bed which contains solid particles in suspension, symbolized by the black dots.
  • the fluid (210) penetrates into the central openings of the hollow discs (203), which can be surmounted by tubes (211) to prevent the solid particles do not penetrate during stops and that can be widened (212) around their central openings to facilitate the entry of the fluid.
  • the fluid (213) is then evacuated through the openings (214) of the side edges of the hollow discs which can be widened (215) around these openings (214) to facilitate the outlet of the fluid by the tube assemblies (216).
  • the injection speed of the fluid is influenced by the hydrostatic pressure generated by the weight of the fluidized bed in each zone.
  • the slots (207) through which the fluid is injected can be adequately profiled, as symbolized by their trapezoidal shape, and they can be equipped with obstacles distributed appropriately to reduce the injection speed in their upper part.
  • Control valves (222) can also be used to adjust the velocity and the proportion of the fluid (223) injected at the different levels of the cylindrical chambers.
  • a control valve (224) can also adjust the fluid output flow (220).
  • the introduction of the solid particles (225) can be done in the bottom of the reactor by the tube (226) by suitable means, such as gravity, a helical screw or a jet of fluid.
  • the reactor being divided by the hollow discs into several cylindrical chambers, from Z1 to Z3, they rise from one chamber to the next, through the passages (227) which are arranged through the hollow discs. They are removed from the last cylindrical chamber, Z3, at the top of the reactor, at (229), by the tube (230) by appropriate means.
  • Other outlets (230.1) may be provided, for example in the bottom of each chamber, to be able to empty the reactor quickly.
  • the amount of particles transferred depends on the rotational speed of these particles, which must be sufficient to overcome the hydrostatic pressure of the fluidized bed above the passage.
  • a control valve 222
  • the energy injected into the top of this chamber is increased and thus the rotation speed solid particles and thus their transfer to the upper zone.
  • these valves By slaving these valves to level detectors on the surface of the fluidized beds of each chamber, these surfaces can be stabilized between the passages and the central entrance of the hollow disks. This makes it possible to locate these passages against the side wall of the reactor, where the concentration of the particles is highest and thus to reduce the amount of fluid entrained with these solid particles.
  • the amount of solid particles transferred from one zone to another may also vary depending on whether the passages are more or less immersed in the fluidized bed of the lower cylindrical chamber, which makes it possible to stabilize the surface of the fluidized bed at the top of each cylindrical chamber along these passages.
  • the fluidized bed may be thicker or thinner as a function of the distance of these passages from the lateral edge of the reactor.
  • the reactor can be emptied by lateral outlets at the bottom of each zone and its initial filling can be done from below, by closing the supply of fluid through the tubes (206) of the upper cylindrical chambers that are not filled during the filling of the reactor. a lower cylindrical chamber, to prevent most of the fluid from passing through the empty chambers. It can also be done through the tubes of supply of the recycled fluid, if the dimension and the nature solid particles allow it or from above if the orientation of at least one hollow disk passage allows it.
  • the thin film of fluid emerging from the injectors has a tendency to expand very rapidly and therefore to slow down before it has been able to transfer enough rotational kinetic energy to the solid particles.
  • properly shaped side baffles may be attached more or less parallel to the reactor sidewall, near the outlets of the injectors, to mix a small volume of solid particles with the fluid injected into the spaces or corridors between these side baffles and the reactor wall.
  • These lateral deflectors prevent the fluid from expanding, and therefore slowing down, before it has transferred a sufficient portion of its kinetic energy to the solid particles, inside these spaces or corridors, which must have a profile and a length adapted to the objectives.
  • Figure 12 is a cross section of a reactor for viewing a fluid injection device. It shows the section (301) of the cylindrical wall of a cylindrical reactor of radius (233), the sections (302) of width (303) of fluid injectors (304), penetrating tangentially in the reactor, and the section (305) of lateral deflectors, arranged longitudinally (perpendicular to the plane of the figure) at a small distance from the cylindrical wall of the reactor, opposite the injectors, in order to channel the fluid jets into the spaces or corridors (306) , generally convergent then divergent, located between the baffles and the cylindrical wall of the reactor. It also shows the circular section of the surface of the fluidized bed of radius (235). The solid particles are schematized by the small arrows (312), indicating their direction of movement.
  • These lateral deflectors define with the injectors passages or corridors width access (307), whereby flows (308) of solid particles suspended in the rotating fluidized bed can enter these spaces (306) and mix with the jets fluids (304). Concentrated flows of solid particles, symbolized by the arrows (308), penetrate into these spaces or corridors, generally converging and then diverging, by passages or corridors of access, width (307), located between the wall of the injectors (302) and the side baffles (305) at a rate which is about the average rotational speed of the solid particles in the reactor.
  • the convergence or divergence limited by the deflectors in the first part of these spaces (306) prevents or limits the expansion of the fluid jets whose pressure can decrease to maintain a good part of their speed while they accelerate the flows ( 308) of solid particles.
  • the fluid flows (309) then slow down in the divergent portion of these spaces or corridors (306) and their pressure can rise to reach the reactor pressure. Thanks to their inertia the solid particles are less slowed down and can have a tangential exit velocity close to and even greater than that of the fluids which will have given them a large part of their kinetic energy.
  • the pressure injection and therefore their energy must increase to allow fluids to escape through the outlet (311), despite the strong slowdown caused by solid particles.
  • This pressure increase is reflected in the access passages or corridors (307) and decreases the entry speed of the solid particles, whose concentration increases and the flow rate decreases, thus decreasing the amount of energy that they can absorbing, in order to find an equilibrium of the energy transfer dependent on the dimensions of these spaces (306), velocities and densities of the solid particles and fluids.
  • the length of these spaces (306) must be shorter as the ratios between the width (303) or section of the injectors and the width (307) or section of the access passages are small, so that the fluids still have a speed substantially greater than that of the particles at the outlet (311).
  • the amount of energy transferred to the solid particles will be greater if these section ratios are small and the length of these spaces (306) is large, the optimum depending on the operating conditions and objectives.
  • This diagram also shows the section (311) of the surface of the rotating fluidized bed, the solid particles symbolized by small arrows (312) indicating their direction of movement, the section of central baffles (313) defining longitudinal slots allowing Centrally aspirating the fluids (314), for their evacuation from the reactor, the curvature (315) of these central deflectors ensuring the separation between the solid particles and the fluid before suction.
  • the access tubes to the hollow discs not shown, are connected by central deflectors, perpendicular to the plane of the figure, of section (313), of curvature (315), delimiting slots by which the fluid (314) is sucked towards the central openings of the hollow discs, and to better separate the fluid particles.
  • these spaces or corridors are first convergent, to reach a minimum width (310), and then divergent, to reach the output width (311). They can also have a constant width. In this case, the fluid is slowed down as the solid particles and the fluid that accompanies them accelerate. In general, the dimensions of these spaces or corridors must be established according to the operating conditions and the objectives of kinetic energy transfer.
  • transverse deflectors perpendicular to the cylindrical wall of the reactor, such as rings, can divide the space delimited by the fins and the side wall of the reactor, to guide the fluid and the particles in the desired direction , generally horizontal or inclined upwards, until the fluid is mixed with the particles, as shown in Figure 13.
  • Figure 13 is an axonometric projection of a portion of the side wall (301) of a reactor to better visualize the fluid injection devices.
  • Injectors are shown schematically in (316), or their longitudinal section (317) with their side deflectors (319) and rings (320), serving as transverse deflectors preventing the fluid to rise along the wall of the reactor. It also shows, in dashed line, the entries of the fluid supply tubes (318) located behind the side wall of the injectors, and, hatched, the sections of the injector outlets (317), at the foreground.
  • the arrows (304) and (321) respectively indicate the directions of the fluid flows and solid particles penetrating or exiting the converging and diverging spaces between the side baffles (319) and the side wall (301) of the reactor.
  • the injectors are separated by rings or transverse ring fractions (320) along the side wall (301) of the reactor and the side baffles (319) are inserted between these rings, leaving an access corridor to the solid particle streams , symbolized by the black arrows (321).
  • the transverse deflectors illustrated by large rings (320), may be hollow, forming a kind of circular nozzles and connected to the outside of the reactor by one or more feed tubes to distribute the fluid to a succession of injectors arranged along them, to reduce the number of tubes passing through the reactor wall, necessary for feeding the injectors, which may be desirable when the pressure in the reactor is high.
  • These rings or ring fractions may be transverse fins or helical coils oriented so as to raise the solid particles along the side wall of the reactor. They can also be hollow and serve as a fluid distributor to the injectors connected thereto.
  • rings or ring fractions can also be successions of helical turns, forming an upward spiral, continuous or discontinuous, at the same time.
  • Figure 15 shows the section of a passage (227). It shows the section (203) of the two parallel plates forming the hollow disk and its inner space (250) through which the fluid passes radially, that is to say perpendicular to the plane of the figure, to exit the reactor.
  • Solid particles are represented by black dots moving in the direction of the arrows (251). They pass through the hollow disc along the inclined walls (252) of the passage. They are extended by baffles (253) on each side of the hollow disk to facilitate the transfer of particles from bottom to top, in the direction of their rotational speed. These deflectors (253) can be extended by spirals whose section (246) is seen, in order to facilitate the ascent of the solid particles.
  • Figure 16 is a transverse flow diagram of the solid particles along a half longitudinal section of a cylindrical chamber similar to that shown in Figure 4, without the side and central baffles.
  • the section (201) of the reactor wall, its cylindrical axis of symmetry (202), the feed tubes (206) of the fluid (204) in the section injectors (207), the sections (246) are recognized. of the beginning of the quarter turns of helical turns along the side wall of the cylindrical chamber, located below the sections (246.1) of the end of the quarter of helical turns located in the quarter of the cylindrical chamber in the foreground of the figure.
  • Another way of adjusting the level of the fluidized bed is to slave the fluid injection rate in the upper part of the chamber to a particle detector, which can be placed along the bottom wall of the hollow disk and which , depending on the position of the surface of the fluidized bed, increases or decreases this flow rate and therefore the rotational speed of the solid particles and therefore the amount of solid particles transferred through the passage (227s).
  • the pressure difference between the top and the bottom of the cylindrical chamber can cause differences in injection speeds of the fluid as a function of the height of their injection. These differences generate differences in rotational speeds of the solid particles.
  • the difference in pressure between the two faces of the hollow discs and more particularly between the inlet and the outlet of the passages through these hollow discs and the friction slow down the solid particles which are transferred from one chamber to the other and therefore slow down the speed of rotation of the solid particles in the bottom of the next cylindrical chamber.
  • the lower rotational speed of the solid particles and therefore of the centrifugal force in the bottom of the cylindrical chambers causes both a slight decrease in the pressure along the side wall and a slight increase in the thickness of the fluidized bed.
  • the solid particles are slowed down by the friction and the increase of their potential energy while climbing along the upper surface of the helical turns, which causes the same type of internal circulation between the sets of helical turns.
  • These successive slowdowns in the speed of rotation of the solid particles and their internal circulation increase the amount of energy that the fluid must transfer to the particles, requiring an efficient transfer of momentum and a very high fluid flow, which is well suited to this process. .
  • Approximately the internal circulation can be estimated by dividing the fluidized bed into rings, which are assumed to have mean rotational velocities, and determining the pressure and thickness deviations between these rings to deduce the importance of this circulation, and then apply conservation. the amount of motion to determine by successive approximations the average equilibrium rotation speed of these rings.
  • the fluid can yield to the solid particles almost all of its available kinetic energy.
  • the fluid can still yield to the solid particles more than 80% of its kinetic energy with much lower velocity ratios vf / vp.
  • the optimum, more precise dimensions, depending on the objectives, can be determined, taking into account all the parameters, by numerical simulation and by experiment in pilot units.
  • the injection of the fluid all along an injection slot being at the same height, from a distributor which standardizes the injection pressure, its injection speed is approximately uniform. On the other hand it can vary from one slot to another, if these slots are not arranged at the same height in the reactor. It is lower for slots in the bottom of the reactor. If the difference is too large and it is necessary to place injection slots in the bottom of the reactor, it may be necessary to have separate distributors, to inject the fluid at different pressures.
  • the energy transferred to the particles by the fluid passing through the fluidized bed is equal to the energy lost by the fluidized bed, due to friction and turbulence, and to the energy lost by the particles during their transfer through the passages in the hollow discs due to the friction and the change of orientation of the particle velocity during these transfers or, for the first zone, the energy to be acquired by the particles injected into this zone, dependent their injection speed.
  • FIG. 20 schematizes the half-section of a zone of a vertical reactor, in order to visualize the internal circulation and its influence on the surface of the fluidized bed.
  • R1 ', R1 and R1 "; v', v and v" are defined as being respectively the radius of the surface of the fluidized bed and the average speed of rotation of the particles, perpendicular to the plane of the figure, in the n-1, n and n + 1 slices.
  • the injection of the fluid is then at reduced speed in the middle part of the zone.
  • the speed of rotation of the solid particles gradually slows down there, v '> v> v ", and the internal circulation, Fi, slows down there and can even be reversed if this part is sufficiently high.
  • the increase or decrease of the internal circulation energy from one slice to the other is equal to the energy received by the dynamic slope and pressure deviation minus the energy loss due to turbulence and friction. The latter is
  • the internal circulation, Fi whose sum is zero, is added to the circulation, Fp, particles passing from one area to another through the passages (227) through the hollow discs (203). They cause rotational energy transfers of the particles between the different slices, Et 'and Et ", thus reducing the differences between their rotational speeds.
  • the fluid injection speeds vf ", vf and vf, respectively in the n + 1, n and n-1 slices depend on the pressure difference between the distributor and the inside edge of the reactor, which varies by one slice. To the other, that is to say, as a first approximation, for small pressure variations, the square of the injection speed of the fluid in the slice n is: vP ⁇ vf 2 + 2g.X.dh-2X.E.
  • the pressure difference, dPp, through this passage is approximately: dPp ⁇ Dp. [(H + Ed) + Lp. (V 2 -v ' 2 ) / Rg], where v is the average speed of rotation of the particles at the base of the zone considered.
  • the equilibrium equation of energy across the passages is: Dp. (Kp 2 .vpe 2 -vps 2 ) / 2 ⁇ dPp.g, which allows to estimate vps if the lower zone is similar to the zone considered.
  • the device of the present invention can be applied to industrial processes of catalytic polymerization, drying, impregnation, coating, roasting or other treatments of solid particles suspended in a fluidized bed or cracked, dehydrated - Generation or other catalytic transformations of fluids or fluid mixtures passing through a fluidized bed.
  • the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic transformation of fluids passing through said rotary fluidized bed characterized in that it comprises the steps of injecting one or more fluids, in successive layers, into a circular reaction chamber, and evacuating them centrally through a central chimney passing through or into said chamber circular, according to the present invention, a flow and injection pressure causing said solid particles at a mean speed of rotation generating a centrifugal force at least three times greater than the force of gravity.
  • the present invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatment of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic conversion of fluids passing through said rotary fluidized bed, characterized in that that it includes the step of recycling the said fluid or fluids.
  • the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic conversion of fluids passing through said rotating fluidized bed, characterized in that it comprises the step of recycling said solid particles.
  • the present invention also relates to a process for catalytic polymerization, impregnation, coating or other treatments of solid particles in suspension in a rotating fluidized bed, characterized in that it comprises the steps of spraying a liquid into fine droplets on said solid particles and chemically reacting said liquid impregnating or surrounding said particles with said one or more gaseous fluids passing through said rotating fluidized bed.
  • the present invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a horizontal cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate giving said solid particles a higher average speed of rotation at the square root of the product of the reactor diameter and g which is the acceleration due to gravity.
  • the present invention also relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and flow rate generating in said bed rotary fluidified a centrifugal force greater than gravity, said solid particles being transferred from one said cylindrical chamber to the other downward of said reactor.
  • the method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds comprises the steps which comprises injecting into a vertical cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and a flow rate giving said solid particles an average rotational speed greater than the speed they can acquire by falling from the top to the base of said cylindrical chambers and allowing them to pass from said lower cylindrical chamber to said upper cylindrical chamber by at least one passage in said hollow disk separating them and oriented in the sense of raising said ground particles ideas.
  • the present invention also relates to a process for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids flowing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a tube or a transfer column, according to the invention, a fluid regenerating the catalysts contained in said solid particles recycled in said reactor.
  • said method for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds is characterized in that it comprises the steps of injecting into a tube or a transfer column according to the invention, a fluid purging said solid particles recycled in said reactor undesirable fluids that are driven by said solid particles.
  • the invention provides a process for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of recycling in at least two sets of successions of cylindrical chambers according to the invention, said fluids or mixture of fluids, separately evacuated from said sets, containing active fluids of different compositions from one set to another, to produce bi or multimodal polymers.
  • the invention provides a process for catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of spraying fine droplets of a comonomer on the surface said rotating fluidized bed of at least one said cylindrical chamber by an injector according to the invention.
  • the invention relates to a polymer process catalytic conversion of solid particles suspended in rotary fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of spraying on the surface of said fluidized bed of at least one said cylindrical chamber by an injector according to the invention, a liquid for cooling said solid particles.
  • the present invention also includes the use of a device described in the present invention in a polymerization process.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a process for the polymerization of solid particles suspended in a rotating fluidized bed.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a polymerization process, characterized in that at least one of said fluids contains alpha olefins.
  • the present invention may also include the use of a device described in the present invention in a process for the catalytic conversion of a fluid or fluid mixture passing through a rotating fluidized bed whose solid particles are catalysts.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said fluid or mixture of fluids contains olefins, for example light olefins. and that said catalytic conversion involves changing the molecular weight distribution of said olefins, for example, light olefins.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said fluid or mixture of fluids contains ethylbenzene and that the This catalytic transformation involves its dehydrogenation to turn it into styrene.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said solid particles contain components that can react with hydrogen from said dehydrogenation, to reduce its concentration in said fluid or fluid mixture, said components being regenerable outside of said circular reaction chamber.
  • the present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a method for drying or extracting volatile components of said solid particles.
  • the invention relates to the use of the device described in the present invention, is particularly characterized in that at least one of said hollow disc allows the passage of an injector capable of spraying fine droplets a secondary fluid on the surface of at least one said rotating fluidized bed of at least one of said cylindrical chambers, at least one of said other fluids being gaseous in a process for impregnating said solid particles with said fluid secondary.
  • the present invention also provides the use of a device described in the present invention in a process for impregnating or coating said solid particles.
  • the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a drying, extraction, impregnation or coating process, characterized in that the said solid particles are grains, powder or other fragments of agricultural origin.
  • a device according to the present invention can therefore adapt to different schemes, according to different methods.
  • Some examples of methods are illustrated in which a device according to the invention can be applied.
  • these different methods can be illustrated by numerical examples.
  • the mathematical formulas mentioned in these examples relate to the aforementioned equations.
  • the rotational speeds of the particles depending on a set of factors such as turbulence and viscosity of the fluidized bed, which depend on the nature of the solid particles and the aerodynamics inside the cylindrical chambers, the examples which are given for information only.
  • the cylindrical reaction chamber illustrated in FIG. 8 may have, for information only, 1 m in diameter, 4.5 m in length and 0.23 m in thickness (width), which gives it a volume of approximately 2.5 m 3 .
  • the fluid (100) consisting of preheated cracking gasolines at a high temperature, a specific gravity, at the injection temperature and pressure, of about 5 kg / m 3 , is injected at high speed.
  • the catalyst powder which is fed by the tube (16) is driven by the fluid at an average rotation speed, Vp, of about 13 m / s, giving a centrifugal force of 35 times the gravity, generating a pressure on the cylindrical wall of about 30 000 Pa and allowing the fluid to pass through the fluidized bed at a speed of more than 2 m / s .
  • the catalyst powder is discharged through the tube (19) and can be easily recycled after regeneration, with a cycle time ranging from a few minutes to many hours.
  • this air (11.2) is sucked by the compressor or centrifugal fan (108.2) through the pipe (10.2) and recycled into the reactor via the pipe (8.3) after having been reheated by the heater ( 102). After being recycled again a few times, this moisture-laden and grain-cooled air, which is fed through the pipe (16) and has been reheated, is discharged at (114).
  • the pressure in the reactor is lower than the atmospheric pressure, which is favorable for drying and mechanical means can easily transfer the dried grains for storage at atmospheric pressure.
  • the air can be injected into the drying chamber at the same rate of 23 m 3 / s of the above example, or about 100 tons per hour. If it is recycled 5 to 10 times, this gives a quantity of fresh air from
  • the quantity of grains in the drying chamber can be about 500 kg, which gives an average residence time of 90 seconds for the drying of 20 tons per hour, which may be sufficient given the high speed and the low air pressure and the possibility of working at higher temperatures thanks to the short residence time and the cooling of the grains before leaving the reactor.
  • This assembly can be made compact and easily transportable, which shows the advantage of being able to pass through a dense fluidized bed by a very large amount of fluid at high speed through the centrifugal force.
  • EXAMPLE 3 COPOLYMERIZATION OF METHYLENE AND GAS-PHASE DOCTENES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
  • the copolymerization of ethylene and octene is possible in the gas phase only if the pressure in the reactor is low, at most a few times the atmospheric pressure, since the partial pressure of the octene is limited to about 0, 2 atmospheres at 70 ° C. At these pressures, the amount of calories produced by these highly exothermic reactions can be removed only by using little active catalysts or by diluting the active gas mixture with an inactive gas to slow down the rate of reaction, which increases the cost of the installation, or by passing through the fluidized bed by such a quantity of gas that it requires a rotating fluidized bed, for example according to the diagram described in FIG.
  • the octene can be sprayed into fine droplets (120) in the reaction chamber through the tube (121) which passes through the central stack and / or fed in the gaseous form together with the fresh ethylene (119) and the fluid recycled by one or more of the tubes of (8.1) to (8.4).
  • the cylindrical reaction chamber may, for example, have a diameter of 1.6 m; 10 m long and 0.32 m thick, comprising 29 injection slots 0.005 m thick, allowing the injection of approximately 50 m 3 / s of active fluids, if the injection speed of fluid is 35 m / s.
  • the flow of recycled active fluids is about 700 tons per hour, which allows to evacuate the polymerization heat of about 10 to 20 tons per hour of polymer.
  • the amount of polymer in the reaction chamber having a volume of about 12 m 3 is about 3 tons, giving a residence time of the polymer particles in the reaction chamber of 10 to 15 minutes, allows the use of very active catalysts.
  • the rotational speed of the polymer particles can be about 11 m / s, which gives a centrifugal force of about 16 times the gravity, which allows to pass through the fluidized bed with a radial velocity of more than 1.5 m / s in about 0.2 seconds.
  • This reactor can be put in series, for example following another reactor that can work at much higher pressures without comonomer or with lighter comonomers, in order to obtain multimodal polymers. It also makes it possible to progressively vary the composition and / or the temperature of the fluid passing through the rotating fluidized bed.
  • EXAMPLE 4 IMPREGNATION OR COATING OF WELD PARTICLES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
  • the diagram of FIG. 10 can also be used for the impregnation or coating of solid particles.
  • the impregnating or coating fluid may be sprayed as fine droplets (120) into the portion of the reaction chamber which is located on the solid particle supply side by the tube (16). These particles are then dried in the successive annular sections of the circular reaction chamber and the components used for impregnation or coating of the solid particles can even be fired, if the temperature of the recycled fluid is sufficiently high and the particles solids can be recycled by a suitable device, if it is necessary to apply several layers of coating.
  • Figure 17 illustrates a simplified diagram, similar to Figure 11, slightly modified to allow for bimodal or multimodal co-polymerization of solid particles as a catalyst, suspended in fluids or mixtures of active fluids, containing the monomer and the comonomer (s), such as, for example, the bimodal catalytic copolymerization of ethylene with hexene.
  • the reactor (201), its cylindrical axis of symmetry (202), the hollow sections of the hollow discs (203) separating the reactor into two sets of two successive cylindrical chambers from Z1 to Z2 and Z3 to Z4 are recognized therein.
  • the polymer particles, symbolized by the black dots, emerging from the top of the reactor through the tube (230) are introduced into a recycling tube which may be a purification column (261), through which the fluid injected in (204.1) passes. fluidising the polymer particles which form a surface fluidized bed (262), the fluid escaping at (266) through the particle separator (267) for recycle by the compressor (218).
  • the polymer particles are then recycled through the tube (226) to the bottom of the reactor. After having traversed a certain number of cycles, they (229) are evacuated by tubes (230.1), which can be arranged along the side walls of the various cylindrical chambers.
  • the feed of fresh monomer, such as ethylene can be introduced: partly (204.1), at the bottom of the purification column and be recycled to the upper part of the reactor after purging the polymer particles of the copolymer.
  • excess monomer like hexene, which they contain; partly in (204.2), to facilitate the recycling of the polymer particles, although the hydrostatic pressure of the fluidized bed of the column (261), determined by the equilibrium level of its surface (262), may be sufficient and partly in the pressure balancing tube (245) to prevent pressure equalization between the upper and lower cylindrical chambers from causing undesirable transfers of fluids between these sets.
  • the co-monomer (263), such as hexene, can be sprayed into fine droplets on the surface of the fluidized beds of one or more upper cylindrical chambers by injectors (264), which pass through the hollow discs and the catalyst can be introduced by a suitable device (265) into one of the cylindrical chambers.
  • injectors such as hydrogen
  • Other active components such as hydrogen, and other monomers can be introduced into one of the recycle circuits, and their excess can be removed in the other recycle circuit, for example by absorption in recirculating absorbers. generable.
  • additional non-active cooling fluids such as propane or isobutane, may be sprayed into fine droplets on the fluidized beds in the same manner as the comonomer.
  • This scheme makes it possible to limit the unwanted transfers of fluids from one assembly to the other, to the fluids not eliminated by the purification column (241) and to the fluids accompanying the polymer particles in the passage or passages (227) which connect the cylindrical chambers Z2 and Z3, and whose size can be limited according to the polymerization objectives.
  • the accessories of controls, purifications, etc. including the possibility of cooling the hollow discs, the purification column and other surfaces arranged inside the chambers, are not described. They can be defined according to the polymerization objectives by the people controlling the fluidized bed polymerization processes.
  • FIG. 18 illustrates a simplified diagram, similar to that of FIG. 17, slightly modified in order to allow the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids, in a rotating fluidized bed containing solid catalytic particles, for example, cracking. catalytic light olefins.
  • the fluid to be converted (204) is injected, preheated if necessary, into the distributor (s) (205) which feeds the set of lower cylindrical chambers, Z1 and Z2. It is evacuated from these chambers by the collector (s) (217), to be reheated in the heater (219), and recycled by the distributor (s) (205.1) into the set of upper cylindrical chambers, Z3 and Z4, d. where it is sucked through the collector (s) (217.1) by a single compressor (218) to be transferred (220) to suitable processing units.
  • the fresh or recycled catalyst powder is fed into the cylindrical chamber Z1 of the bottom of the reactor through the tube (226) and slowly rises from one chamber to the other, to the top of the reactor where it is evacuated by the tubes (230) to a regeneration column (261).
  • a regeneration fluid (204.1) for example a mixture of air and water vapor, fluidifies the catalyst powder in the regenerator, while regenerating it. It is evacuated in (266) through a particle separator (267).
  • the equilibrium level of the surface (262) of the fluidized bed of the column (261) is that which gives a hydrostatic pressure sufficient to allow the regenerated catalyst powder to be recycled to the desired flow rate. This recycling can be facilitated by the injection of a driving fluid, (204.2), such as water vapor.
  • the series supply of the two sets of cylindrical chambers causes a significant pressure difference between the chamber Z2 and the chamber Z3, which will accelerate the catalyst particles and the fluid that accompanies them in the passage (227) connecting them.
  • the ratio between the density of the fluidized bed and the fluid is very high, it is necessary not only a very high fluid flow, but also a high injection speed, it is desirable to use a suitable energy transfer device and amount of fluid movement to the catalytic particles, before the fluid has lost a substantial portion of its velocity due to its expansion in the open space of the cylindrical chambers.
  • the number of rooms and sets may vary.
  • the accessories of controls, purifications, etc .... are not described. They can be defined according to the objectives, by those who master fluidized bed catalytic transformation processes.
  • the outgoing fluid coming from the upper set of cylindrical chambers is at a lower pressure, which is generally favorable for the conversion of the fluid, but it is in contact with the catalyst that must be regenerated, which is unfavorable. and requires cycle times between two shorter regenerations.
  • This can be avoided by adding a second compressor before the heater (219) to equalize the pressures in the two sets of cylindrical chambers, which allows to reverse the flow of the fluid, ie to feed the fluid to be transformed in the upper set and remove the transformed fluid from the lower set.
  • the drying of solid particles, such as cereal seeds can be done with air at a pressure close to atmospheric pressure, it is possible, thanks to this process, to make it in light units, compact and easily transportable, as described in Figures 19 to 22.
  • Figure 19 shows the longitudinal section of a horizontal reactor, which can work at a pressure slightly lower than atmospheric pressure. It shows the section (201) of its wall, its cylindrical axis of symmetry (202) and the hollow sections (203) of the hollow discs which separate the reactor into five successive cylindrical chambers, from Z1 to Z5.
  • the distributor (205) is traversed by a longitudinal slot, symbolized by the thin line (269) and is connected by plates, replacing the tubes (206) and schematized by the rectangle (270), with long longitudinal slots over the entire reactor length, symbolized by the rectangle (207), dividing the cylindrical wall of the reactor into two half cylinders and designed to inject the fluid (204) perpendicularly to the plane of the figure, that is to say tangentially in the reactor. While rotating, the fluid passes, at a radial velocity (208), the fluidized bed, whose surface
  • the thickness of the fluidized bed is less and therefore the axis of symmetry (202.1) of the surface of the fluidized bed is slightly lower than the axis of symmetry (202) of the reactor.
  • the distance between these two axes, ⁇ which is approximately equal to half the difference in thickness between the top and bottom of the fluidized bed, is approximately ⁇ E.
  • the fluid (210) then enters through the central openings of the hollow discs (203), widened (212) around them.
  • the fluid (213) exits the reactor through the openings (214), in fine lines, which are long transverse slits cut into the side wall of the hollow discs which are widened (215) around them and it enters through the nozzles (216) in the section manifold (217) and is sucked by a fan (218).
  • Tubes (271) passing through the ends or covers of the reactor, can also evacuate the fluid centrally. Then part of the fluid is discharged to (220) through a control valve (224). Its flow is approximately equal to the flow fluid supplied with (204).
  • the remainder of the fluid is treated, for example, dried with a condenser and / or heated, at (219), and then recycled (223) through the opposite end of the dispenser (205).
  • the fluid can be recycled on average several times before being discharged, if the flow rate of the recycle fluid (223) is several times greater than the feed rate (204). and therefore also the discharge rate (220), but, because of its mixing in the fan (218) a small fraction of the fluid will be removed from its first passage in the reactor. This can be avoided by using a second fan, (218.1) as shown in the diagram of Figure 11.
  • the solid particles (225) are introduced into the reactor through the tube (226) by suitable means and are transferred from one chamber to another through the passages (227).
  • the particles will first fill the first cylindrical chamber, Z1, until the level of the surface (209) of the fluidized bed reaches the level of the first passage (227). Then the particles can begin to fill the second cylindrical chamber and so on until the level of the last cylindrical chamber, Z5, arrives at the exit opening of the particles (229) through the tube (230). allowing their exit from the reactor.
  • secondary passages (227.1) must be provided, located against the side wall of the reactor to allow a gradual and more or less uniform filling of all the cylindrical chambers to prevent large differences in fluid flow rates in the injection slits from transferring the energy required to rotate the solid particles in the filling areas.
  • the transfer rate depends on the rotational speed of the solid particles, the dimensions of the passages and their profile and the differences in level of the surface of the fluidized bed from one chamber to another. The latter can be accentuated or diminished by tilting the reactor. Particle rotation is ensured by the transfer of momentum from the fluid to the particles, in order to compensate for energy losses due to turbulence, friction and their transfers in the reactor and from one chamber to another . This amount of movement can be increased by placing side deflectors, (not shown in this figure) adequately profiled in front of the injectors. Energy losses can be minimized by taking care of the internal aerodynamics of the cylindrical chambers.
  • the emptying of the reactor in case of malfunction, can be provided by openings arranged in the bottom of each zone and a filter or particle separator can be installed upstream of the fan (218) or the outlet (220) to avoid send solid particles downstream of the installation.
  • the central openings of the hollow discs can be connected by central deflectors, such as those (313) described in FIG. 12, and their inputs can be located in the upper part of the reactor to minimize the risk of particle aspiration, especially during untimely stops.
  • FIG. 20 represents the view of a section crossing a hollow disk, along the plane AA 'of FIG. 19, for a reactor having two distributors and two collectors and forming with these It is a compact package that is easily transportable and designed to be easily dismantled. It shows the section (201) of the side wall of the reactor, the section (205) of two distributors, their longitudinal slots (269), perpendicular to the plane of the figure, and plates (270) for injecting the fluid (204) through the slots (207) passing longitudinally (perpendicular to the plane of the figure) the reactor wall, dividing it into two half cylinders.
  • They are preferably arranged at approximately the same height on each side of the reactor, so that the flow rate of the fluid passing through them is not affected by differences in hydrostatic pressure inside the fluidized bed. They are framed by the plates (273), which are welded or extend the side wall (201) of the reactor and which are releasably connected to the plates (270) of the distributors (205) by the fasteners (274). Their spacing is maintained by inserts (275) arranged regularly along these longitudinal slots and profiled adequately to minimize their resistance to the flow of fluid that is injected into the reactor. This device opens the reactor by lifting its upper part.
  • the widening (212) of the hollow disc around its central opening is delimited by two circles (276), in fine lines, and the two enlargements (215) at the periphery of the disc, around its lateral openings, are delimited by the curves (277), in fine lines.
  • the interior of the hollow disk being apparent, one can see the section (278) of longitudinal members connecting its two parallel walls to maintain the spacing, to increase the rigidity of the assembly and to guide to the openings in its side wall (279) the fluid (280) which rotates rapidly as it enters the hollow disk.
  • the fluid (213) then leaves the hollow disc and enters the two section manifolds (217) through the nozzles, which is seen a face (216) and whose end (281), fine line, is welded to the manifold (217) and whose other end, which enters the transverse slot of the reactor, is welded to the side wall of the reactor and enters the interior of the hollow disc through the slots in its side wall (279).
  • the circular end (282) of the nozzle (216) is pressed against the bottom wall of the hollow disk and the lateral sides of the nozzles, whose sections (283) are seen, are folded at their end (284) to facilitate their insertion. in the openings of the side wall of the hollow disc, during assembly of the reactor.
  • Triangular spars (285) connect the opposing walls of the nozzles to increase their rigidity and their suitably profiled ends (286) penetrate the hollow disc to guide these nozzles inside the disc when assembling the two parts of the disc. reactor.
  • the ends (282) and (284) of the nozzles (216) have dimensions that allow them to fit easily and sufficiently tightly into the side openings of the hollow discs.
  • the passages which allow the transfer of particles from one zone of the reactor to the other through the hollow disk are arranged, for example, along the edges of the hollow disk, (227.1), and closer to its center, ( 227.2). They are delimited by the walls (287) perpendicular to the plane of the figure and the inclined walls (252) which guide the solid particles moving in the direction (289) from the area of one side of the disc to the area of the 'other side. If a transfer of the solid particles in both directions is desirable to obtain a reflux, for example heavier particles, some passages, for example near the reactor wall, may be inclined in the contrary.
  • FIG. 21 is an enlargement of the fluid injection device shown in FIGS. 19 and 20. It shows, in hatched form, a piece of the section (201) of the side wall of the reactor, the distributor (205), the plates (270) and (273) connecting the longitudinal slot (207), perpendicular to the plane of the figure, in the wall of the reactor to the longitudinal slot (269) of the fluid distributor (205) (204), and in lines thin, the fastener (274) which allows to assemble the lower part of the reactor, on the left of the figure, with its upper part, on the right, and the section of the insert (275) which ensures the spacing of the plates (273) one of which is an extension of the wall (201) of the upper part of the reactor, on the right, and the other is welded to the lower part of the reactor, on the left.
  • the side wall (279) of the hollow disk and a passage (227.1) along the side edge of the hollow disk, defined by a side wall (287) and inclined walls (288) which guide the particle streams (289) of the area below the hollow disk at the area above the hollow disk are also visible in this figure.
  • Figure 22 shows the view of a section along the plane BB 'perpendicular to Figure 20, the nozzle connecting a hollow disk to a collector. It shows the outer surface of the collector (217), the inner surface of the lateral side (279) of a hollow disc and the section (203) of its two parallel walls, the two circular ends (282) and the ends (284).
  • a unit of industrial size may, for example, have cylindrical chambers of 3 m diameter and 1.8 m high. If the ethylene pressure is about 25 atmospheres and the concentration of the particles in the fluidized bed is about 35%, the ratio of fluidized bed and fluid density is about 11.
  • Central openings of 0.8 m diameter hollow discs make it possible to easily evacuate a recycled ethylene flow rate of 5 ⁇ Wsec per cylindrical chamber, ie approximately 500 tonnes per hour. If the polymer particles are transferred from one chamber to the other at a rate of 125 liters per second, or about 150 tons per hour and a little more if the profile of the passages is designed to increase the concentration of particles in order to reduce unwanted fluid transfers from one chamber to another, an average fluid injection rate of about 20 m / sec and an efficient transfer of the momentum of the fluid to the polymer particles can make it possible to do so rotate at an average speed of more than 6 m / s, sufficient to obtain a fluidized bed vertical rotary.
  • the thickness at their bases may be about 0.9 m, giving a fluidized bed volume of nearly 7 m 3 per cylindrical chamber, or about 2.3 tons of polyethylene.
  • the use of helical spirals or other suitable means makes it possible to increase the thickness at the tops of the chambers while decreasing it at their bases, which can allow a volume of the fluidized bed of 7.5 m 3 or 2.5 tons of polyethylene, while reducing the differences in pressures, velocities and residence time of the fluid in the fluidized bed between their bases and their vertices.
  • the average residence time of the polymer particles in each cylindrical chamber is about 1 minute and that of the fluid in the fluidized bed is 1.5 seconds.
  • the reactor comprises 10 cylindrical chambers, which can be grouped into two or more sets having separate recycling circuits, to obtain a composition of the bi or multimodal polymer particles, the total volume of recycled fluid is 50 m 3 / sec, approximately 5,400 tonnes per hour, which makes it possible, without the aid of refrigerant fluids, to cool a production of at least 50 tonnes of polymer per hour with an average residence time of the particles of 30 minutes, allowing them about 3 complete cycles on average, which ensures a reasonable homogeneity of the polymer particles, while limiting the transfer of undesirable fluids between the different parts of the reactor.
  • the amount of polymer particles transferred from one chamber to another can be increased by increasing the dimensions of the passages, which also increases the quantity of polymer particles. unwanted fluids transferred from one set of chambers to another and can therefore reduce their differentiation.
  • the volume of ethylene supplying the reactor is approximately 0.5 m 3 / sec, ie approximately 6 times the volume of fluid transferred with the particles from one chamber to another and therefore also in the purification column (61 ), it is easy to purge the particles of this hexene-containing fluid using a part of this ethylene in this column, given the possibility of having a lower concentration of hexene in the upper cylindrical chamber, if hexene is sprayed only in the lower cylindrical chambers of the upper assembly.
  • the lower set of cylindrical chambers contains a high concentration of hydrogen to decrease the molecular weight of the high density polyethylene produced therein, a small amount of this hydrogen is transferred to the upper set (s) of the reactor together with the polymer particles.
  • a hydrogen absorber which can be inserted in the fluid recycling circuit (s) of the at least one higher assembly. It is the surface of the fluidized bed of about 12 m 2 per chamber, ie 120 m 2 in all, for an average thickness of the fluidized bed of about 0.6 m and the centrifugal force, which allow a flow of fluid as well. high and a residence time of the fluid in the fluidified bed so short.
  • the catalytic cracking of gasoline olefins from catalytic crackers is carried out at high temperature and at low pressure, close to atmospheric pressure. It is very endothermic, which justifies working in two successive passes with intermediate reheating, which requires the circulation of considerable fluid volume.
  • the catalyst is progressively coated with carbon, and all the more quickly that the fluid to be cracked is heavier, which justifies a circulation of the catalyst with continuous regeneration.
  • the average cycle time between two regenerations depends on the working conditions. It can be less than an hour to several hours.
  • an industrial reactor can have cylindrical chambers of 1, 6 m diameter and 1, 5 m high. If the ratio of the fluidized bed and fluid density is 150, a recycled fluid flow rate of 2.4 m 3 / sec, injected at an average velocity of 50 m / sec, can cause the catalyst particles to rotate rotation speed greater than 4 m / sec, sufficient to obtain a vertical rotating fluidized bed. As the differences in the rotational speeds of the particles, the pressures and the thicknesses of the fluidized bed between the top and the bottom of the chambers can be quite high, it is desirable to equip them with ascending helical spirals or other devices making it possible to reduce them. .
  • the reactor has two sets in series of four cylindrical chambers each, which gives it a height of more than 12 meters, given the thickness of the hollow discs necessary for the evacuation of the fluids, it can crack about 200 tons per day. hour, if the density of the heated fluid is 6 gr / liters.
  • the pressure difference between the inlet and the outlet of each set of cylindrical chambers, necessary to compensate for the hydrodynamic pressure of the fluidized bed and to inject the fluid at the desired speeds, may be less than a quarter of the atmospheric pressure. If the pressure drop in the heating furnace is sufficiently low, the supply of the two parts of the reactor being in series, the pressure difference between these two parts may be less than 50% of the atmospheric pressure, compared to the pressure hydrostatic fluidized bed in the recycle column (61), which can be close to atmospheric pressure for a height of 11 m, which is sufficient to recycle the regenerated catalyst particles.
  • One of the advantages of this series configuration is the lower pressure of the fluid in the outlet reactor, which favors its conversion.
  • a horizontal reactor as described in Figures 19 to 22, forming with these accessories a set the size of a container easily transportable, can be 1, 8 m in diameter and be divided into 6 cylindrical chambers 0.5 m wide.
  • the wet grains (225) are introduced through the tube (226) into zone Z1. They are heated and dried by recycled air, which is heated by the exchanger (219) and possibly dried, if necessary, by a condenser not shown.
  • the grains are transferred from one cylindrical chamber to the other until the last chamber, Z6, where they are cooled by the fresh air (206) which they preheat while completing their drying before going out (229) by the tube (230).
  • the air is reheated, dried and recycled in the other zones, a number of times equal to the ratio of the total flow of the fan and the flow of the exhaust air in (220).
  • the displacement of the fluid inside the fluidized bed being substantially parallel to the surface of the fluidized bed and the centrifugal force allowing a radial velocity perpendicular to this relatively high surface, the difference in speed between the air and the grains and the air flow can be relatively high, which reduces the time required for drying.
  • the grains being cooled by fresh air before leaving the reactor and their residence time in the reactor being relatively short, they can be heated to slightly higher temperatures than in a conventional dryer.
  • the moist air being slightly cooled by the grains it preheats before leaving the reactor, the use of calories is very effective.
  • This efficiency can be improved by using a second, smaller fan, which directly discharges the air leaving the first cylindrical chamber, which served to preheat the grains and which can be isolated by a separation in the first hollow disk, without it is mixed with the air coming from the other cylindrical chambers.
  • small side passages (227.1) along the side wall of the reactor can provide a preferential transfer of the heavier grains, and therefore the more difficult to dry in the opposite direction, in order to increase their residence time in the reactor.
  • the ratio of this density and the ambient air is about 230, which requires an air flow and a very high injection speed.
  • an airflow of 2 m 3 / sec per chamber, ie more than 9 tons per hour per chamber, injected at about 40 m / sec and an efficient transfer of momentum from the air to the grains can give grain rotation speeds of more than 6 m / sec, giving a difference in thickness between the top and bottom of a fluidized bed of average thickness of 30 cm, less than 12 cm.
  • the total air flow rate of 12 m 3 / sec can be supplied by a fan in two 0.65 m diameter distributors and discharged via two 0.7 m diameter collectors, the central openings of the hollow discs being be less than 0.6 m in diameter. This makes it possible to contain the assembly formed by the reactor, its distributors and collectors in a square of 2.5 m side, corresponding to the size of a standard container.
  • the volume of the fluidized bed is about 700 liters per chamber, or 4.2 m 3 in all, for a surface of more than 11 m 2 . If the grain transfer from one chamber to another is 20 liters per se- about 20 tons per hour, their average residence time in the dryer is about 3.5 minutes. Their degree of drying depends on the degree of humidity and the temperature of the air which can be warmed, among others, by the cooling of the fan motor, and can pass through a condenser, but in a general way it is faster than in an ordinary dryer, given the great difference in velocities between air and grains, obtained thanks to their tangential direction and centrifugal force.

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Abstract

The invention relates to a fluid bed device rotatable in one cylindrical chambers on in a succession of cylindrical chambers, wherein injectors (12) which are distributed around a circular wall (2) fixed to said cylindrical chamber(s) inject fluid(s) (13) along said wall in the form of successive layers which involve solid particles (17) crossing the said chamber(s) into a rapid rotational movement whose centrifugal force concentrates said particles along the wall, thereby forming a fluid bed rotating around one or several central chimneys (3) through which the fluids are removed. A method for catalytic polymerisation, drying or other treatment of the solid particles suspended in the rotatable fluid bed or for catalytic transformation of the fluids crossing said rotatable fluid bed by means of the inventive device is also disclosed.

Description

DISPOSITIF A LIT FLUIDIFIE ROTATIF ET PROCEDES UTILISANT CE DISPOSITIF ROTARY FLUIDIFIED BED DEVICE AND METHODS USING THE SAME
Domaine technique de l'inventionTechnical field of the invention
La présente invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif et à un dispositif d'injection de fluide dans ce 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 craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformation catalytique de fluides utilisant ce dispositif.The present invention relates to a rotating fluidized bed device and a fluid injection device in this rotating fluidized bed, within a fixed circular reaction chamber, and to catalytic polymerization, drying and drying processes. , impregnating, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic conversion of fluids using this device.
Arrière plan technologique de l'inventionTechnological background of the invention
Les procédés où des particules solides sont en suspension dans un fluide et forment ainsi un lit fluidifié qui est traversé par ce fluide, sont bien connus. Lorsque ce fluide est injecté tangentiel- lement à la paroi latérale d'un réacteur cylindrique, il peut transférer une partie de son énergie cinétique aux particules solides pour leur donner un mouvement de rotation et si l'énergie transférée est suffisante, ce mouvement de rotation produit une force centrifuge qui peut maintenir les particules solides le long de la paroi du réacteur formant ainsi un lit fluidifié rotatif, dont la surface est approximativement un cône tronqué inversé, si le réacteur est vertical. Un tel procédé est décrit dans la demande n° 2004/0186 d'un brevet belge, déposée le 14 avril 2004, au nom du même inventeur.Processes in which solid particles are suspended in a fluid and thus form a fluidized bed which is traversed by this fluid, are well known. When this fluid is injected tangentially to the side wall of a cylindrical reactor, it can transfer part of its kinetic energy to the solid particles to give them a rotational movement and if the energy transferred is sufficient, this rotational movement produces a centrifugal force that can maintain the solid particles along the reactor wall thereby forming a rotating fluidized bed, the surface of which is approximately an inverted truncated cone, if the reactor is vertical. Such a process is described in application No. 2004/0186 of a Belgian patent, filed on April 14, 2004, in the name of the same inventor.
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.To obtain a high concentration of solid particles in a conventional fluidized bed subjected to the sole force of gravity, it is necessary for the fluid passing through the fluidized bed to exert on the solid particles an upward pressure lower than the falling pressure of the solid particles due to the force of gravity, and therefore its rate of rise is low, which limits the flow of fluid that can pass through the fluidized bed and the difference in fluid velocity with that of the solid particles suspended in this fluid. In a rotating fluidized bed, where the centrifugal force can be substantially greater than the force of gravity, the centripetal pressure exerted by the fluid which flows radially through the fluidized bed can be substantially higher and therefore its flow rate and speed difference with that of Solid particles can be substantially higher, which improves the contact between the fluid and the solid particles and substantially increases the volume of fluid that can pass through the fluidized bed and thus also its ability to cool, heat and / or dry the solid particles.
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 mainte- nu 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.If the rotating fluidized bed is supported by a fixed cylindrical wall along which it must slide, the pressure exerted by the solid particles against this fixed cylindrical wall brakes all the more these solid particles as the thickness, the density and the speed of rotation of the fluidized bed are large. The latter will decrease rapidly if the kinetic moment of rotation is not maintained by means of rotating mechanical means, with the problems related to the presence of mobile equipment inside a reactor, and / or by the injection of fluid, at high speed, in the direction of rotation of the fluidized bed.
Cependant, lorsqu'un jet de fluide est injecté à grande vitesse dans un réacteur de grande dimension, il est rapidement ralenti par son expansion dans le réacteur, dépendant des conditions dans lesquelles il est injecté ce qui limite sa possibilité de transférer une quantité de mouvement significative aux particules solides. C'est pourquoi, si on n'utilise pas d'autres moyens mécaniques pour assurer la rotation du lit fluidifié, il est nécessaire d'avoir un débit de fluide très élevé pour pouvoir transférer aux particules solides la quantité de mouvement nécessaire au maintien d'une vitesse de rotation suffisante pour les maintenir le long de la paroi cylindrique du réacteur et lorsque la den- site du fluide est beaucoup plus faible que la densité des particules les dispositifs permettant l'évacuation centrale de ces fluides peuvent devenir très encombrants et limiter la hauteur ou la longueur du réacteur. 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.However, when a jet of fluid is injected at a high speed into a large reactor, it is rapidly slowed down by its expansion in the reactor, depending on the conditions in which it is injected, which limits its ability to transfer a momentum. significant to solid particles. Therefore, if no other mechanical means are used to ensure the rotation of the fluidized bed, it is necessary to have a very high fluid flow to be able to transfer to the solid particles the amount of movement required to maintain the fluidized bed. a rotational speed sufficient to maintain them along the cylindrical wall of the reactor and when the density of the fluid is much lower than the density of the particles the devices for the central evacuation of these fluids can become very bulky and limit the height or length of the reactor. The amount of fluid that must be injected to transfer the required kinetic momentum to the solid particles is very large and can prevent the formation of a thick and dense fluidized bed and good separation of fluid and solid particles. Indeed, when a fluid is injected at high speed, tangentially to the cylindrical wall and perpendicular to the axis of symmetry of a cylindrical chamber through which a central chimney comprises evacuation openings for the evacuation of this fluid , the fluid can perform several turns around this central chimney before entering, if the evacuation openings are narrow. But, as soon as solid particles are introduced into this cylindrical chamber, they further inhibit the fluid as the ratio of the specific mass of the solid particles and the fluid is large. As a result, the evacuation of the fluid becomes more direct, which can even lead to a reversal of the flow of fluid along the central stack, downstream of the evacuation openings, and cause turbulence which causes the solid particles to exit. , thus limiting the possibility of forming a thick and dense fluidized bed within the cylindrical chamber.
À la lumière de ce qui précède, il est clair que la formation d'un lit fluidifié rotatif à l'intérieur d'un réacteur connaît divers problèmes. La présente invention vise à fournir un dispositif à lit fluidifié rotatif amélioré, et plus en particulier un dispositif à lit fluidifié rotatif qui résout au moins partiellement les problèmes susmentionnés. En particulier, la présente invention vise à fournir un disposi- tif à lit fluidifié rotatif dans lequel l'injection d'un ou plusieurs fluides est corrigée, et dans lequel la formation du lit fluidifié est améliorée.In light of the above, it is clear that the formation of a rotating fluidized bed inside a reactor has various problems. It is an object of the present invention to provide an improved rotative fluidized bed device, and more particularly a rotary fluidized bed device which at least partially solves the aforementioned problems. In particular, the present invention aims to provide a rotating fluidized bed device in which the injection of one or more fluids is corrected, and wherein the formation of the fluidized bed is improved.
Sommaire de l'inventionSummary of the invention
La présente invention fourni un dispositif à lit fluidifié rotatif dans lequel l'injection d'un ou plusieurs fluides est améliorée en prévoyant un dispositif d'injection de fluide adapté à injecter un ou des fluides en couches successives dans ledit lit fluidifié rotatif. Plus en particulier, l'invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif comprenant : un réacteur cylindrique comprenant au moins une chambre cylindrique, un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, disposé autour de la paroi circulaire de la dite chambre cylindrique, un dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides, un dispositif d'alimentation de particules solides d'un côté de la dite chambre cylindrique et un dispositif d'évacuation des dites particules solides du côté opposé de la dite chambre cylindrique, caractérisé en ce que: o le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides ∞mprend une cheminée centrale traversant longitudinalement ou pénétrant à l'intérieur de la dite chambre cylindrique, la paroi de la dite cheminée centrale comprenant au moins une ouverture d'évacuation permettant d'évacuer centralement, par la dite chemi- née centrale, le fluide ou mélange de fluides de la dite chambre cylindrique; o le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides comprend des in- jecteurs de fluide répartis autour de la dite paroi circulaire permettant d'injecter le fluide ou mélange de fluides en une succession de couches qui longent la dite paroi circulaire en tournant autour de la dite cheminée centrale et en entraînant les dites particules solides dans un mouvement de rotation dont la force centrifuge les poussent vers la dite paroi circulaire; o la dite force centrifuge est, en moyenne, au moins égale à trois fois la force de la pesanteur, les dites particules solides formant ainsi un lit fluidifié rotatif qui tourne autour et à une certaine distance de la dite cheminée centrale en glissant le long de la dite paroi circulaire 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 de la dite cheminée centrale et dont la force centripète est compensée par la dite force centrifuge s'exerçant sur les dites particules solides. La présente invention prévoit l'utilisation d'injecteurs, répartis autour de la paroi circulaire d'une chambre cylindrique (aussi dénommée 'chambre circulaire de réaction'), qui 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 cen- tralement. 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 centrale 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.The present invention provides a rotating fluidized bed device in which the injection of one or more fluids is improved by providing a fluid injection device adapted to inject one or more fluids into successive layers in said rotating fluidized bed. More particularly, the invention relates to a device with a rotating fluidized bed comprising: a cylindrical reactor comprising at least one cylindrical chamber, a device for supplying one or more fluids, gaseous or liquid, arranged around the circular wall said cylindrical chamber, a device for discharging said fluid or mixture of fluids, a device for feeding solid particles to one side of said cylindrical chamber and a device for evacuating said solid particles from the opposite side of said cylindrical chamber; said cylindrical chamber, characterized in that: o said device for discharging said fluid or mixture of fluids ∞mprends a central chimney passing longitudinally or penetrating inside said cylindrical chamber, the wall of said central chimney comprising at least one discharge opening allowing evacuating centrally, by said central chimney, the fluid or mixture of fluids from said cylindrical chamber; said feed device for said fluid or mixture of fluids comprises fluid injectors distributed around said circular wall for injecting the fluid or mixture of fluids into a succession of layers which follow said circular wall in rotating around said central chimney and driving said solid particles in a rotational movement whose centrifugal force pushes them towards said circular wall; o said centrifugal force is, on average, at least equal to three times the force of gravity, said solid particles thus forming a rotating fluidized bed which rotates around and at a certain distance from said central chimney sliding along said circular wall and being supported by said layers of said fluid or fluids which pass through said fluidized bed before being discharged centrally by said discharge opening of said central chimney and whose centripetal force is compensated by the said centrifugal force acting on said solid particles. The present invention provides the use of injectors, distributed around the circular wall of a cylindrical chamber (also called 'circular reaction chamber'), which inject one or more fluids, along the circular wall, in successive layers to form a succession of layers of fluid which are superimposed by rotating rapidly inside the reaction chamber, around a central chimney which penetrates or crosses along its central axis and which is provided with one or more discharge openings through which the fluid can be discharged centrally. The circular reaction chamber is traversed by a stream of solid particles which are fed from one of its sides and discharged from the opposite side and which are driven by the fluid in a fast rotational movement whose centrifugal force makes it possible to concentrate them before their exit from the circular reaction chamber, in a dense rotating fluidized bed, which is at least partially supported by the centripetal pressure of these successive layers of fluid which run along the circular wall and which act as fluid cushions, reducing the friction of the solid particles against this wall. The fluid is fed by a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids for supporting and rotating the fluidized bed at a speed generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity .
Selon un mode de réalisation préféré, l'invention fourni un dispositif à lit fluidifié rotatif dans lequel la formation du lit fluidifié est d'avantage améliorée en adaptant la dimension interne du réacteur, sans perdre de capacité. La présente invention prévoit en particulier de diviser réacteur en une succession de chambres cylindriques reliées entre elles.According to a preferred embodiment, the invention provides a rotating fluidized bed device in which the formation of the fluidized bed is further improved by adapting the internal dimension of the reactor, without losing capacity. The present invention provides in particular for dividing reactor in a succession of cylindrical chambers interconnected.
Plus en particulier, l'invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif suivant l'invention, caractérisé en ce qu'il comprend des disques creux, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et fixés contre la paroi cylindrique du dit réacteur, divisant le dit réacteur en une succession de chambres cylindriques reliées entre elles par des passages aménagés au travers des dits disques creux, permettant aux dites particules solides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs de passer d'une dite chambre cylindrique à l'autre, et caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation du ou des dits fluides comprend ces dits disques creux qui sont munis chacun d'au moins une ouverture centrale autour du dit axe de symétrie et d'au moins une ouverture latérale reliée à au moins un collecteur extérieur au réacteur permettant d'évacuer les dits fluides au travers des dits disques creux et de régulariser les pressions de sortie des dites chambres cylindriques.More particularly, the invention relates to a rotating fluidized bed device according to the invention, characterized in that it comprises hollow discs, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and fixed against the cylindrical wall of said reactor, dividing said reactor into a succession of cylindrical chambers interconnected by passages arranged through said hollow discs, allowing said solid particles in suspension in said rotary fluidized beds to pass from said cylindrical chamber to the other, and characterized in that said device for discharging said fluids or said includes said so-called hollow discs which are each provided with at least one central opening around said axis of symmetry and at least one lateral opening connected to at least one collector outside the reactor for discharging said fluids through said hollow discs and regulate the outlet pressures of said ch cylindrical amber.
Dans ce mode de réalisation de la présente invention, un réacteur cylindrique est divisé en une succession de chambres cylindriques par une succession de cylindres plats ou disques creux fixés contre sa paroi latérale. Ces disques creux comprennent des ouvertures en leur centre afin d'y aspirer le fluide traversant chaque chambre en tournant rapidement, et des ouvertures dans leur paroi latérale afin de l'évacuer en dehors du réacteur. Ces disques creux sont traversés par des passages adéquatement profilés pour permettre aux particules solides en suspension dans le fluide, tournant rapidement, de passer d'une chambre cylindrique à l'autre.In this embodiment of the present invention, a cylindrical reactor is divided into a succession of cylindrical chambers by a succession of flat cylinders or hollow discs fixed against its side wall. These hollow discs include openings in their center to suck the fluid through each chamber by rotating quickly, and openings in their side wall to evacuate outside the reactor. These hollow discs are traversed by appropriately profiled passages to allow the solid particles in suspension in the fluid, rotating rapidly, to pass from one cylindrical chamber to another.
Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, l'invention prévoit également un dispositif à lit fluidifié rotatif dans lequel l'injection d'un ou plusieurs fluides est de plus améliorée en prévoyant un dispositif d'injection permettant d'améliorer l'efficience du transfert d'énergie et de quantité de mouvement du dit fluide aux particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif. La présente invention prévoit au moins un déflecteur capable de délimiter à l'intérieur du dit lit fluidifié rotatif un espace autour d'un ou plusieurs jets du dit fluide dirigés dans le sens de la rotation du dit lit fluidifié rotatif.According to a particularly preferred embodiment, the invention also provides a device with a rotating fluidized bed in which the injection of one or more fluids is further improved by providing an injection device to improve the efficiency of the transfer. of energy and momentum of said fluid to solid particles suspended in said rotating fluidized bed. The present invention provides at least one deflector capable of delimiting inside said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed.
Plus en particulier, l'invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif suivant l'invention, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides comprend un dispositif d'injection de fluide à l'intérieure dudit lit fluidifié rotatif, lequel dispositif d'injection de fluide comprend au moins un déflecteur délimitant à l'intérieur du dit lit fluidifié rotatif un espace autour d'un ou plusieurs jets du dit fluide dirigés dans le sens de la rotation du dit lit fluidifié rotatif, provenant d'un ou plusieurs injecteurs du dit fluide, ce dit déflecteur étant disposé de manière à délimiter entre le ou les dits injecteurs et le dit déflecteur, un passage ou couloir d'accès à un flux des dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif, provenant de l'amont du dit injecteur, pour entrer dans ce dit espace afin de s'y mélanger avec le ou les dits jets de fluide, ce dit espace étant suffisamment long pour permettre à ce ou aux dits jets de fluide de céder une partie substantielle de leur énergie cinétique aux dites particules solides avant d'atteindre la sortie de ce dit espace. La présente invention, pour améliorer l'efficience du transfert de quantité de mouvement et d'énergie cinétique entre un jet de fluide et des particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif, comprend des déflecteurs, à l'intérieur du lit fluidifié rotatif, adéquatement profilés et disposés à proximité des injecteurs du fluide, afin de permettre le mélange du fluide injecté avec une quantité limitée de particules solides, tout en le canalisant, afin d'empêcher ou réduire son expansion dans le réacteur avant qu'il ait transféré une quantité importante de son énergie cinétique à ces particules solides. Ce dispositif permet d'utiliser des fluides beaucoup plus légers que les particules solides et de l'injecter à grande vitesse dans le réacteur sans perdre une grande partie de son énergie cinétique en raison de son expansion dans le réacteur.More particularly, the invention relates to a device with a rotating fluidized bed according to the invention, characterized in that the device for feeding one or more fluids comprises a device for injecting fluid into the interior of said bed. rotary fluidized fluidizer, which fluid injection device comprises at least one deflector defining inside said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed, from one or more injectors of said fluid, said baffle being arranged to delimit between said injector or injectors and said baffle, a passage or passageway to a flow of said solid particles suspended in the said fluidized rotating bed, from the upstream of said injector, to enter the said space in order to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to perm said or said fluid jets yielding a substantial portion of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of said space. The present invention, to improve the efficiency of momentum transfer and of kinetic energy between a fluid jet and solid particles suspended in a rotating fluidized bed, comprises baffles, inside the rotating fluidized bed, suitably shaped and arranged near the injectors of the fluid, to allow mixing injected fluid with a limited amount of solid particles, while channeling it, to prevent or reduce its expansion in the reactor before it has transferred a significant amount of its kinetic energy to these solid particles. This device makes it possible to use much lighter fluids than solid particles and to inject it at high speed into the reactor without losing a large part of its kinetic energy because of its expansion in the reactor.
Un dispositif suivant la présente invention peut de manière avantageuse être utilisé dans différents procédés. C'est pourquoi la présente invention concerne aussi 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 craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluides utilisant ce dispositif. Plus en particulier, l'invention se rapporte à un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides 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 cylindrique d'un réacteur, et de les évacuer centralement par une cheminée centrale tra- versant ou pénétrant dans la dite chambre cylindrique, suivant la présente invention, à un débit et une pression d'injection entraînant les dites particules solides à une vitesse moyenne de rotation engendrant une force centrifuge au moins trois fois supérieure à la force de gravité.A device according to the present invention can advantageously be used in different methods. Therefore, the present invention also relates to methods for catalytic polymerization, drying, impregnation, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of fluids using this device. More particularly, the invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or of catalytic conversion of fluids passing through said rotary fluidized bed, characterized in that comprises the steps of injecting one or more fluids, in successive layers, into a cylindrical chamber of a reactor, and evacuate them centrally by a central chimney flowing or penetrating into said cylindrical chamber, according to the present invention, at a flow rate and an injection pressure causing said solid particles at a mean rotational speed generating a centrifugal force at least three times greater than the force of gravity.
La présente invention se rapporte aussi à un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique horizontal suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la racine carrée du produit du diamètre du réacteur et de g qui est l'accélération due à la pesanteur. La présente invention concerne également un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit générant dans le dit lit fluidifié rotatif une force centrifuge supérieure à la pesanteur, les dites particules solides étant transférées d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers le bas du dit réacteur.The present invention also relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps which comprise injecting into a horizontal cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate giving said solid particles an average speed of rotation greater than the square root of the product of the reactor diameter and which is the acceleration due to gravity. The present invention also relates to a process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotary fluidized beds or catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and at a flow rate generating in the said rotating fluidized bed a centrifugal force greater than gravity, the said solid particles being transferred from a said chamber cylindrical to the other downward of said reactor.
Un autre procédé suivant la présent invention concerne un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caracté- risé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la vitesse qu'elles peuvent acquérir en tombant du sommet à la base des dites chambres cylindriques et leur permettant de passer d'une dite chambre cylindrique inférieure à la dite chambre cylindrique supérieure par au moins un passage aménagé dans le dit disque creux les séparant et orienté dans le sens faisant monter les dites particules solides.Another method according to the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or catalytic conversion of fluids through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and a flow rate giving said solid particles an average speed of rotation greater than the speed they can acquire by falling from the top to the base of said cylindrical chambers and their allowing to pass from said lower cylindrical chamber to said upper cylindrical chamber by at least one passage arranged in said hollow disc separating them and oriented in the direction causing said solid particles to rise.
La présente invention se rapporte aussi à l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de polymérisation. La présente invention concerne également l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de transformation cata- lytique d'un fluide ou mélange de fluides traversant un lit fluidifié rotatif dont les particules solides sont des catalyseurs. La présente invention concerne aussi l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de séchage ou d'extraction de composants volatils des dites particules solides. Un dispositif suivant la présente invention peut également être utilisé dans un procédé d'imprégnation ou d'enrobage des dites particules solides.The present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a polymerization process. The present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a process for catalytic transformation of a fluid or mixture of fluids passing through a rotating fluidized bed whose solid particles are catalysts. The present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a process for drying or extraction of volatile components of said solid particles. A device according to the present invention may also be used in a process for impregnating or coating said solid particles.
La présente invention fourni donc un dispositif à lit fluidifié rotatif amélioré, dans lequel l'injection d'un ou plusieurs fluides, et dans lequel la formation du lit fluidifié ont été améliorées grâce à divers modifications techniques, appliquées en tant que tels ou en combinaison avec l'un l'autre, comprenant entre autres, l'utilisation d'injecteurs adaptés à injecter un ou des fluides en couches successives dans le réacteur, la division du réacteur en plusieurs chambres de réaction successives, et/ou l'utilisation d'un dispositif d'injection pourvu d'un ou plusieurs déflecteurs.The present invention thus provides an improved rotary fluidized bed device, in which the injection of one or more fluids, and wherein the formation of the fluidized bed has been improved through various technical modifications, applied as such or in combination with each other, including inter alia, the use of injectors adapted to inject one or more fluids in successive layers in the reactor, the division of the reactor into several successive reaction chambers, and / or the use of an injection device provided with one or more deflectors.
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 mé- caniques 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 déshy- drogénation 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 adhè- rent 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.The present invention makes it possible to pass through a dense rotating fluidized bed, with a good separation between the solid particles and the fluid, by a very large amount of fluid and to rotate it rapidly to obtain a high centrifugal force, without the use of rotating mechanical means inside the reactor, even if the density of the fluid is low. It allows easy recycling, after appropriate treatment, fluid and / or solid particles, whose residence time can be adapted to the needs. It is particularly advantageous for processes which require a very good contact between the fluid and the solid particles, such as fast drying of solid particles in a compact reactor, and / or a large heat transfer capacity for controlling the temperature. very exothermic catalytic reactions, such as the catalytic polymerization of ethylene or very endothermic catalysts such as the catalytic dehydrogenation of ethylbenzene or the catalytic cracking of light gasolines. It also allows regeneration of the catalyst particles at the desired rate and the high rotational speed of these solid particles reduces the likelihood that they will form agglomerates or adhere to the reactor surface. The presence of fluid cushions between the solid particles and the reactor surface also reduces the attrition of these solid particles and reactor walls.
La division du réacteur en une succession de chambres cylindriques, qui peuvent n'être reliées entre elles que par des passages de petites dimensions, servant au transfert des particules solides accompagnées d'une faible quantité de fluide, permet de les faire traverser par des fluides différents, recyclés en boucle. Ceci rend ce procédé particulièrement intéressant lorsqu'il est néces- saire d'utiliser des fluides de compositions variant significativement d'une chambre cylindrique à l'autre.The division of the reactor into a succession of cylindrical chambers, which can be connected to each other only by small passages, used for the transfer of solid particles accompanied by a small amount of fluid, allows them to be traversed by fluids different, recycled loop. This makes this process particularly interesting when it is necessary to to use fluids of compositions varying significantly from one cylindrical chamber to another.
Ce procédé permet des temps de séjour des particules dans le réacteur, courts ou longs, suivant la dimension des passages entre les chambres cylindriques, et la résistance à la rotation du lit fluidifié peut être faible, car l'injection du fluide en films peu épais le long de la paroi latérale du réacteur réduit le frottement des particules solides sur cette paroi.This method allows residence times of the particles in the reactor, short or long, depending on the size of the passages between the cylindrical chambers, and the resistance to rotation of the fluidized bed can be low because the injection of the fluid into thin films along the side wall of the reactor reduces the friction of the solid particles on this wall.
Ce procédé est particulièrement intéressant lorsque le volume du fluide circulant est très élevé, car les dispositifs d'évacuation centrale du fluide par des disques creux peuvent permettre de très gros débit du fluide avec un minimum de résistance et les distributeurs et collecteurs du fluide, étant à l'extérieur du réacteur, peuvent avoir de gros diamètres sans réduire la place disponible pour le lit fluidifié à l'intérieur du réacteur.This method is particularly advantageous when the volume of the circulating fluid is very high, because the central evacuation devices of the fluid by hollow discs can allow very large flow of the fluid with a minimum of resistance and the distributors and collectors of the fluid, being outside the reactor, can have large diameters without reducing the space available for the fluidized bed inside the reactor.
Ce procédé est aussi particulièrement intéressant lorsque la pression à l'intérieur du réacteur est inférieure à la pression atmosphérique, car les disques creux peuvent soutenir la paroi cylindrique du réacteur, ce qui permet d'avoir des parois minces, coupées longitudinalement, pour former des fentes par où le fluide peut être injecté et pour en faciliter le démontage. En outre les distributeurs, les collecteurs et le réacteur peuvent former un ensemble compact facilement transportable.This method is also particularly advantageous when the pressure inside the reactor is lower than atmospheric pressure, because the hollow discs can support the cylindrical wall of the reactor, which makes it possible to have thin walls, cut longitudinally, to form slots through which the fluid can be injected and to facilitate disassembly. In addition, the distributors, the collectors and the reactor can form a compact, easily transportable assembly.
Ainsi ce procédé permet la construction d'unités légères, compactes, transportables et efficientes, par exemple pour le séchage de graines de céréales. Il convient également pour les modifi- cations catalytiques de fluides à basse pression, comme le craquage d'oléfines légères ou la déshy- drogénation de l'éthylbenzène qui, étant très endothermiques, nécessitent des réchauffages intermédiaires et la régénération du catalyseur. Il peut aussi être utilisé pour la copolymérisation catalyti- que, bi ou multimodale, de particules en suspension dans une succession de fluides actifs de compositions différentes. D'autres caractéristiques et exemples de dispositifs suivant la présente invention sont décrits ci-dessous de façon non limitative.Thus this process allows the construction of light, compact, transportable and efficient units, for example for the drying of cereal seeds. It is also suitable for catalytic modifications of low pressure fluids, such as cracking of light olefins or dehydrogenation of ethylbenzene which, being highly endothermic, require intermediate reheating and regeneration of the catalyst. It can also be used for the catalytic copolymerization, bi or multimodal, particles suspended in a succession of active fluids of different compositions. Other features and examples of devices according to the present invention are described below in a nonlimiting manner.
Brève description des dessinsBrief description of the drawings
La figure 1 montre une coupe longitudinale schématique d'un réacteur cylindrique suivant l'invention comprenant trois parois concentriques.FIG. 1 shows a schematic longitudinal section of a cylindrical reactor according to the invention comprising three concentric walls.
La figure 2 montre une coupe transversale schématique, suivant le plan des axes (y) et (z), d'un réacteur cylindrique suivant l'invention.FIG. 2 shows a schematic cross section, along the plane of the axes (y) and (z), of a cylindrical reactor according to the invention.
La figure 3 montre la coupe transversale schématique d'une zone autour d'un injecteur de fluide, illustrant comment une petite modification de la paroi circulaire en aval d'un injecteur de fluide change l'orientation du plan de sa sortie.Figure 3 shows the schematic cross section of an area around a fluid injector, illustrating how a small modification of the circular wall downstream of a fluid injector changes the orientation of the plane of its outlet.
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.FIG. 4 shows the schematic transverse section, along the plane of the axes (y) and (z) of a reactor whose feeders and evacuation devices of the fluid or fluids of the reaction chamber have been modified.
La figure 5 montre un agrandissement de la zone située autour de deux injecteurs de fluide. 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 (OO1) des lits fluidifiés, de la connexion de deux tronçons de chambres circulaires superposées.Figure 5 shows an enlargement of the area around two fluid injectors. FIG. 6 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis of (z) being vertical and coinciding with the axis of rotation (OO 1 ) of the fluidized beds, of the connection two sections of superimposed circular chambers.
La figure 7 montre un schéma adapté au séchage de particules solides introduites d'un cô- té d'une de deux chambres circulaires de réaction mises en série.FIG. 7 shows a diagram adapted to the drying of solid particles introduced from a side of one of two circular reaction chambers placed in series.
La figure 8 représente le schéma d'une 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 se termine à une certaine distance au-dessus du côté inférieur.FIG. 8 represents the schematic diagram of a schematic longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, but whose axis of rotation of the fluidized bed is vertical or strongly inclined and whose central chimney ends at a certain distance above the lower side.
La figure 9 montre le schéma d'une coupe longitudinale d'un réacteur semblable à celui de la figure 1 , comprenant à chaque extrémité de la cheminée centrale un compresseur centrifuge.FIG. 9 shows the diagram of a longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, comprising at each end of the central stack a centrifugal compressor.
La figure 10 représente un mode de réalisation de l'invention dans lequel la chambre d'alimentation et la cheminée centrale d'un réacteur cylindrique suivant l'invention sont divisées en quatre tronçons.FIG. 10 represents an embodiment of the invention in which the feed chamber and the central stack of a cylindrical reactor according to the invention are divided into four sections.
La figure 11 montre une vue schématique d'une coupe d'un réacteur cylindrique vertical dont on voit la section de sa paroi latérale cylindrique de chaque côté de son axe de symétrie cylindrique.FIG. 11 shows a schematic view of a section of a vertical cylindrical reactor whose section of its cylindrical side wall is seen on each side of its cylindrical axis of symmetry.
La figure 12 montre une coupe transversale d'un réacteur cylindrique permettant de visualiser un mode de réalisation préféré d'un dispositif d'injection de fluides suivant l'invention.Figure 12 shows a cross section of a cylindrical reactor for viewing a preferred embodiment of a fluid injection device according to the invention.
La figure 13 est une projection axonométrique d'une partie de la paroi latérale d'un réac- teur afin de mieux visualiser des dispositifs d'injection des fluides suivant l'invention.Figure 13 is an axonometric projection of a portion of the side wall of a reactor to better visualize fluid injection devices according to the invention.
La figure 14 est la projection d'une demi coupe transversale d'une chambre cylindrique.Figure 14 is the projection of a half cross section of a cylindrical chamber.
La figure 15 montre la coupe d'un passage de transfert de particules d'une zone d'un réacteur à une autre zone.Figure 15 shows the section of a particle transfer passage from one zone of a reactor to another zone.
La figure 16 est un schéma de circulation transversale des particules solides le long d'une demi section longitudinale d'une chambre cylindrique semblable à celle qui est montrée sur la figure 14, sans les déflecteurs latéraux et centraux.Figure 16 is a transverse flow diagram of the solid particles along a half longitudinal section of a cylindrical chamber similar to that shown in Figure 14, without the side and central baffles.
La figure 17 illustre un schéma simplifié, semblable à la figure 11 , légèrement modifié afin de permettre une co-polymérisation bimodale ou multimodale.Figure 17 illustrates a simplified diagram, similar to Figure 11, slightly modified to allow for bimodal or multimodal co-polymerization.
La figure 18 illustre un schéma simplifié, semblable à celui de la figure 17, légèrement mo- difié afin de permettre la transformation catalytique d'un fluide ou mélange de fluides, dans un lit fluidifié rotatif contenant des particules catalytiques solides.FIG. 18 illustrates a simplified diagram, similar to that of FIG. 17, slightly modified to allow the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids in a rotating fluidized bed containing solid catalyst particles.
La figure 19 montre la section longitudinale d'un réacteur horizontal, pouvant travailler à une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique.Figure 19 shows the longitudinal section of a horizontal reactor, which can work at a pressure slightly lower than atmospheric pressure.
La figure 20 représente la vue d'une coupe traversant un disque creux, suivant le plan AA' de la figure 19, pour un réacteur ayant deux distributeurs et deux collecteurs et formant avec ceux-ci un ensemble compact facilement transportable et conçu pour être facilement démontable.FIG. 20 represents the view of a section crossing a hollow disk, along the plane AA 'of FIG. 19, for a reactor having two distributors and two collectors and forming therewith a compact assembly that is easily transportable and designed to be easily removable.
La figure 21 est un agrandissement du dispositif d'injection du fluide montré dans les figures 19 et 20.Fig. 21 is an enlargement of the fluid injection device shown in Figs. 19 and 20.
La figure 22 montre la vue d'une coupe, suivant le plan BB' perpendiculaire à la figure 20, de la buse reliant un disque creux à un collecteur. Description détailléeFigure 22 shows the view of a section along the plane BB 'perpendicular to Figure 20, the nozzle connecting a hollow disk to a collector. detailed description
La présente invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié amélioré. Un tel dispositif comprend généralement un réacteur cylindrique contenant une ou plusieurs chambres circulaires de réaction. Les termes "chambre circulaire de réaction" et " chambre cylindrique " sont utilisés dans certains modes de réalisation de la présente invention comme synonymes et se réfèrent à une chambre à l'intérieur du réacteur cylindrique. De plus, les termes "paroi circulaire " et " paroi cylindrique " indiquant la paroi de la chambre circulaire de réaction ou de la chambre cylindrique, sont utilisés dans certains modes de réalisation de la présente invention comme synonymes.The present invention relates to an improved fluidized bed device. Such a device generally comprises a cylindrical reactor containing one or more circular reaction chambers. The terms "circular reaction chamber" and "cylindrical chamber" are used in some embodiments of the present invention as synonymous and refer to a chamber within the cylindrical reactor. In addition, the terms "circular wall" and "cylindrical wall" indicating the wall of the circular reaction chamber or the cylindrical chamber are used in some embodiments of the present invention as synonyms.
Selon un premier aspect, la présente invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif comprenant un dispositif d'injection de fluide, capable d'injecter un ou des fluides en couches successives, 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 soli- des en suspension dans le lit fluidifié rotatif, ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformation catalytique de fluides utilisant ce dispositif. Plus en particulier, la présente invention se rapporte à un 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 répartis autour de la paroi circulaire fixe d'une chambre circulaire de réaction, injectent le long de cette paroi, en couches successives, un ou des fluides, qui entraînent les particules solides, 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, par où les fluides sont évacués. 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 centrale et le débit du ou des fluides permettant de suppor- ter 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. C'est pourquoi, dans un premier mode de réalisation, la présente invention se rapporte à un dispositif à lit fluidifié rotatif comprenant une chambre circulaire de réaction, un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, disposé autour de la paroi circulaire de la dite chambre circulaire de réaction, 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 et un dispositif d'évacuation des dites particules solides du côté opposé de la dite chambre circulaire de réaction, caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation du ou des dits fluides comprend une cheminée centrale traversant longitudinalement ou pénétrant à l'intérieur de la dite chambre de réaction, la paroi de la dite cheminée centrale comprenant au moins une ouverture d'évacuation permettant d'évacuer centralement, par la dite cheminée centrale, le ou les dits fluides de la dite chambre circulaire de réaction; le dit dispositif d'alimentation du ou des dits fluides comprend des injecteurs de fluide répartis autour de la dite paroi circulaire permettant d'injecter le ou les dits fluides en une succession de couches qui longent la dite paroi circulaire en tournant autour de la dite cheminée centrale et en entraînant les dites particules solides dans un mouvement de rotation dont la force centrifuge les poussent vers la dite paroi circulaire; la dite force centrifuge est, en moyenne, au moins égale à trois fois la force de la pesanteur, les dites particules solides formant ainsi un lit fluidifié rotatif qui tourne autour et à une certaine distance de la dite cheminée centrale en glissant le long de la de la dite paroi circulaire 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 de la dite cheminée centrale et dont la force centripète est compensée par la dite force centrifuge s'exerçant sur les dites particules solides.According to a first aspect, the present invention relates to a rotating fluidized bed device comprising a fluid injection device, capable of injecting one or more fluids in successive layers, inside a fixed circular reaction chamber. , and processes for catalytic polymerization, drying, impregnation, coating or other treatments of solid particles suspended in the rotating fluidized bed, or cracking, dehydrogenation or other catalytic conversion of fluids using this device. More particularly, the present invention relates to a fluid injection device in successive layers in a rotating fluidized bed and catalytic polymerization process, drying or other solid particle treatment or catalytic transformation of fluids, where a succession of injectors distributed around the fixed circular wall of a circular reaction chamber, injecting along this wall, in successive layers, one or more fluids, which entrain the solid particles, passing through this chamber, in a rotational movement This centrifugal force concentrates these particles along this wall, thus forming a fluidized bed rotating around a central chimney, through which the fluids are evacuated. In the present invention, injectors, distributed around the circular wall of a circular reaction chamber, inject one or more fluids, along the circular wall, in successive layers, in order to form a succession of layers of fluid which superimposed by rotating rapidly inside the reaction chamber, around a central chimney that penetrates or crosses along its central axis and which is provided with one or more discharge openings through which the fluid can be evacuated centrally. The circular reaction chamber is traversed by a stream of solid particles which are fed from one of its sides and discharged from the opposite side and which are driven by the fluid in a fast rotational movement whose centrifugal force makes it possible to concentrate them before their exit from the circular reaction chamber, in a dense rotating fluidized bed, which is at least partially supported by the centripetal pressure of these successive layers of fluid which run along the circular wall and which act as fluid cushions, reducing the friction of the solid particles against this wall. The fluid is fed by a supply device which may comprise a fluid supply chamber surrounding the circular reaction chamber, the pressure difference, preferably greater than the average pressure due to the centrifugal force of the rotating fluidized bed against the circular wall, between the feed device and the central chimney and the flow rate of the fluid or fluids allowing the support and rotating the fluidized bed at a rate generating a substantial average centrifugal force, preferably greater than three times the force of gravity. Therefore, in a first embodiment, the present invention relates to a rotating fluidized bed device comprising a circular reaction chamber, a device for supplying one or more fluids, arranged around the circular wall of said circular reaction chamber, a device for discharging said fluid or fluids, a device for feeding solid particles to one side of said circular reaction chamber and a device for discharging said solid particles on the opposite side; of said circular reaction chamber, characterized in that said device for discharging said fluid or said fluid includes a central duct passing longitudinally or penetrating inside said reaction chamber, the wall of said central duct comprising at least one evacuation opening enabling said fluid chamber (s) to be evacuated centrally through said central chimney; circular reaction; said feeder of said fluid or fluids comprises fluid injectors distributed around said circular wall for injecting said fluid or said fluids into a succession of layers which follow said circular wall by turning around said chimney central and driving said solid particles in a rotational movement whose centrifugal force pushes them towards said circular wall; said centrifugal force is, on average, at least equal to three times the force of gravity, said solid particles thus forming a rotating fluidized bed which rotates around and at a certain distance from said central chimney sliding along the of said circular wall and being supported by said layers of said fluids or said fluid through said fluidized bed before being removed centrally by said discharge opening of said central chimney and whose centripetal force is compensated by said centrifugal force acting on said solid particles.
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.To avoid the entrainment of solid particles in the central chimney, it is necessary that the speed and / or the difference between the injection pressure and fluid evacuation is all the greater and that the kinetic moment of rotation losses solid particles are smaller as the radius of the reaction chamber and the ratio of the specific masses of the solid particles and the fluid are large.
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 tran- che 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 cou- che 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.For this purpose, to limit the pressure and the concentration of the solid particles against the circular wall of the reaction chamber and thus their braking, it is desirable that in each annular slice of the reaction chamber there be at least one fluid injector every 90 °, ie 4, and preferably at least seven, the most preferred being at least 11 and therefore the number of successive layers of fluid is high, or the distance between these injectors is small, preferably less than the average radius of the circular chamber, to limit the amount and concentration of the solid particles which come into contact with this circular wall after having passed through the layer of fluid which has been injected by the injector situated upstream, before reach the fluid layer injected by the injector located downstream.
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 ra- diale 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.It is also desirable that the profile of the injectors is designed so as to be able to inject the fluid at a sufficient speed, preferably at least twice the desired rotation speed for the solid particles in the fluidized bed, and in thin layers, with a thickness at the moment of their injection preferably less than one twentieth of the average radius of the chamber of reaction, in a direction forming an acute angle, preferably less than 30 °, with the circular wall, and that the planes of the outlet openings of the fluid injectors form with the side of the circular wall located downstream preferably included angles between 60 ° and 120 °, so that the thrust of the fluid or fluids at the time of their exit from the injectors is more tangential than radial or centripetal. The circular wall may be cylindrical, but it may also have different radii of curvature or be flat between the fluid injectors. In the latter case the circular wall is polygonal and its sides located on either side of the injectors form an angle all the closer to 180 ° as the number of injectors is high.
C'est pourquoi, le présent dispositif est dans un mode de réalisation, caractérisé en ce que les directions d'injection des couches du ou des dits fluides par les dits injecteurs de fluide forment un angle inférieur à 30° avec la dite paroi circulaire du côté situé en aval des dits injecteurs de fluide. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que les plans des sorties des dits injecteurs de fluide forment des angles compris entre 60° et 120° avec la dite paroi circulaire du côté situé en aval des dits injecteurs de fluide. Selon un autre mode de réalisation le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que chaque tranche annulaire de la dite paroi circulaire contient au moins un dit injecteur de fluide tous les 90°. De plus, le présent dispositif est caractérisé en ce que la distance entre deux dits injecteurs de fluide consécutifs est de préférence inférieure au rayon moyen de la dite paroi circulaire. Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est ca- ractérisé en ce que les sorties des dits injecteurs de fluide sont minces, de préférence d'une largeur inférieure au vingtième du rayon moyen de la dite chambre de réaction. La présente invention se rapporte également à un dispositif caractérisé en ce que la surface de la dite paroi circulaire située entre deux dits injecteurs consécutifs est plane, la paroi circulaire étant polygonale.Therefore, the present device is in one embodiment, characterized in that the directions of injection of the layers of said fluid or said fluid injectors form an angle less than 30 ° with said circular wall of the side located downstream of said fluid injectors. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the planes of the outputs of said fluid injectors form angles between 60 ° and 120 ° with said circular wall on the side downstream of said fluid injectors. According to another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that each annular slice of said circular wall contains at least one said fluid injector every 90 °. In addition, the present device is characterized in that the distance between two so-called consecutive fluid injectors is preferably less than the average radius of said circular wall. In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the outputs of said fluid injectors are thin, preferably of a width less than one twentieth of the average radius of said reaction chamber. The present invention also relates to a device characterized in that the surface of said circular wall between two said consecutive injectors is flat, the circular wall being polygonal.
Il est également préférable, pour faciliter la rotation du fluide autour de la cheminée cen- traie 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. C'est pourquoi, selon un mode de réalisation le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation sont disposées longitudinalement et que leur largeur moyenne est inférieure à la moitié de la distance moyenne entre la dite paroi de la dite cheminée centrale et la dite paroi circu- laire. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractéri- se en ce que la somme des sections des dites ouvertures d'évacuation est inférieure au double de la somme des sections de sortie des dits injecteurs de fluide. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que les plans des dites ouvertures d'évacuation forment des angles compris entre 60° et 120° avec la paroi de la dite che- minée centrale. Selon un encore autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'aucune section transversale de la dite cheminée centrale ne traverse plus d'une dite ouverture d'évacuation.It is also preferable to facilitate the rotation of the fluid around the center stack and to reduce the possibility of a reversal of the flow of fluid that can flow up the wall of the central stack downstream of the vent openings. that no cross section of the central chimney comprises more than one fluid discharge opening, and that these openings are narrow, arranged longitudinally, preferably of an average width less than half the average distance between the central chimney and the circular wall and that the sum of the sections of the discharge openings is preferably less than twice the sum of the sections of the outlet openings of the fluid injectors, which is itself preferably less than half the longitudinal section of the circular reaction chamber, and that the planes of these discharge openings form with the wall of the chimney It preferably has an angle of between 60 ° and 120 °, this wall progressively deviates from the circular wall of the reaction chamber from its side downstream of the discharge openings to the opposite side, thereby taking the appearance of a spiral. Therefore, according to one embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the or said evacuation openings are disposed longitudinally and that their average width is less than half the mean distance between said wall of said central chimney and said circular wall. According to a preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized by in that the sum of the sections of said evacuation openings is less than twice the sum of the output sections of said fluid injectors. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the planes of said evacuation openings form angles between 60 ° and 120 ° with the wall of said central chimney. According to a still further preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that no cross section of said central chimney passes through more than one said discharge opening.
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. C'est pourquoi, dans un autre mode de réalisation, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre de réaction est traversée longitudinalement par au moins un déflecteur, en forme d'aile, à proximité de la dite cheminée centrale, en amont d'au moins une des dites ouvertures d'évacuation et se prolongeant au-delà de la ou des dites ouvertures d'évacuation. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le dit déflecteur est creux et est alimenté en fluide par le dit dispositif d'alimentation de fluide et est muni d'au moins un injecteur de fluide le long de son bord de fuite permettant d'injecter le dit fluide, en couche mince, le long de la paroi de la dite cheminée centrale en aval de la dite ouverture d'évacuation. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la distance entre le dit bord situé en aval du dit déflecteur creux et la paroi de la dite cheminée centrale située en aval de la dite ouverture d'évacuation est inférieure à la moitié de la distance entre le dit bord et la dite paroi circulaire.The present invention may comprise at least one deflector, wing-shaped, longitudinally passing through the reaction chamber, near the wall of the central chimney, having its leading edge upstream of the evacuation opening or openings of the fluid and its trailing edge downstream of these fluid discharge openings, in order to reintroduce into the reaction chamber the solid particles, generally the finest, which have entered the space between the baffle and the wall of the central fireplace. The inlet section of this space is preferably larger than the sum of the sections of the exhaust openings and the distance between the trailing edge and the wall of the central stack is preferably less than half the distance between this edge and the circular wall. This deflector may be hollow and provided with fluid injectors arranged along its trailing edge, in order to inject at a high speed, a thin layer of fluid, approximately parallel, preferably more or less than 30 °, to the wall of the central chimney, downstream of the discharge openings, to prevent these solid particles to go up along the wall of the central chimney downstream of the discharge opening. Therefore, in another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said reaction chamber is traversed longitudinally by at least one deflector, wing-shaped, close to said central chimney upstream of at least one of said evacuation openings and extending beyond the said evacuation openings. According to a preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said deflector is hollow and is supplied with fluid by said fluid supply device and is provided with at least one fluid injector along its trailing edge for injecting said fluid in a thin layer along the wall of said central chimney downstream of said discharge opening. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the distance between said edge located downstream of said hollow deflector and the wall of said central chimney located downstream of said evacuation opening is less than half the distance between said edge and said circular wall.
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. C'est pourquoi, dans un autre mode de réalisation, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction contient, à proximité du côté du dit dispositif d'évacuation des dites particules solides, un anneau de régulation dont le bord extérieur longe et est fixé à la dite paroi circulaire, et dont le bord intérieur est à une distance moyenne de la dite cheminée centrale supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire, les dites particules solides 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. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le dit anneau de régulation comprend au moins un passage, situé contre la dite paroi circulaire, permettant le transfert des dites particules solides situées d'un côté du dit anneau de séparation vers l'autre côté sans devoir passer par l'espace situé entre le dit bord intérieur et la dite cheminée centrale.The present invention may comprise at least one control transverse ring, which is placed near the exit of the solid particles, the outer edge of which runs along and is fixed to the circular wall and whose inner edge surrounds and is at an average distance from the central chimney, preferably greater than a quarter of the mean distance between the central chimney and the circular wall, in order to allow the solid particles to pass from one side of the fluidized bed to the other without too close to the evacuation openings of the central fireplace. This regulation ring makes it possible to prevent or slow down the transfer of the solid particles situated upstream of this ring downstream, as long as the fluidized bed has not reached the desired thickness upstream. This The ring may comprise a passage along the circular wall, to allow a minimum passage sufficient to gradually empty the circular reaction chamber when the supply of solid particles is stopped. Therefore, in another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber contains, near the side of said device for discharging said solid particles, a control ring. whose outer edge runs along and is fixed to said circular wall, and whose inner edge is at an average distance from said central chimney greater than a quarter of the average distance between said central chimney and said circular wall, said particles suspended solids in said rotating fluidized bed to pass into the space between said inner edge and said central chimney to pass from one side of said control ring to the other side. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said regulation ring comprises at least one passage, located against said circular wall, for the transfer of said solid particles located on one side of the said separation ring to the other side without having to go through the space between said inner edge and said central chimney.
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. C'est pourquoi, dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est 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, et dont le bord intérieur est à une distance moyenne de la dite cheminée centrale supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire.The present invention may comprise a set of helical coils, whose outer edges run along and are fixed to the circular wall and whose inner edges surround and are at an average distance from the central stack, preferably greater than one quarter of the average distance between the central chimney and the circular wall, in order to allow the solid particles which move longitudinally in one direction, as they run along these helical turns, to move in the other direction in the space between these helical coils and the central chimney without getting too close to the openings of the central chimney. These helical coils, which can form a continuous helical helix or discontinuous or be fragmented into a set of fins, make it possible to pass the solid particles from one side to the other of the circular reaction chamber many times and / or to raise them longitudinally, if the axis of rotation of the fluidized bed is inclined or vertical. Similar devices are described in Applications Nos. 2004/0186 and 2004/0612 of Belgian patents, filed on April 14 and December 12, 2004 in the name of the same inventor. Therefore, in another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber contains a set of turns or fraction of helical turns whose outer edge runs along and is fixed to the said circular wall, and whose inner edge is at an average distance from said central chimney greater than a quarter of the average distance between said central chimney and said circular wall.
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.In the present invention, the axis of rotation of the fluidized bed can be horizontal, inclined or vertical. If it is horizontal or inclined less than 45 °, preferably less than 30 °, the average velocity of the solid particles, their concentration and the pressure they exert on the thin layers of fluid are higher in the bottom of the reaction chamber. It is therefore preferable to divide the outer distribution chamber into several longitudinal sectors by longitudinal separation walls in order to be able to differentiate the fluid injection pressure in the different fluid injectors as a function of their position in the reaction chamber. If the axis of rotation of the fluidized bed is approximately vertical or inclined by more than 45 °, preferably at least 60 °, separation rings, surrounding the central chimney at a distance from it, preferably less than one third of the average distance between the circular wall and the central chimney to allow the solid particles to pass into this space without too close to the discharge opening of the central chimney, can be fixed against the circular wall to prevent the rapid fall of the solid particles. The pressure exerted by these solid particles against the upper surface of these separation rings will slow them down not only in their fall, but also in their rotational movement. This can be compensated, if necessary, if these rings are hollow and provided with fluid injectors for injecting a fluid in thin layers along their upper surface in the direction of rotation of the solid particles.
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'orienta- tion 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 rappro- cher 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.In the present invention, these separating rings may be replaced by helical coils, which may also be hollow and which may form a continuous helical helix or discontinuous or be broken up into fins, fixed against the circular wall, the orientation of the slope of the turns or fins driving up the solid particles, which rotate rapidly along the circular wall, and the average distance between the inner edge of the turns and the central chimney, preferably greater than a quarter of the average distance between the circular wall and the central chimney, allowing the solid particles, which are mounted along the upper surface of these turns, to fall into this space without too close to the discharge opening of the central chimney. This makes it possible to feed the solid particles into the bottom of the circular reaction chamber and to evacuate them at the top. Similar devices are described in Applications Nos. 2004/0186 and 2004/0612 of Belgian patents, filed on April 14 and December 12, 2004 in the name of the same inventor.
Dans un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caracté- risé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle inférieure à 45° avec la verticale et en ce que la dite cheminée centrale traverse le côté supérieur de la dite chambre circulaire de réaction et se termine à une certaine distance du côte opposé, la section transversale de la dite cheminée centrale diminuant progressivement depuis le haut vers le bas. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le rayon moyen de la dite chambre circulaire de réaction diminue progressivement depuis le haut vers le bas.In a preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle less than 45 ° with the vertical and in that said central chimney crosses the side upper of said circular reaction chamber and ends at a distance from the opposite side, the cross section of said central chimney gradually decreasing from the top down. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the average radius of said circular reaction chamber decreases gradually from the top downwards.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle inférieure à 45° avec la verticale et en ce que la dite chambre circulaire de réaction comprend des anneaux de séparation, divisant le dit lit fluidifié rotatif en plusieurs tronçons annulaires, le côté extérieur des dits anneaux de séparation longeant et étant fixé à la dite paroi circulaire et leur bord intérieur étant à une distance moyenne de la dite cheminée centrale supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire, les dites particules solides 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 d'un des dits anneaux de séparation à l'autre côté. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que les dits anneaux de séparation 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 dans le sens de rotation du dit lit fluidifié rotatif. Selon un autre mode de réalisation préfé- ré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que les dits anneaux de séparation comprennent au moins un passage, situé contre la dite paroi circulaire, permettant le passage des dites particules solides situées au-dessus des dits anneaux de séparation vers le bas sans devoir passer par l'espace situé entre les dits bords intérieurs et la dite cheminée centrale. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré le dispositif suivant la présente invention est carac- térisé en ce que les dits anneaux de séparation sont des spires ou fraction de spires hélicoïdales, dont la pente est orientée vers le haut.In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle less than 45 ° with the vertical and in that said circular reaction chamber comprises separating rings, dividing the said fluidified rotating bed into several annular sections, the outer side of said separation rings running along and being fixed to said circular wall and their inner edge being at an average distance from said central stack greater than a quarter of the mean distance between said central chimney and said circular wall, said solid particles suspended in said rotating fluidized bed to pass into the space between said inner edge and said central chimney to pass from one side of said one of the so-called separation rings on the other side. According to a mode preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said separation rings are hollow and are supplied with fluid by said supply device, said fluid being injected in a succession of layers along the upper surfaces said rings in the direction of rotation of said rotating fluidized bed. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the said separation rings comprise at least one passage, situated against the said circular wall, allowing the passage of the said solid particles situated above said separation rings down without having to pass through the space between said inner edges and said central chimney. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said separation rings are spiral turns or fraction of helical turns, whose slope is oriented upwards.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle supérieur à 45° avec la verticale et en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation est ou sont situées du côté de la partie longitudinale inférieure de la dite chambre circulaire de réaction. Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle supérieur à 45° avec la verticale et en ce que le bord d'attaque du dit déflecteur est situé du côté de la partie longitudinale inférieure de la dite chambre circulaire de réaction. 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 un autre mode de réalisation le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la paroi de la dite cheminée centrale est évasée à au moins une de ses deux extrémités et en ce qu'elle comprend un tube d'évacuation 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 qui ont été entraînées dans la dite cheminée centrale et qui sont poussées par la force centrifuge le long de la dite paroi évasée. 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 succes- sifs, reliés à des tubes passant à l'intérieur de la cheminée centrale et permettant d'évacuer séparément ces fluides. C'est pourquoi, dans un autre mode de réalisation, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du ou des dits fluides comprend une chambre d'alimentation de fluide entourant la dite paroi circulaire, la différence de pression entre la dite chambre d'alimentation de fluide et la dite cheminée centrale 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. Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre d'alimentation est divisée en secteurs longitudinaux par des parois longitudinales permettant d'alimenter les dits injecteurs correspondant aux dits secteurs longitudinaux à des pressions différen- tes. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre d'alimentation est divisée en tronçons annulaires successifs par des parois annulaires transversales permettant d'alimenter séparément les dits injecteurs 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.In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle greater than 45 ° with the vertical and in that the or said evacuation openings is or are located on the side of the lower longitudinal portion of said circular reaction chamber. In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle greater than 45 ° with the vertical and in that the leading edge of said deflector is located on the side of the lower longitudinal portion of said circular reaction chamber. In the present invention, the central chimney may pass only one side of the circular reaction chamber, preferably the upper side if the axis of rotation of the fluidized bed is vertical or inclined, and terminate before reaching the side. opposite. Its cross section may gradually decrease and its end located in the circular reaction chamber may be open or closed. In another embodiment of the device according to the present invention is characterized in that the wall of said central chimney is flared at at least one of its two ends and in that it comprises a discharge tube of said fluid, concentric and at a distance from said flared wall, and a discharge tube against said flared wall separately discharging said solid particles which have been entrained in said central chimney and which are pushed by the centrifugal force along the said flared wall. In the present invention, the distribution chamber can be divided into successive annular sections by transverse annular separation walls in order to be able to differentiate the quality and the quantity of the fluids which are fed into the different sections and which cross the corresponding section of the fluidized bed. rotary and these fluids can be recycled in the same or other sections, if the central chimney is also divided into successive sections, connected to tubes passing inside the central chimney and allowing separate evacuation these fluids. Therefore, in another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said feeder said fluid or said fluid comprises a fluid supply chamber surrounding said circular wall, the difference pressure between said fluid supply chamber and said central chimney being maintained by said devices for supplying and discharging said fluid (s) at more than once the pressure mean centrifuge exerted by said fluidized bed on said circular wall. According to a preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said feed chamber is divided into longitudinal sectors by longitudinal walls for feeding said injectors corresponding to said longitudinal sectors at different pressures. your. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said feed chamber is divided into successive annular sections by transverse annular walls for separately feeding the said injectors corresponding to each of said sections successive annular and thus to cross the corresponding annular sections of said rotating fluidized bed with fluids of compositions and / or at different temperatures and / or injection rates.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides comprend au moins un éjecteur 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.In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said device for supplying one or more fluids comprises at least one ejector penetrating into a discharge pipe of said fluid or fluids and by where said one or more feed fluids are injected at a very high speed and mixed with the fluids discharged into said exhaust duct for recycling into said circular reaction chamber.
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. Dans un autre mode de réalisation le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction est reliée à une autre chambre similaire, par un conduit de transfert qui permet de transférer les dites particules solides de la dite chambre circulaire de réaction à la dite chambre similaire et dont l'entrée est situé à proximité de la dite paroi circulaire de la dite chambre circulaire de réaction, 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 de la dite chambre similaire du côté opposé au dit dispositif d'évacuation des dites particules solides de la dite chambre similaire. 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. Un dispositif semblable est éga- lement décrit de manière plus détaillée ci-dessous.In the present invention, a plurality of circular reaction chambers can be put in series by connecting the solid particle outlet of a chamber to the inlet of the solid particles of the next chamber, and the solid particles can be recycled after being regenerated. if they are catalytic, by a suitable device after having spent a longer or shorter time, as needed, in the circular chamber or chambers of reaction. In another embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the said circular reaction chamber is connected to another similar chamber by a transfer conduit which makes it possible to transfer the said solid particles from the said circular chamber of reaction to the said similar chamber and whose inlet is located near the said circular wall of the said circular reaction chamber, the opposite side to said supply device of said solid particles, and whose output is located near of said central chimney of said similar chamber on the opposite side to said device for discharging said solid particles from said similar chamber. A similar device is described in the patent application No. 2004/0612 of a Belgian patent, filed on December 12, 2004 in the name of the same inventor. A similar device is also described in more detail below.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite cheminée centrale est divisée transversalement par des parois transversales en tronçons reliés à des tubes d'évacuation disposés à l'intérieur de la dite cheminée centrale permettent d'évacuer séparément les fluides provenant des dits tronçons de la dite cheminée centrale et de les recycler et de les traiter séparément dans une tronçon correspondant ou un autre tronçon de la dite chambre circulaire de réaction. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que la dite chambre circulaire de réaction est divisée en tronçons annulaires correspondants aux dits tronçons de la dite cheminée centrale, par des parois annulaires fixées entre la dite paroi circulaire et la dite cheminée centrale, ces dites parois annulaires comprenant au moins un passage contre la dite paroi circu- laire 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 situé contre ou dans la dite cheminée centrale permettant le passage des dits fluides d'un dit tronçon vers le dit tronçon adjacent. Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est 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 des dits fluides recyclés permettant d'ajuster la température et / ou la composition des dits fluides recyclés. Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est 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 par le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que les dites particules solides 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.In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said central chimney is divided transversely by transverse walls in sections connected to discharge tubes disposed inside said central chimney allow separately evacuate the fluids from said sections of said central stack and recycle and treat separately in a corresponding section or another section of said circular reaction chamber. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said circular reaction chamber is divided into annular sections corresponding to said sections of said central chimney, by annular walls fixed between said circular wall and said central chimney, said annular walls comprising at least one passage against said circular wall. allowing the passage of solid particles of said annular section to said adjacent annular section and said annular walls or said transverse walls of said central chimney comprising at least one passage located against or in said central chimney allowing the passage said fluids of a said section towards the said adjacent section. In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling the fluid or said fluids evacuated by said device for discharging said fluid (s) towards said device. supply of said fluid or fluids, said recycling device comprising a treatment device of said recycled fluids for adjusting the temperature and / or the composition of said recycled fluids. In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling said solid particles discharged by said evacuation device of said solid particles for recycling in said chamber circular reaction by said feeding device of said solid particles. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said solid particles are catalysts and in that said device for recycling said catalytic particles comprises a device for regenerating said catalytic particles.
Dans un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que le ou les dits fluides sont des gaz et en ce qu'il comprend un dispositif d'injection d'un liquide, passant par la dite cheminée centrale, permettant de pulvériser le dit liquide en fines gouttelettes sur au moins une partie de la surface du dit lit fluidifié.In another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the one or more said fluids are gases and in that it comprises a device for injecting a liquid, passing through said central chimney. , for spraying said liquid into fine droplets on at least a portion of the surface of said fluidized bed.
Les figures 1 à 10 illustrent des modes de réalisation d'un dispositif à lit fluidifié rotatif suivant l'invention comprenant un dispositif d'injection de fluide en couches successives, à l'intérieur d'une chambre de réaction circulaire fixe. 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).Figures 1 to 10 illustrate embodiments of a rotating fluidized bed device according to the invention comprising a fluid injection device in successive layers, inside a fixed circular reaction chamber. FIG. 1 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis (x) coinciding with the axis of rotation of the fluidized bed (00 ') and the axis (z), directed upwards, coinciding with the vertical, a cylindrical reactor comprising three concentric walls, the outer wall (1), the central wall, called the circular wall (2) and the central wall (3), called the wall of the central chimney, the space between the outer wall and the central wall being closed by two annular side walls (4.1) and (4.2). The space (5) between the outer wall and the circular wall is the supply chamber of the fluid or fluids, the space (6) between the circular wall and the central wall is the circular reaction chamber and the space to the interior of the central wall is the central chimney (7).
Des tubes (8) permettent d'introduire le ou les fluides, symbolisés par les flèches (9) au tra- vers 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.Tubes (8) make it possible to introduce the fluid or fluids, symbolized by the arrows (9) through the outer wall (1) or the annular lateral walls (4.1) and (4.2), inside the the feed chamber (5) and the tubes (10) make it possible to evacuate the fluid or fluids, symbolized by the arrows (11), from the central chimney (7). Longitudinal slots (12), which can extend continuously from one end to the other of the circular reaction chamber or, as is the case in this figure, extend over longer or shorter lengths and being separated from each other by more or less large distances, crossing the circular wall (2), schematize the fluid injectors for injecting into the circular reaction chamber (6), the fluid or fluids, symbolized by the arrows (13), in thin layers, at high speed, along the circular wall (2), and an evacuation opening (14) in the wall of the central chimney (3) makes it possible to evacuate this fluid, symbolized by the arrows (15), from the circular reaction chamber (6) in the central chimney (7) . As the fluid or fluids rotate rapidly in the circular reaction chamber, the tangential component of their speed is much greater than the radial component, but it is not visible because it is perpendicular to the plane of the 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).A conduit (16) is used to introduce solid particles, symbolized by small circles (17), through the side wall (4.1). The solid particles are driven by the fluid in a rotational movement and the centrifugal force holds them along the circular wall (2) where they form an approximately cylindrical surface fluidized bed (18). A conduit (19) discharges the solid particles (17) through the opposite annular sidewall (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 diffé- rentes le ou les fluides.Annular walls (20) can divide the distribution chamber (5) into annular sections (A), (B) and (C) in order to be able to supply different qualities and / or pressures to the fluid (s).
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 éventuelle- ment recyclées.The tubes (10) for discharging the fluid or fluids can penetrate inside the central chimney (3) which widens at its two ends, thus forming a kind of cyclone. The solid particles, which have been able to penetrate inside the central chimney and which turn rapidly, are concentrated along the conical walls (24), and are evacuated by the tubes (25) and possibly recycled.
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.The fluidized bed may be divided by a regulating ring (26) optionally provided with one or more passages (27) against the circular wall allowing the solid particles to pass from one side to the other. If the feed rate of the solid particles (17) through the conduit (16) is higher than the transfer rate of the solid particles through the passages (27), the thickness (28) of the fluidized bed upstream of the The control ring (26) will increase until it is sufficient for the particles to overflow through the center of this ring to pass to the other side. And if the output rate of the solid particles through the conduit (19) is greater than the feed rate, the thickness (29) of the fluidized bed downstream of the regulating ring (26) will decrease until that the rarefaction of the solid particles automatically adjusts the output flow rate with the input flow rate of these particles. This device makes it possible to maintain the volume of the fluidized bed upstream of the control ring (26), preferably located near the outlet (19), approximately constant if the feed rate of the solid particles is sufficiently high. The passages (27) also make it possible to evacuate all the solid particles from the circular reaction chamber when the feeding of the solid particles is stopped. Since the reactor is horizontal, the effect of the force of gravity generates a difference in thickness of the fluidized bed and / or concentration of the solid particles between the top (28) and the bottom (30) of the circular reaction chamber. The outlet (14) is preferably in the bottom of the reactor because the speed and the concentration of the particles is maximum, and therefore the thickness of the fluidized bed is minimum, which reduces their probability of being driven into the central stack (7). The plane of the discharge opening (14) being perpendicular to the wall of the chimney central, the thickness or width (31) of the reaction chamber is minimum downstream of the discharge opening (14) and is maximum (32) upstream. The circular wall (2) is cylindrical in this illustration, and therefore its radius (33) is constant, while the radius of curvature of the wall of the central chimney (3) is variable. It is minimum (34) upstream of the output (14) and maximum (35) downstream.
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.The width (36) of the discharge opening (14) can be maximum in the middle of the reaction chamber and minimum near the annular side walls (4.1) and (4.2) so that the cross section of the central chimney is more raised at its ends, to facilitate the evacuation of the fluid (11). It should be noted that this width (36) is preferably zero against these walls, to prevent the solid particles slowed by these walls are driven into the central chimney.
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.The reactor can be slightly inclined to increase the flow of particles to their outlet and thus reduce their residence time inside the reaction chamber. In this case the surface of the fluidized bed is slightly conical depending on the importance of the inclination and the ratio between the force of gravity and the centrifugal force.
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.FIG. 2 shows the schematic cross-section along the plane of the axes (y) and (z) of the reactor of FIG. 1, in which the annular distribution chamber (5) is replaced by four tubular distribution chambers (5.1). ) to (5.4), each connected to an injector or set of fluid injectors (12). This arrangement may be preferred when the number of injectors is low.
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 me- sure qu'il se rapproche de l'ouverture d'évacuation (14).It may be noted that the radius of curvature (35) of the wall (3) of the central chimney is smaller (34) on its part upstream of the discharge opening (14), giving it the appearance of a spiral, and that the width (31) of the circular chamber is preferably smaller downstream than upstream (32), because the flow rate of the fluid rotating around the chimney increases as and when it approaches the evacuation opening (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). II 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.The surface (37) schematizes the section of a zone of turbulence generated by the possible inversion of the flow of the fluid, shown schematically by the arrows (38), downstream of the outlet (14) of the central chimney. This turbulence can cause the evacuation of solid particles, usually the finest, through the discharge opening (14). It is useful to note that the force of gravity which adds to the centrifugal force in the bottom of the reactor and which increases the speed of the solid particles and therefore the centrifugal force, generates a higher pressure against the circular wall, this may justify a higher injection pressure in the tubular distribution chamber (5.3). Furthermore, it may be desirable to reduce the injection pressure of the tubular chamber (5.2), upstream of the discharge outlet (14), to reduce the centripetal pressure of the fluid on the solid particles and therefore the risk to train them in the central chimney.
La simulation numérique montre qu'il est possible, dans une chambre cylindrique de 40 cm de diamètre avec 4 injecteurs 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 fluidifié. Il est également constaté que l'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.The numerical simulation shows that it is possible, in a cylindrical chamber 40 cm in diameter with 4 fluid injectors, injecting air at atmospheric pressure in a direction forming an angle of 30 ° with the cylindrical wall, distributed, at a rate of one every 90 °, around each annular slice of the cylindrical chamber, to form a rotating fluidized bed dense. However, it is found that a large quantity of solid particles passes through the thin layers of fluid and is braked along the circular surface upstream of the injection slots, where their concentration approaches the theoretical maximum, which increases the resistance to the rotation of the fluidized bed. It is also noted that the interaction between the solid particles, the slowing of which generates a high pressure upstream of the injectors, and the fluid whose injection pressure must be high to compensate for this high pressure of the solid particles on the outlet opening. injectors, can locally generate a strong centripetal thrust, which can project the solid particles to the discharge opening if the strong thrust is upstream of the discharge opening and thus lead to losses of solid particles. To reduce this braking effect and to avoid resonance phenomena that can lead to losses of solid particles, it is desirable to increase the number of injectors, preferably a prime number, and / or that the distance between the injectors is not everywhere identical. It is also preferable to give the injectors and the circular wall a shape that minimizes the centripetal thrust of the fluid and promote its tangential thrust. Thus, in FIG. 2, the planes of the outlet openings of the injectors are almost identical with the planes parallel to the circular surface which is cylindrical, which favors the centripetal thrust due to the pressure of the fluid on the solid particles even if the angle fluid injection is small.
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'injec- teur, 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).FIG. 3 shows the schematic cross section of the zone around a fluid injector, illustrating how a small modification of the circular wall (2.2) downstream of a fluid injector (12), which becomes flat and tangential. in (B), at the extension of the circular wall (2.3), changes the orientation of the plane of its outlet, which therefore forms an angle (40) of about 90 ° with the plane wall (2.2). The thrust generated by the high pressure of the fluid (13.1) on the upstream side of its outlet, in (A), is therefore more directed tangentially to the circular wall. The solid particles, highly concentrated, symbolized by small circles (17), form a compact assembly that slides along the circular wall (2.1) in the direction (41.1) upstream of the injector (12.1). Their encounter with the flow line (42.1) of the fluid (13), at the outlet of the injector, gradually deflects them and accelerates them along the flow line (41.2) and thus their concentration gradually decreases, allowing at a larger and larger fraction of the fluid to penetrate into this set of less and less compact solid particles by following the flow line of the fluid (42.2) which penetrates more and more (42.3) into the fluidized bed in s' away from the wall (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 pro- che 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.The pressure of the fluid in the space (43) between the wall (2.2) and the flow line (41.2) of the solid particles must be sufficient to prevent the solid particles from clogging the outlet of the fluid and thus to deflect them according to this flow line (41.2). As the fluid accelerates the solid particles, its energy and therefore its pressure decreases, allowing the solid particles which follow the flow line (41.3) to approach the circular wall (2.3) which will slow them down and therefore increase their concentration until they pass the next injector. And so on ... If the angle (40) between the plane of the outlet of the injector (12) and the circular wall was more 0 °, as in Figure 2, the change of direction (41.2) of the solid particles would be more brutal, generating a higher pressure and therefore a greater thrust of the fluid on the solid particles against the upstream portion of the injector, in a direction perpendicular to this plane, and therefore centripetal and the flow line (41.2) would deviate further from the wall (2.2), which would increase the slowing of the solid particles upstream and bring them closer to the chimney Central.
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 soli- des et comment la disposition et l'orientation de l'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.This illustration shows how the solid particles braked by the curved wall of the reaction chamber and, encountering the obstacle constituted by the injection of a jet of fluid, can form a compact assembly which substantially slows the normal sliding of these particles. solid particles and how the arrangement and orientation of the injector outlet opening and the fluid injection direction can minimize this braking and the centripetal pressure exerted by the fluid on the solid particles upstream of its outlet .
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 tan- gentiel 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'in- jecteurs 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.FIG. 4 shows the schematic cross-section along the plane of the axes (y) and (z) of a reactor whose feed and discharge devices for the fluid or fluids of the reaction chamber have been modified to improve the proportion between the transfer of tangential and centripetal kinetic momentum of the fluid to the solid particles and to reduce the amount of solid particles escaping through the discharge opening (14) of the central chimney. As the number of fluid injectors has been increased, in this example the feed chamber is preferably delimited by a cylindrical wall (1) surrounding the circular wall (2) and is divided into longitudinal sectors of (5.1) to (5.4), by longitudinal walls (49), to allow to supply the different fluid injectors (12) at different pressures.
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.The circular wall is flat between two injectors (12). It is therefore polygonal. The fluid is injected parallel to this surface, according to the diagram described in FIG. 5, in order to facilitate the sliding of the solid particles along the latter and to reduce their concentration upstream of the injection slots and thus to reduce the resistance. to advancement.
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.A hollow deflector, in the form of a wing, of section (50), traversing longitudinally, that is to say perpendicular to the plane of the figure, the circular reaction chamber (6) and fixed to the two annular side walls (4.1) and (4.2), not visible in this figure, through which a fluid under pressure can be introduced, is placed at a distance (51) from the wall of the central chimney (3), upstream of the discharge opening ( 14). It channels the flow of fluid (52) in the space (53) between it and the wall of the central chimney.
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).The turbulence zone (37) which can develop along the leading edge (54) of the deflector (50) can cause solid particles in this space (53). The distance (51) being preferably greater than the thickness (36) of the discharge opening (14), the speed of the fluid (52), which accelerates these solid particles, increases gradually and the centrifugal force pushes them along the curved inner wall (55) of the hollow baffle (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.The trailing edge (56) of the deflector, located at the distance (57) from the wall of the central chimney (3), is provided with one or more fluid injectors for injecting a thin layer of fluid at high speed. (58) more or less parallel, preferably within 30 °, to the wall of the central chimney (3), producing a suction effect which leads back into the chamber of reaction (6), beyond the discharge opening (14), the solid particles which run along the inner wall (55) of the deflector. However, a turbulence zone (59.1) can develop between the thin fluid layer (58) and the wall of the central chimney (3) and generate a flow reversal which brings part of these particles back to the outlet (14) . To minimize this influence, it is preferable that the pressure drop in the space (53) is small and therefore that the quantity of solid particles that the fluid stream (52) must accelerate is small and that the distance (57) is small, preferably less than half the distance (60) between the trailing edge and the circular wall.
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).Another turbulence zone (59.2) may develop between the fluid jet (58) and the circular wall and cause a reversal of the fluid flow which increases the resistance to rotation of the fluidized bed upstream of this zone. To minimize its influence, it is preferable that the injection of the thin layer of fluid (58) is parallel or slightly directed towards the wall of the central chimney (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 progressive- ment 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 rota- tion du lit fluidifié.Figure 5 shows an enlargement of the area around the two injectors (12.1) and (12.2). The solid particles, upstream of the injector (12.1), slide along the plane wall (2.1) along the flow line (41.1). They exert a pressure on the flow of fluid (13.1) at its exit from the injector (12.1), the exit surface of which forms an angle (40) of approximately 90 ° with the flat surface of the wall (2.2), and they prevent the normal expansion of the fluid entering the reaction chamber, forcing it to follow the flow line (42.1), whose pressure compensates for the pressure of the solid particles and deviates them along the flow line (41.2), which penetrates progressively into the layer of this fluid. The solid particles form a barrier, which acts as a more or less permeable deflector depending on their concentration, and they confine the fluid between the flow line (42.2) and the polygonal wall (2.2) and the medium which keeps a high average speed, because it is confined in a narrow space, loses energy and therefore pressure as it transfers it to the solid particles along the flow line (41.3), accelerating them and thus decreasing their concentration. and their permeability increases, allowing the flow line (42.3) to move away from the wall (2.2) and thus the fluid, which has lost a lot of its energy, to slow down. The flow line (41.4) of the solid particles finished along the wall (2.2), along which they slide, slow down and their concentration increases before reaching the next injector (12.2). And so on ... The concentration of the flow of solid particles upstream of the injectors is even greater than the distance between the fluid injectors (12.1) and (12.2) is large and therefore their number is small, and if the surface of the plane wall (2.2) were curved like the walls (2.1) and (2.3) in Figure 3, it would exert on the flows of solid particles (41.1) and (41.4) an additional pressure which would slow them down and which This would increase their concentration and the resistance to rotation of the fluidized bed.
L'angle de déviation (66) entre deux injecteurs est d'autant plus petit que le nombre d'injec- teurs 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.The angle of deflection (66) between two injectors is smaller as the number of injectors is high, which decreases the deflection of the solid particle streams (41.2) and (41.3) and thus the pressure exerted on them. on the fluid flows (13.1) and (13.2) and therefore also the amount of solid particles that can be concentrated along the polygonal circular wall after passing through these fluid flows and thus also the resistance to rotation of the fluidized bed. The angle (40) formed by the plane of the outlet of the injector (12.1) and the polygonal circular wall (2.2) is approximately 90 °, which makes it possible to inject the fluid (13.1) in a direction almost parallel to this wall (2.2) and thus to increase the amount of tangential kinetic momentum transferred to the solid particles.
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.This illustration shows that the solid particles are carried by a fluid cushion whose pressure compensates the centrifugal force and allows these particles to slide along the polygonal circular wall with a very low resistance to rotation, if the number of injectors fluid is high.
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.The circular reaction chamber can be connected in series with other similar chambers, the outlet (19) of the solid particles of the upstream chamber being connected to the inlet (16) of the next chamber. These circular reaction chambers can be side by side, in the extension of one another or superimposed. They can be inclined or vertical.
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 (OO1) des lits fluidifiés, de la connexion de deux tronçons de chambres circulaires superposées. Les surfaces (18) des lits fluidi- fiés 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 (00'), des fluides, sym- bolisés 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).FIG. 6 shows the schematic longitudinal section, in the plane of the axes (x) and (z), the axis of (z) being vertical and coinciding with the axis of rotation (OO 1 ) of the fluidized beds, of the connection two sections of superimposed circular chambers. Since the surfaces (18) of the fluidized beds are conical, the fluidized beds of the reaction chambers (6) are subdivided into annular sections by separation rings (80) which support the portion of the fluidized bed directly above them. These are hollow and connected to the fluid distribution chambers (5) through openings (81) so that they can be injected by injectors (82) more or less parallel to the plane of the axes (x) and (y) and perpendicularly. at the axis of rotation (00 '), fluids, symbolized by the arrows (83), in thin layers, which support and rotate the solid particles which rest on the upper part of the separating rings (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 circu- laire 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).The separation ring (85) at the bottom of the reaction chambers is extended to the wall of the central chimney (3), while the other separation rings (80) have a wide central opening, preferably greater than a quarter of the average distance between the circular wall and the central chimney, to allow the solid particles to pass through while remaining at a certain distance from the wall of the central chimney (3) so as not to be dragged into the chimney central through the discharge opening (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).A stream of solid particles (80) flows from the bottom of the upper reaction circular chamber through the transfer conduit (91) which passes through the separation ring (85) and enters (92) into the upper portion of the lower chamber. The fluid flows (11) are evacuated from the central chimneys (7) by one or more 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.It should be noted that if the pressure of the fluid beyond the fluidized bed is more or less the same in each circular reaction chamber, the pressure at the inlet of the transfer duct (91), located inside the fluidized bed , close to the circular wall, is greater than the pressure at its outlet, situated outside the fluidized bed, near the wall of the central chimney, which facilitates the transfer of the solid particles from one reactor to the other, even when the reactors are horizontal and located at the same height.
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 cen- traie, 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.Finally, the solid particles (95), which have entered the central chimney (7) through the discharge opening (14) and which fall while rotating in the bottom of the central chimney, are removed by the tube (96), which in reality is not in the same plane as the transfer conduit (90), in order to cross them. The pressure in this place being lower than the pressure in the reaction chamber, these solid particles must be collected separately to be optionally recycled by appropriate means.
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 frac- tion de spires, semblables à des ailettes fixes, orientées dans le sens ascendant.The separation rings (85) can be replaced by helical turns. The solid particles that rotate along the circular wall and a helical turn will rise if the slope of the coil is in the upward direction. In this case it is possible to transfer the solid particles from the lower chamber to the upper chamber, if the lower part of the transfer duct (91) is located along the circular wall where the pressure is highest and the upper part this duct (91) is located against the central chimney where the pressure is the lowest. Particles that are not transferred or removed from the top of the circular reaction chamber may fall back into the central space between the inner edge of the turns and the central stack. The helical coils may also be hollow and fed with fluid which is injected along their upper surface into the circular reaction chamber. They may form a continuous or discontinuous helical helix or be fragmented into a fraction of turns, similar to fixed fins, oriented in the ascending direction.
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 ).The fluid streams can be recycled according to schemes adapted to the objectives. For example, FIG. 7 shows a diagram adapted to the drying of solid particles introduced by the tube (16) on one side of one of the two circular reaction chambers placed in series and exiting through the tube (19) placed at the end opposite of the second chamber, the transfer of these particles from one reactor to another is via the transfer conduit (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 échan- geurs 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).The fresh and dry gas (100) is introduced through the tube (8.1) feeding the annular section (F) of the feed chamber located on the side of the outlet (19) of the solid particles. It is heated in contact with the hot solid particles that it cools while completing drying before their exit through the tube (19). This gas is then sucked by the compressor (101.1) through the outlet tube (11.1). It is recycled through the treatment units (102.1) and (102.2), for example heat exchangers and / or condensers, through the tubes (8.2) and (8.3) in the annular sections (E) and (D). . It is then recycled successively by the compressors (101.2) and (101.3) in the tubes of (8.3) to (8.6) through the treatment units of (102.2) to (102.5), in the annular sections of (D) to (A), in order to gradually evacuate the moisture of the solid particles. The fluid, which has been charged with moisture and which has been cooled by the solid particles, which are introduced through the tube (16) located on the side of the tube (8.6) and which has been heated, is discharged in (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.The solid particles may be catalysts that catalyze the chemical transformation of the fluid that passes through the fluidized bed. In this case, the fluid is progressively transformed. It is in contact during its first passage in the reactor with a used catalyst which can be regenerated and recycled by suitable devices, and during its last passage with a fresh or regenerated catalyst and the treatment units of (102.1) to ( 102.5) can also be used to evacuate an undesirable component, for example by absorption or 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 (C) de la chambre de distribution.FIG. 8 shows the diagram of the schematic longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, but whose axis of rotation of the fluidized bed is vertical or strongly inclined and whose central chimney (7) ends at a certain distance above the lower side (4.2). The bottom of the central chimney can be closed, as shown in Figure 8, or opened. In this case the solid particles that enter the central chimney can be removed from the bottom during stops, but during operation, vortices can cause the solid particles that accumulate in the bottom of the circular reaction chamber. . This configuration can be advantageous when the amount of fluid to be evacuated is not too high. As the surface (18) of the fluidized bed is conical, very slightly conical in this scheme, which assumes a very high centrifugal force, the fluid (13) must pass through a greater thickness of the fluidized bed in the lower part of the chamber. reaction and therefore his residence time is higher. If it is desirable to avoid it, the circular chamber (2) may also be conical to reduce this difference and / or the amount of fluid injected into the lower part of the circular reaction chamber may be increased, for example by increasing the number and / or the section of the fluid injectors and / or the pressure in the annular section (C) of the distribution chamber.
La figure 8 comprend aussi, à titre d'illustration, le schéma d'un système d'alimentation du fluide par éjecteur permettant 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 l'unité 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.FIG. 8 also includes, by way of illustration, the diagram of an ejector fluid supply system for recycling a fraction of this fluid without the use of a compressor. This scheme is useful when the fluid needs to be recycled once or twice and the use of compressors is difficult, for example because of the corrosivity of the fluid or very high temperatures, for example for the dehydrogenation of the fluid. ethylbenzene or the catalytic cracking of cracking gasoline into light olefins. The feed fluid (100), possibly preheated, is injected under pressure into an ejector (105), to be injected (106) at a very high speed into the outlet tube (10.1) of the fluid to be recycled (11.1) in order to entraining it in a treatment unit (102), for example an oven, and recycling it into the reactor through the tubes (8), before being evacuated (11.2) through the tube (10.2) to treatment units . FIG. 9 shows the diagram of the longitudinal section of a reactor similar to that of FIG. 1, comprising at each end of the central stack a centrifugal compressor, (108.1) and (108.2), symbolized by the propellers (109.1) and (109.2), which are driven by a common motor (110) through the drive shaft (111) which passes through the central chimney. The fresh fluid (112) is fed by the tube (8.1) located on the side of the outlet (19) of the solid particles, possibly passing through a processing unit (113), such as for example a moisture condenser. It is then recycled a number of times, successively by the compressors (108.1) and (108.2) through the tubes (8.2) and (8.3) and the processing unit (102), such as for example a heater, before to be evacuated. This very compact diagram can be advantageously used in easily transportable units, for example for the drying of grain of agricultural origin.
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 sépa- rer 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.Fluid streams may be recycled in the same annular sections, for example to polymerize the catalyst particles suspended in mixtures of active fluids containing the monomer or monomers and may have compositions and / or temperatures different from one section to the next. other to obtain multimodal polymers and / or broad molecular distribution. Figure 10 illustrates a diagram that can be used for this type of application. The feed chamber and the central chimney are divided into four sections, respectively from (A) to (D) and from (A °) to (D °), by the transverse walls of (20.1) to (20.3) and (115.1) to (115.3). These can be extended by the annular transverse walls of (116.1) to (116.3) so as to also separate the circular reaction chamber into four annular sections corresponding to the four sections of the feed chamber and the central stack for better separating the fluids from one section to the other, provided that passages (117.1) to (117.3) are provided in these annular transverse walls, from (116.1) to (116.3), along the circular wall, to allow the transfer of the solid particles from one annular section to the other and from the passages (118.1) to (118.3) against the central chimney or inside thereof to allow the passage of fluid in order to equalize the pressures between the different sections of the central chimney.
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).Four compressors, from (108.1) to (108.4) aspirate fluids, from (11.1) to (11.4), sections, from (A °) to (D °), the central chimney through the concentric tubes, ( 10.1) to (10.4), for recycling in the feed chambers, from (A) to (D), through the tubes (8.1) to (8.4), through the processing units, from (92.1) (92.4), for example heat exchangers with possible withdrawal of undesirable components and / or fluid to be purified before being recycled. The recycled fluids then pass through the rotating fluidized bed and enter the outlet openings of the central stack, from (14.1) to (14.4), to be recycled again in the same sections. The fresh fluids (119) can be directly supplied, as needed, by the supply tubes, (8.1) to (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.If the fluids are gases, it is possible to spray fine droplets (120) of a liquid on at least a portion of the surface of the fluidized bed by one or more tubes (121) passing through the central stack.
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.These diagrams can only work if the amount of movement transmitted by the fluid to the solid particles is sufficient to accelerate them as they are transferred inside the reaction chamber at an average rotation speed, Vp, sufficiently high for the centrifugal force to compensate for the centripetal pressure exerted by the fluid and to compensate for their kinetic momentum losses due to turbulence and friction along the walls.
Il faut en outre que, après avoir été ralenti par les particules solides, le fluide garde une vi- tesse 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.In addition, after being slowed down by the solid particles, the fluid must maintain a medium tangential speed sufficient to avoid significant reflux. For example it must perform an average of more than a half turn before exiting the reaction chamber in the diagrams described above which contain only one outlet opening (14) per section and where the fluid is injected more or less uniformly along the circular wall.
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:As an indicative example, the first condition can be written, for an annular slice of the reaction chamber, in an approximate manner, neglecting the effect of the presumed low pressure variations on the specific mass of the fluid:
Ke* m*(Vi-Vt)*Vi*Ei,= Cc*M*ττ*E*(2*R-E)*Kf*Vp (1) oùKe * m * (Vi-Vt) * Vi * Ei, = Cc * M * ττ * E * (2 * R-E) * Kf * Vp (1) where
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,Ke, which may be greater than 1 when the fluid which has just been injected is confined between a "wall" of solid particles and the circular wall making it possible to convert a fraction of its kinetic energy and / or its pressure into kinetic momentum, is a variable coefficient of transfer efficiency of the Tangential kinetic moment of the fluid towards the particles, m, Vi, and Vt are respectively the averages of the specific mass, the injection and tangential velocity of the fluid,
Ei est la somme des épaisseurs (largeurs) des ouvertures de sortie des injecteurs traversant la tranche annulaire,Ei is the sum of the thicknesses (widths) of the outlet openings of the injectors passing through the annular slice,
Cc 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.Cc and M are the average concentration and the specific mass of the solid particles, E and R are the average thickness (width) and the radius of the reaction chamber and Kf is a variable coefficient of friction representing the% of kinetic moment that must receiving the solid particles per unit time to reach and maintain the average rotation speed 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 ≈ (1-Cc)*E*Vt / α, où α est le nombre moyen de tours ou fraction de tours parcourus par le fluide avant de sortir de la chambre de réaction. Si Vp= β*Vt, où β<1 est un coefficient de glissement des particules solides dans le fluide, l'équation (1) devient:The conservation of the masses of fluid, supposing m constant, which is approximately correct for the small variation of pressure, makes it possible to write: Ei * Vi ≈ (1-Cc) * E * Vt / α, where α is the number means of turns or fraction of turns traveled by the fluid before leaving the reaction chamber. If Vp = β * Vt, where β <1 is a sliding coefficient of the solid particles in the fluid, equation (1) becomes:
(1-Cc) / α ≈ Ei / E + X*(2 - E / R) (2), où X= π*R*β*Cc*Kf*M / (Ke*m*Vi).(1-Cc) / α ≈Ei / E + X * (2 - E / R) (2), where X = π * R * β * Cc * Kf * M / (Ke * m * Vi).
La deuxième condition peut s'écrire α > α° , où α°, généralement proche de Vi, 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 :The second condition can be written α> α °, where α °, generally close to Vi, is the minimum number of fractional turns that the fluid must perform on average around the central chimney to avoid a reflux allowing to drive a too much particulate matter in the chimney. Equation (2) allows to write:
X = ττ*R*β*Cc*Kf*M / (KeWVi) < [(1 - Cc) / α°- 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 généra- lement 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 circu- laire 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.X = ττ * R * β * Cc * Kf * M / (KeWVi) <[(1 - Cc) / α ° - Ei / E] / (2 - E / R) (3), and preferably smaller than 1. This shows that when the ratio of the specific masses M / m is very high, which is generally the case when the fluid is a gas at a pressure close to atmospheric pressure, the product of the ratios (R / Vi ) * (Cc * Kf / Ke) must be very small, which requires a ratio Cc * Kf / Ke all the smaller and / or a speed of injection of the fluid, Vi, the greater the radius R is big. It is therefore necessary to have a high efficiency of transfer of kinetic momentum of the fluid towards the solid particles and a low friction between the solid particles and the circular wall to obtain average concentrations of acceptable solid particles in industrial size reactors. using gases at pressures near atmospheric pressure.
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)1/4 (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 permet- tent de négliger les variations de densité du fluide, permet d'écrire : 2*ττ*R*Vr ≈ E*Vt / α et l'inégalité (4) devient approximativement:In addition, it is still necessary that the centrifugal force exerted on the solid particles is greater than the centripetal pressure of the fluid, approximately proportional to the square of the mean radial velocity, Vr, of the fluid near the circular wall, in order to prevent a too many particles to approach the wall of the central chimney (3) upstream of the outlet (14) or the deflector (40). This can be written as a first approximation: Vr <Vc * Vp / (g * R) 1/4 (4); where g is the acceleration of gravity and Vc is the critical rise velocity, all the smaller as the size of the solid particles is small, not to be exceeded to obtain a dense fluidized bed, if it is balanced only by the force of gravity. The conservation of the masses of the fluid, for small variations of pressure which allows try to neglect the fluid density variations, write: 2 * ττ * R * Vr ≈ E * Vt / α and the inequality (4) becomes approximately:
E < 2*ττ*α*β*Vc*(R / g)1/2 < 2*α*Vc*(R)1/2 (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.E <2 * α * β * ττ * Vc * (R / g) 1/2 <2 * α * Vc * (R) 1/2 (5) if R and Vc are expressed in m and m / s. This inequality indicates that the average maximum thickness of the reaction chamber can increase only proportionally to the square root of R, when the critical speed, Vc, and therefore the size of the solid particles are very small and it is preferable to use small diameter reaction chambers, if it is not desirable to have a very small S / R ratio.
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:If it is desirable to pass through the fluidized bed by a maximum flow of fluid when the maximum fluid injection speed, Vi, is limited, it is necessary to increase the total section, Ei, of the fluid injectors. If the critical speed, Vc, is small, the above conditions make it possible to determine that the optimum is reached when the average thickness (width) of the reaction chamber is approximately:
E = 2 * π * α° * β * Vc * (R / g)1/2 (6) et que Ei = E * [(1-Cc) / α° - X * (2 - E / R)] (7). Ou, en première approximation, α° étant généralement proche de 0,5 et β proche de 1 , il est souhaitable que :E = 2 * π * α ° * β * Vc * (R / g) 1/2 (6) and Ei = E * [(1-DC) / α ° - X * (2 - E / R)] (7). Or, as a first approximation, α ° being generally close to 0.5 and β close to 1, it is desirable that:
E / R < Vc / (R)1/2 (8) exprimés en m et m/s, et Ei / E < 2 * (1 - Cc) - 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, Cc, 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. Par exemple, 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 1/10ème 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 parti- cules 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.E / R <Vc / (R) 1/2 (8) expressed in m and m / s, and E / E <2 * (1 - Cc) - X * (2 - E / R) (9) which imposes a small X and therefore generally a high injection speed, Vi, when Vc and therefore E / R are small, because the solid particles are small. But, in order to avoid being at the limit conditions, in practice, it is desirable to use, for the optimum thickness estimates (width) of the reaction chamber and the gas injectors, an average concentration, Cc, of solid particles and / or a theoretical fluid injection speed, Vi, respectively greater than the solid particle concentrations and lower than the fluid injection speeds that it is intended to use. For example, a numerical simulation shows that we can reach a mean concentration of Cc = 30% of very small solid particles, having a critical velocity of Vc = 0.4 m / s, with a good separation of the fluid and solid particles, in a reaction chamber 0.4 m in diameter with a central chimney of 0.14 m in diameter having only one discharge opening, injecting air at atmospheric pressure at a pressure of speed of 30 m / sec through 8 injectors of 0.004 m thickness (width) outlet each, the fluid averaging only about a half revolution around the central chimney with a residence time of the fluid in the reactor about 1/10 th of a second. The estimated average tangential velocity of the solid particles and that of the gas varies from about 4.6 to 4 m / s and from 5.5 to 5 m / s respectively and the coefficient X and the product of Cc * Kf / Ke vary only from 0.9 to 1 and from 7% to 8% / s, when the concentration of the solid particles is progressively increased by 10 to 30%, confirming that the efficiency of the kinetic momentum transfer from the fluid to the solid particles improves when the concentration of the solid particles, and thus the "walls" of solid particles channeling the fluid, increases. The losses of solid particles from the central stack appear and increase rapidly when the average concentration of solid particles approaches 28% and the coefficient X is close to 1. If the number of injectors of the fluid is reduced to 4, the product of Cc * Kf / Ke becomes approximately 2.5 times higher, which imposes the increase of the injection speed of the gas Vi to 60 m / sec so that the X coefficient remains below 1 and the losses of solid particles by the central stack become significant from a concentration of 25%, which confirms the need to have a large number of gas injectors when the M / m ratio is very high. And if we increase the number of openings in the central chimney, the solid particle losses become already significant with even lower concentrations, which confirms the interest of having only one opening of evacuation by transverse section of the central chimney. If the ratio between the specific mass of the solid particles and the fluid is 25 times smaller, for example by increasing the pressure to 25 atmospheres, the fluid rotates about 5 times faster by completing on average more than 2 revolutions around the central chimney before entering and the centrifugal force is about 25 times higher. This therefore makes it possible to increase the concentration of the solid particles and / or to reduce the injection speed of the fluid and / or to increase the diameter of the reaction chamber while keeping a very good separation of the fluid and the solid particles. The performance can also be improved if the coefficient of friction, Kf, is smaller and if the kinetic moment transfer efficiency coefficient, Ke, is greater, which can be obtained by increasing the number of injectors of the fluid. and improving the profile of the injectors and the circular chamber. If the fluid is a slightly lighter fluid than the solid particles, its number of revolutions, rotational speed, and centrifugal force increase further, which allows for an acceptable separation of fluid and solid particles, even if the critical velocity Vc is much smaller because of the small difference in specific masses.
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.These examples show that it is only when the ratio between the specific mass of the solid particles and the fluid is several hundred that injection speeds of the fluid or fluids that are much greater than the desired particle rotation speed are required. solids and / or that the reaction chamber has a small diameter.
Selon un autre mode de réalisation, la présente invention se rapporte à un dispositif à lit flui- difié rotatif dans une succession de chambres cylindriques pour la polymérisation catalytique, le séchage, l'imprégnation, ou autres traitements de particules solides, en suspension dans les lits fluidifiés rotatifs, passant d'une chambre à l'autre, par un fluide ou mélange de fluides, ou pour le craquage, la déshydrogénation ou autres transformations catalytiques d'un fluide ou mélange de fluides, traversant les lits fluidifiés rotatifs, composés de particules catalytiques solides passant d'une chambre cylindrique à l'autre. Plus en particulier, l'invention concerne un dispositif à lit fluidifié rotatif et procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou d'autres traitements de particules solides ou de transformation catalytique de fluides, où un réacteur cylindrique, dans lequel des fluides sont injectés tangentiellement à sa paroi cylindrique, est divisé en une succession de chambres cylindriques par des disques creux, qui sont fixés à sa paroi cylindrique, qui ont des ouvertures cen- traies par où les fluides circulant en tournant à l'intérieur des chambres cylindriques sont aspirés, qui ont des ouvertures latérales par où ces fluides sont évacués au travers de la paroi cylindrique du réacteur et qui ont des passages permettant le transfert des particules solides en suspension dans le lit fluidifié rotatif d'une chambre à l'autre au travers de ces disques. Donc, dans la présente invention, un réacteur cylindrique est divisé en une succession de chambres cylindriques par une succes- sion de cylindres plats ou disques creux fixés contre sa paroi latérale. Ces disques creux comprennent des ouvertures en leur centre afin d'y aspirer le fluide traversant chaque chambre en tournant rapidement, et des ouvertures dans leur paroi latérale afin de l'évacuer en dehors du réacteur. Ces disques creux sont traversés par des passages adéquatement profilés pour permettre aux particules solides en suspension dans le fluide, tournant rapidement, de passer d'une chambre cylindrique à l'autre. Dans ce mode de réalisation, la présente invention se rapporte donc à un dispositif à lits fluidifiés rotatifs comprenant : un réacteur cylindrique; un dispositif d'alimentation de particules solides dans le dit réacteur et un dispositif d'évacuation des dites particules solides du dit réacteur permettant d'évacuer les dites particules solides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs; un dispositif d'alimentation de fluides, gazeux ou liquides, conçu pour injecter le dit fluide ou mélange de fluides à l'intérieur des dits lits fluidifiés rotatifs, de manière régulièrement répartie le long de la paroi cylindrique du dit réacteur, dans des directions approximativement tangentielles à la dite paroi cylindrique et approximativement perpendiculaire à l'axe de symétrie du dit réacteur, permettant de faire tourner les dits lits fluidifiés rotatifs à une vitesse produisant une force centrifuge poussant les dites particules solides vers la dite paroi cylindrique ; un dispositif d'évacuation du dit fluide ou mé- lange de fluides, centralement, le long de l'axe de symétrie du dit réacteur ; caractérisé en ce qu'il comprend des disques creux, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et fixés contre la paroi cylindrique du dit réacteur, divisant le dit réacteur en une succession de chambres cylindriques reliées entre elles par des passages aménagés au travers des dits disques creux, permettant aux dites particules solides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs de passer d'une dite cham- bre cylindrique à l'autre, et en ce que le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend ces dits disques creux qui sont munis chacun d'au moins une ouverture centrale autour du dit axe de symétrie et d'au moins une ouverture latérale reliée à au moins un collecteur extérieur au réacteur permettant d'évacuer les dits fluides au travers des dits disques creux et de régulariser les pressions de sortie des dites chambres cylindriques. Dans la présente invention, le fluide ou mélange de fluides est injecté tangentiellement le long de la paroi cylindrique du réacteur, généralement en films peu épais, et, tout en tournant, traverse radialement le réacteur, depuis sa paroi latérale vers son centre, d'où il est évacué par les ouvertures centrales des disques creux. La vitesse d'injection du fluide et son débit sont suffisants pour faire tourner les particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif à une vitesse de rotation produisant une force centrifuge les écartant des ouvertures centrales des disques creux par où le fluide est évacué et permettant de les transférer d'une chambre cylindrique à l'autre, au travers des passages dans les disques creux, malgré l'éventuelle légère différence de pression entre ces chambres cylindriques.According to another embodiment, the present invention relates to a rotating fluidized bed device in a succession of cylindrical chambers for the catalytic polymerization, drying, impregnation, or other treatments of solid particles, suspended in the fluidized rotating beds, passing from one chamber to another, by a fluid or mixture of fluids, or for cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of a fluid or mixture of fluids, passing through the rotating fluidized beds, composed of solid catalytic particles passing from one cylindrical chamber to another. More particularly, the invention relates to a device with a rotating fluidized bed and a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles or for the catalytic transformation of fluids, in which a cylindrical reactor, in which fluids are injected tangentially to its cylindrical wall is divided into a succession of cylindrical chambers by hollow discs, which are fixed to its cylindrical wall, which have central openings through which the fluids circulating by turning inside the cylindrical chambers are sucked up, which have lateral openings through which these fluids are discharged through the cylindrical wall of the reactor and which have passages for the transfer of solid particles suspended in the rotating fluidized bed from one chamber to another through these disks. Thus, in the present invention, a cylindrical reactor is divided into a succession of cylindrical chambers by a succession of flat cylinders or hollow disks fixed against its side wall. These hollow discs include openings in their center to suck the fluid through each chamber by rotating quickly, and openings in their side wall to evacuate outside the reactor. These hollow discs are traversed by appropriately profiled passages to allow the solid particles in suspension in the fluid, rotating rapidly, to pass from one cylindrical chamber to another. In this embodiment, the present invention thus relates to a device with rotating fluidized beds comprising: a cylindrical reactor; a device for feeding solid particles into said reactor and a device for discharging said solid particles from said reactor for discharging said solid particles suspended in said rotary fluidized beds; a device for supplying gaseous or liquid fluids, designed to inject said fluid or mixture of fluids into said rotary fluidized beds, regularly distributed along the cylindrical wall of said reactor, in approximately directions; tangential to said cylindrical wall and approximately perpendicular to the axis of symmetry of said reactor, for rotating said rotating fluidized beds at a speed producing a centrifugal force pushing said solid particles towards said cylindrical wall; a device for discharging said fluid or fluid mixture, centrally, along the axis of symmetry of said reactor; characterized in that it comprises hollow discs, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and fixed against the cylindrical wall of said reactor, dividing said reactor into a succession of cylindrical chambers interconnected by passages arranged through said hollow discs, allowing said solid particles in suspension in said rotary fluidized beds to pass from one said cylindrical chamber to the other, and in that said device for discharging said fluid or mixture of fluids includes said hollow discs which are each provided with at least one central opening around said axis of symmetry and at least one lateral opening connected to at least one manifold outside the reactor for discharging said fluids through said hollow discs and to regulate the outlet pressures of said cylindrical chambers. In the present invention, the fluid or mixture of fluids is injected tangentially along the cylindrical wall of the reactor, generally in thin films, and, while rotating, passes radially through the reactor, from its side wall towards its center, where it is evacuated through the central openings of the hollow discs. The injection speed of the fluid and its flow rate are sufficient to rotate the solid particles in suspension in a rotating fluidized bed at a rotation speed producing a centrifugal force away from the central openings of the hollow discs through which the fluid is discharged and allowing to transfer them from one cylindrical chamber to another, through the passages in the hollow discs, despite the slight slight difference in pressure between these cylindrical chambers.
Dans la présente invention, le fluide est alimenté par un ou des distributeurs, extérieurs au réacteur, afin de le distribuer adéquatement aux injecteurs situés dans les différentes chambres cylindriques. Il est évacué ensuite, au travers des disques creux, par un ou des ventilateurs ou compresseurs, qui l'aspirent au travers d'un ou plusieurs collecteurs, extérieurs au réacteur et reliés entre eux, afin de régulariser les pressions à l'intérieur des différentes chambres cylindriques. Le fluide peut ensuite être recyclé, après un traitement adéquat, par exemple refroidi ou réchauffé, par les mêmes distributeurs ou d'autres distributeurs, dans les mêmes chambres cylindriques ou les suivantes. Il peut être recyclé plusieurs fois dans les mêmes chambres cylindriques ou dans des chambres cylindriques successives.In the present invention, the fluid is fed by one or distributors outside the reactor, in order to distribute it properly to the injectors located in the different chambers. cylindrical. It is then evacuated, through the hollow discs, by one or more fans or compressors, which suck it through one or more collectors, outside the reactor and connected together, in order to regulate the pressures inside the fans. different cylindrical chambers. The fluid can then be recycled, after a suitable treatment, for example cooled or heated, by the same distributors or other distributors, in the same or subsequent cylindrical chambers. It can be recycled several times in the same cylindrical chambers or in successive cylindrical chambers.
Les particules solides sont généralement introduites à une extrémité du réacteur et ensuite transférées d'une chambre cylindrique à l'autre, grâce à leur vitesse de rotation et au profil des pas- sages au travers des disques creux. Elles sont généralement évacuées à l'extrémité opposée du réacteur. Un dispositif de recyclage des particules solides peut être prévu à l'extérieur du réacteur.The solid particles are generally introduced at one end of the reactor and then transferred from one cylindrical chamber to the other, thanks to their rotational speed and to the profile of the passes through the hollow discs. They are usually discharged at the opposite end of the reactor. A device for recycling solid particles may be provided outside the reactor.
La présente invention peut comprendre, pour améliorer l'efficience du transfert d'énergie entre le fluide et les particules solides, des déflecteurs adéquatement profilés et disposés à proximité des injecteurs du fluide, afin de permettre le mélange du fluide avec une quantité limitée de particu- les solides et afin de canaliser le fluide pour empêcher ou réduire son expansion dans le réacteur avant qu'il ait transféré une quantité importante de son énergie cinétique à ces particules solides. Ce dispositif permet d'utiliser des fluides beaucoup plus légers que les particules solides et de l'injecter à grande vitesse dans un réacteur de grandes dimensions sans perdre une grande partie de son énergie cinétique en raison de son expansion dans le réacteur. Un tel dispositif est décrit dans la demande d'un brevet belge au nom du même inventeur et déposée le même jour que la présente demande.The present invention may comprise, for improving the efficiency of the energy transfer between the fluid and the solid particles, adequately shaped baffles and disposed near the injectors of the fluid, to allow mixing of the fluid with a limited amount of particulate. the solids and in order to channel the fluid to prevent or reduce its expansion in the reactor before it has transferred a significant amount of its kinetic energy to these solid particles. This device makes it possible to use fluids that are much lighter than solid particles and to inject it at high speed into a large reactor without losing much of its kinetic energy because of its expansion in the reactor. Such a device is described in the application for a Belgian patent in the name of the same inventor and filed on the same day as the present application.
La présente invention peut comprendre des ensembles de spires hélicoïdales ou d'ailettes transversales, inclinées ou enroulées en hélice et fixées le long de la paroi cylindrique des chambres cylindriques, pour utiliser une partie de l'énergie cinétique de rotation des particules solides pour les faire monter le long de cette paroi, afin de réduire la différence d'épaisseur entre le haut et le bas du lit fluidifié. Ce dispositif permet d'augmenter la hauteur des chambres cylindriques sans devoir augmenter l'épaisseur du lit fluidifié à sa base. Un tel dispositif est décrit dans la demande n° 2004/0186 d'un brevet belge, déposée le 14 avril 2004 au nom du même inventeur.The present invention may comprise sets of helical coils or transverse fins, inclined or helically wound and secured along the cylindrical wall of the cylindrical chambers, to utilize a portion of the rotational kinetic energy of the solid particles to make them climb along this wall, to reduce the difference in thickness between the top and bottom of the fluidized bed. This device makes it possible to increase the height of the cylindrical chambers without having to increase the thickness of the fluidified bed at its base. Such a device is described in application No. 2004/0186 of a Belgian patent, filed on April 14, 2004 in the name of the same inventor.
Le réacteur peut être horizontal. Dans ce cas la vitesse d'injection du fluide dans le réacteur et son débit doivent être suffisants pour faire tourner le lit fluidifié à une vitesse de rotation produisant une force centrifuge suffisante pour que son épaisseur dans la partie supérieure du réacteur soit proche de son épaisseur dans la partie inférieure du réacteur et les ouvertures normalement prévues dans le centre des disques creux peuvent être légèrement décalées vers le bas afin de mieux les centrer par rapport à la surface approximativement cylindrique du lit fluidifié. Ce procédé permet d'augmenter la différence de vitesse entre les particules solides et le fluide sans réduire la densité du lit fluidifié grâce à la force centrifuge et donc d'améliorer le contact et le transfert thermique entre ceux-ci. Il permet également d'augmenter de manière significative le volume de fluide traversant le lit fluidifié et donc de réduire de manière significative le temps de séjour du fluide dans le lit fluidifié. Selon un mode de réalisation préféré, l'invention concerne un dispositif, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides est équipé de déflecteurs latéraux, disposés à proximité des injecteurs de fluides de manière permettant le mélange du dit fluide ou mélange de fluides avec une partie des dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques et de les accélérer dans les espaces délimités par les dits déflecteurs latéraux, adéquatement profilés pour permettre au dit fluide de transférer une grande partie de son énergie aux dites particules solides avant de quitter les dits espaces délimités et aux dites particules solides de transférer la quantité de mouvement acquise aux autres dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques après leur sortie de ces dits espaces délimités. Selon un autre mode de réalisation préféré, l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce que les dites ouvertures centrales des dits disques creux sont équipées d'un ou plusieurs déflecteurs centraux, qui traversent longitudinalement les dites chambres cylindriques, et qui ont des courbures délimitant une ou plusieurs fentes d'accès central par où le dit fluide ou mélange de fluides est aspiré vers les dites ouvertures centrales, les dites courbures et les dites fentes d'accès étant disposées de manière à réduire la probabilité que des dites particules solides puissent pénétrer dans les dites ouvertures des dits disques creux.The reactor can be horizontal. In this case, the rate of injection of the fluid into the reactor and its flow rate must be sufficient to rotate the fluidized bed at a rotation speed producing sufficient centrifugal force so that its thickness in the upper part of the reactor is close to its thickness. in the lower part of the reactor and the openings normally provided in the center of the hollow discs may be slightly offset downwards in order to better center them with respect to the approximately cylindrical surface of the fluidized bed. This method makes it possible to increase the speed difference between the solid particles and the fluid without reducing the density of the fluidized bed by virtue of the centrifugal force and thus to improve the contact and the heat transfer between them. It also makes it possible to significantly increase the volume of fluid passing through the fluidized bed and thus significantly reduce the residence time of the fluid in the fluidized bed. According to a preferred embodiment, the invention relates to a device, characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids is equipped with lateral baffles, arranged near the fluid injectors so as to allow mixing of the fluid. said fluid or mixture of fluids with a part of said solid particles rotating in said cylindrical chambers and accelerate them in the spaces delimited by said lateral deflectors, suitably shaped to allow said fluid to transfer a large part of its energy to said solid particles before leaving said delimited spaces and said solid particles to transfer the momentum acquired to other so-called solid particles rotating in said cylindrical chambers after their exit from said defined spaces. According to another preferred embodiment, the invention relates to a device characterized in that said central openings of said hollow discs are equipped with one or more central deflectors, which longitudinally pass through said cylindrical chambers, and which have curvatures delimiting one or more central access slots through which said fluid or mixture of fluids is sucked toward said central openings, said bends and said access slots being arranged to reduce the probability that said solid particles can penetrate in said openings of said hollow discs.
Le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux contient une ou des cloisons de séparation permettant de séparer le dit fluide ou mélange de fluides qui pénètre dans ce dit disque creux et qui provient des dites chambres cylin- driques séparées par ce dit disque creux.The device according to the present invention is characterized in that at least one of said hollow disks contains one or more partition walls for separating said fluid or mixture of fluids which enters said hollow disk and which comes from said cylindrical chambers. driques separated by this said hollow disk.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux permet le passage d'un injecteur capable de pulvériser de fines gouttelettes d'un fluide secondaire sur la surface d'au moins un dit lit fluidifié rotatif d'au moins une des dites chambres cylindriques, au moins un des autres dits fluides étant gazeux. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit réacteur comprend une sortie dans la paroi latérale de chaque dite chambre cylindrique pour permettre l'évacuation complète des dites particules solides contenues dans chaque dite chambre cylindrique.According to another embodiment of the device according to the present invention is characterized in that at least one of said hollow disc allows the passage of an injector capable of spraying fine droplets of a secondary fluid on the surface of at least one said fluidized rotating bed of at least one of said cylindrical chambers, at least one of said other fluids being gaseous. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said reactor comprises an outlet in the side wall of each said cylindrical chamber to allow complete evacuation of said solid particles contained in each said cylindrical chamber.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend un dispositif de recyclage du dit fluide ou mélange de fluides, après traitement adéquat, permettant de recycler dans les dites chambres cylindriques, par le dit dispositif d'alimentation de fluides, le dit fluide ou mélange de fluides évacué par le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises a device for recycling said fluid or mixture of fluids, after appropriate treatment, for recycling in said cylindrical chambers, by said device fluid supply, said fluid or mixture of fluids evacuated by said device for discharging said fluid or mixture of fluids.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides alimente la dite chambre cylindrique située à une extrémité du dit réacteur et que le dit dispositif d'évacuation des dites particules solides évacue les dites particules solides de la dite chambre cylindrique située à l'autre extrémité du dit réacteur.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said device for feeding said solid particles feeds said cylindrical chamber located at one end of said reactor and said evacuation device of said solid particles evacuate said solid particles from said cylindrical chamber located at the other end of said reactor.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides dans une dite chambre cylindrique est asservi à un dispositif de détection de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance voulue de la paroi cylindrique de la dite chambre.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said device for feeding said solid particles in said chamber cylindrical is slaved to a device for detecting the surface of said rotating fluidized bed of said chamber, said slaving to maintain said surface at the desired distance from the cylindrical wall of said chamber.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'évacuation des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique est asservi à un dispositif de détection de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance voulue de la paroi cylindrique de la dite chambre.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said device for discharging said solid particles from a said cylindrical chamber is slaved to a device for detecting the surface of said rotary fluidized bed of said chamber, said servo to maintain said surface at the desired distance from the cylindrical wall of said chamber.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que qu'il comprend des dits passages qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers une extrémité du dit réacteur et qui sont situés à la distance souhaitée des dites ouvertures centrales des dits disques creux, afin d'y stabiliser les dites surfaces des dits lits fluidifiés rotatifs, le débit des particules transférées vers la dite extrémité augmentant ou diminuant suivant que les dits passages sont plus ou moins immergés dans les dits lits fluidifiés rotatifs.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises said passages which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles from one said cylindrical chamber to the other towards one end. said reactor and which are located at the desired distance from said central openings of said hollow discs, in order to stabilize said surfaces of said rotating fluidized beds, the flow rate of the particles transferred to said end increasing or decreasing according to said passages are more or less immersed in said rotating fluidized beds.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend des dits passages qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans une direction qui permet de remplir ou vider progressivement des dites particules solides l'ensemble des dites chambres cylindriques du dit réacteur.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises said passages which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles. a said cylindrical chamber to the other in a direction that allows to fill or empty gradually said solid particles all of said cylindrical chambers of said reactor.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend des dits passages secondaires, qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilé afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans la direction opposée à celle des autre dits passa- ges afin d'assurer un reflux préférentiellement des dites particules solides les plus lourdes.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises said secondary passages, which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled to facilitate the transfer of said solid particles of a said cylindrical chamber to the other in the opposite direction to that of said other passages in order to ensure a preferential reflux of said heavier solid particles.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides dans au moins une des dites chambres cylindriques est asservi à un détecteur de la surface du dit lit fluidifié rotatif de la dite chambre cylindrique, le dit asservissement permettant de maintenir la dite surface à la distance souhaitée de la dite paroi latérale de la dite chambre.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids in at least one of said cylindrical chambers is slaved to a detector of the surface of said bed fluidized rotary of said cylindrical chamber, said servo to maintain said surface at the desired distance from said side wall of said chamber.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides comprend de longues fentes longitudinales traversant sa dite paroi latérale, parallèlement à l'axe de symétrie du dit réacteur, ces dites longues fentes longitudinales étant reliées à au moins un distributeur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser les vitesses d'entrée du dit fluide ou mélange de fluides injecté dans le dit réacteur par les dites longues fentes. Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré le présent dispositif est caractérisé en ce que les dites longues fentes longitudinales traversent la dite paroi latérale d'une extrémité à l'autre du dit réacteur, permettant de séparer la dite paroi cylindrique du dit réacteur en au moins deux fractions de cylin- dre. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend des fentes transversales, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et traversant sa dite paroi cylindrique le long des dites ouvertures latérales des dits disques creux, ces dites fentes transver- sales étant reliées à au moins un collecteur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser la pression de sortie du dit fluide ou mélange de fluides évacué du dit réacteur par les dites fentes transversales.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said feeder of said fluid or mixture of fluids comprises long longitudinal slits passing through said side wall, parallel to the axis of symmetry of the said reactor, said long longitudinal slots being connected to at least one fluid distributor external to said reactor and for regulating the inlet velocities of said fluid or mixture of fluids injected into said reactor by said long slots. According to another particularly preferred embodiment, the present device is characterized in that the said long longitudinal slots pass through the said side wall from one end to the other of the said reactor, making it possible to separate the said cylindrical wall of the said reactor from minus two cylin- der fractions. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said device for discharging said fluid or mixture of fluids comprises transverse slots, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and passing through its said cylindrical wall along said lateral openings of said hollow discs, said so-called transverse slots being connected to at least one fluid collector external to said reactor and making it possible to regulate the outlet pressure of said fluid or mixture of fluids discharged from said reactor by said transverse slits.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend deux dits distributeurs et deux dits collecteurs qui sont des tubes longeant la dite paroi cylindrique du dit réacteur, ces quatre tubes formant avec le dit réacteur un ensemble compacte pouvant être contenu dans un parallélépipède rectangle.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises two said distributors and two said collectors which are tubes along said cylindrical wall of said reactor, these four tubes forming with said reactor a compact assembly that can be contained in a rectangular parallelepiped.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il forme un ensemble compact, démontable et transportable.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it forms a compact, removable and transportable assembly.
Le présent dispositif est également caractérisé en ce que le dit réacteur est horizontal. Selon un mode de réalisation préféré le présent dispositif est caractérisé en ce que le dit réacteur est inclinable pour augmenter ou diminuer le transfert des dites particules solides au travers des dits passages vers le dit dispositif d'évacuation sans que le volume du dit lit fluidifié varie significa- tivement. Selon un autre mode de réalisation particulièrement préféré le présent dispositif est caractérisé en ce la ou les dites fentes d'accès central sont disposées dans la moitié supérieure du dit réacteur pour diminuer la probabilité d'entrée des dites particules solides dans les dit disques creux lors des arrêts.The present device is also characterized in that said reactor is horizontal. According to a preferred embodiment the present device is characterized in that said reactor is tilting to increase or decrease the transfer of said solid particles through said passages to said evacuation device without the volume of said fluidized bed varies significantly. According to another particularly preferred embodiment, the present device is characterized in that the said central access slot or slots are arranged in the upper half of the said reactor to reduce the probability of entry of the said solid particles into the said hollow disks during stops.
Selon un mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit réacteur est vertical et que les dits disques creux ne comprennent chacun qu'une seule dite ouverture centrale située sur leur paroi inférieure. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en que le dit réacteur est vertical et que les dites ouvertures centrales des parois supérieures des dit disques creux sont prolongées par des tubes verticaux pour réduire la probabilité que les dites particules solides tournant dans les dites chambres cylindriques tombent dans les dites ouvertures centrales lors des arrêts. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré, le dispositif suivant la présente invention est caracté- risé en ce que les parois cylindriques des dites chambres cylindriques sont équipées d'ailettes transversales ou de spirales hélicoïdales permettant aux dites particules solides d'utiliser une partie de leur énergie cinétique de rotation pour monter le long de celles-ci, afin de réduire les différences de pression et d'épaisseurs des dit lits fluidifiés rotatifs entre le haut et le bas des dites chambres cylindriques. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend une colonne de transfert ou un tube extérieur au dit réacteur permettant de recycler les dites particules solides évacuées d'une dite chambre cylindrique à une extrémité du dit réacteur dans la dite chambre cylindrique située à l'autre extrémité du dit réacteur.According to a preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said reactor is vertical and that said hollow discs each comprise only one said central opening located on their lower wall. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that said reactor is vertical and that said central openings of the upper walls of said hollow discs are extended by vertical tubes to reduce the probability that said particles solids rotating in said cylindrical chambers fall into said central openings during stops. According to a particularly preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that the cylindrical walls of said cylindrical chambers are equipped with transverse fins or helical spirals allowing said solid particles to use part of their rotational kinetic energy for mounting therealong, to reduce the pressure and thickness differences of said rotatable fluidized beds between the top and bottom of said cylindrical chambers. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises a transfer column or a tube outside said reactor for recycling said solid particles discharged from said cylindrical chamber at one end of the said reactor in said cylindrical chamber located at the other end of said reactor.
Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend au moins deux ensembles de dites successions de dites chambres cylindriques et au moins un dit passage permettant de transférer les dites particules solides d'un dit ensemble à l'autre dit ensemble, et en ce que les dits dispositifs d'alimentation et d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides permettent d'alimenter le dit fluide ou mélange de fluides évacué d'un des dits ensembles dans l'autre dit ensemble. Selon un autre mode de réalisation préféré, le dispositif suivant la présente invention est caractérisé en qu'il comprend au moins deux ensembles de dites successions de dites chambres cylindriques et au moins un dit passage permettant de transférer les dites particules solides d'un dit ensemble à l'autre dit ensemble, et en ce que les dits dispositifs d'alimentation et d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides permettent d'évacuer de manière séparée le dit fluide ou mélange de fluides de chacun des dits ensembles et de le recycler dans le même dit ensemble.According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises at least two sets of said successions of said chambers cylindrical and at least one said passage for transferring said solid particles from one said assembly to the other said together, and in that said devices for supplying and discharging said fluid or mixture of fluids allow supplying said fluid or mixture of fluids discharged from one of said sets into the other said set. According to another preferred embodiment, the device according to the present invention is characterized in that it comprises at least two sets of said successions of said cylindrical chambers and at least one said passage for transferring said solid particles of a said set at the other said together, and in that said devices for supplying and discharging said fluid or mixture of fluids can separately evacuate said fluid or mixture of fluids of each of said sets and the recycle in the same said set.
En plus, la présente invention, pour améliorer l'efficience du transfert de quantité de mouvement et d'énergie cinétique entre un jet de fluide et des particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif, comprend également des déflecteurs, à l'intérieur du lit fluidifié rotatif, adéquatement profilés et disposés à proximité des injecteurs du fluide, afin de permettre le mélange du fluide injecté avec une quantité limitée de particules solides, tout en le canalisant, afin d'empêcher ou réduire son expansion dans le réacteur avant qu'il ait transféré une quantité importante de son énergie cinétique à ces particules solides. Plus en particulier, le dispositif suivant l'invention est pourvu d'un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, lequel comprend un dispositif d'injection de fluide à l'intérieure dudit lit fluidifié rotatif, lequel dispositif d'injection de fluide comprend au moins un déflec- teur délimitant à l'intérieur du dit lit fluidifié rotatif un espace autour d'un ou plusieurs jets du dit fluide dirigés dans le sens de la rotation du dit lit fluidifié rotatif, provenant d'un ou plusieurs injecteurs du dit fluide, ce dit déflecteur étant disposé de manière à délimiter entre le ou les dits injecteurs et le dit déflecteur, un passage ou couloir d'accès à un flux des dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif, provenant de l'amont du dit injecteur, pour entrer dans ce dit espace afin de s'y mélanger avec le ou les dits jets de fluide, ce dit espace étant suffisamment long pour permettre à ce ou aux dits jets de fluide de céder une partie substantielle de leur énergie cinétique aux dites particules solides avant d'atteindre la sortie de ce dit espace. La présente invention se rapporte donc également à un dispositif d'injection d'un fluide ou mélange de fluides, liquides ou gazeux, à l'intérieur d'un lit fluidifié rotatif permettant d'augmenter la quantité de mouvement et l'énergie que le fluide peut transférer aux particules solides tournant dans un lit fluidifié rotatif en vue d'en augmenter la vitesse de rotation. Ce dispositif permet d'utiliser des fluides beaucoup plus légers que les particules solides et de l'injecter à grande vitesse dans le réacteur sans perdre une grande partie de son énergie cinétique en raison de son expansion dans le réacteurIn addition, the present invention, for improving the efficiency of momentum transfer and kinetic energy transfer between a fluid jet and solid particles suspended in a rotating fluidized bed, also comprises deflectors, within the rotary fluidized bed, suitably profiled and arranged near the fluid injectors, to allow mixing of the injected fluid with a limited amount of solid particles, while channeling it, to prevent or reduce its expansion in the reactor before he transferred a significant amount of his kinetic energy to these solid particles. More particularly, the device according to the invention is provided with a device for supplying one or more fluids, which comprises a device for injecting fluid into the interior of said rotating fluidized bed, which device for injecting fluid comprises at least one deflector delimiting inside said rotated fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed, coming from one or more injectors said fluid, said deflector being arranged to delimit between said injector (s) and said deflector, a passage or corridor to access a flow of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed, from the upstream of said injector, to enter the said space to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to allow this or said fluid jets to yield a pa of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of this space. The present invention therefore also relates to a device for injecting a fluid or mixture of fluids, liquid or gaseous, inside a rotating fluidized bed to increase the amount of movement and energy that the fluid can transfer to solid particles rotating in a rotating fluidized bed in order to increase the speed of rotation. This device makes it possible to use fluids that are much lighter than solid particles and to inject it at high speed into the reactor without losing a large part of its kinetic energy because of its expansion in the reactor.
Plus en particulier, l'invention se rapporte à un dispositif d'injection de fluides à l'intérieur d'un lit fluidifié rotatif où les jets de fluides sont orientés dans le sens de la rotation du lit fluidifié et entourés d'au moins un déflecteur délimitant autour de ces jets un espace généralement convergent puis divergent et en amont de ces jets des passages par où les particules en suspension dans le lit fluidifié rotatif peuvent pénétrer afin de se mélanger aux jets de fluides qui leur transfèrent une partie de leur énergie cinétique avant de sortir de cet espace. Encore plus en particulier, la présente invention prévoit un dispositif d'injection de fluide à l'intérieur d'un lit fluidifié rotatif permettant d'améliorer l'efficience du transfert d'énergie et de quantité de mouvement du dit fluide aux particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un déflecteur délimitant à l'intérieur du dit lit fluidifié rotatif un espace autour d'un ou plusieurs jets du dit fluide dirigés dans le sens de la rotation du dit lit fluidi- fié rotatif, provenant d'un ou plusieurs injecteurs du dit fluide, ce dit déflecteur étant disposé de manière à délimiter entre le ou les dits injecteurs et le dit déflecteur, un passage ou couloir d'accès à un flux des dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif, provenant de l'amont du dit injecteur, pour entrer dans ce dit espace afin de s'y mélanger avec le ou les dits jets de fluide, ce dit espace étant suffisamment long pour permettre à ce ou aux dits jets de fluide de céder une partie substantielle de leur énergie cinétique aux dites particules solides avant d'atteindre la sortie de ce dit espace.More particularly, the invention relates to a device for injecting fluids into a rotating fluidized bed where the fluid jets are oriented in the direction of rotation of the fluidized bed and surrounded by at least one deflector delimiting around these jets a generally convergent space and then diverging and upstream of these jets passages through which the particles in suspension in the rotating fluidized bed can penetrate in order to mix with the jets of fluids which transfer to them part of their kinetic energy before leaving this space. Even more particularly, the present invention provides a device for injecting fluid with the interior of a rotating fluidized bed for improving the efficiency of the transfer of energy and momentum of said fluid to the solid particles suspended in said rotary fluidized bed, characterized in that it comprises at least a baffle delimiting inside the said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotary fluidized bed, coming from one or more injectors of said fluid, said deflector being arranged so as to delimit between said injector (s) and said deflector, a passage or corridor of access to a flow of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed, coming from the upstream of said injector, to enter the said space to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to allow this or said fluid jets to yield a substantial portion of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of this said space.
Dans un mode de réalisation préféré, le présent dispositif d'injection de fluide à l'intérieur d'un lit fluidifié rotatif est caractérisé en ce que le dit espace délimité par le dit déflecteur et entourant le ou les dits jets de fluide est d'abord convergent puis divergent. Dans un autre mode de réalisation préféré, le présent dispositif d'injection de fluide à l'intérieur d'un lit fluidifié rotatif est caractérisé en ce que le dit espace délimité par le dit déflecteur et entourant le ou les dits jets de fluide est de section constante.In a preferred embodiment, the present fluid injection device inside a rotating fluidized bed is characterized in that the said space defined by the said deflector and surrounding the said fluid jet or jets is first converge then diverge. In another preferred embodiment, the present fluid injection device inside a rotating fluidized bed is characterized in that said space defined by said deflector and surrounding said fluid jet (s) is constant section.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente invention est caractérisé en ce que la section du ou des dits injecteurs de fluide est allongée afin d'in- jecter le dit fluide sous la forme d'un ou plusieurs films peu épais le long de la paroi cylindrique du réacteur contenant le dit lit fluidifié rotatif et que le dit déflecteur à la forme d'une ailette délimitant avec la dite paroi cylindrique du dit réacteur le dit espace, par où passe le ou les dits films peu épais du dit fluide. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré le dispositif d'injection de fluide est caractérisé en ce que le dit espace est au moins deux fois plus étroit que l'épaisseur moyenne du dit lit fluidifié rotatif.According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention is characterized in that the section of said fluid injector (s) is elongated in order to inject said fluid in the form of one or more thin films along the cylindrical wall of the reactor containing the said fluidized rotating bed and that the said deflector in the form of a fin delimiting with said cylindrical wall of said reactor said space, through which passes or said films not thick of said fluid. According to a particularly preferred embodiment the fluid injection device is characterized in that said space is at least twice as narrow as the average thickness of said rotating fluidized bed.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend des anneaux ou fraction d'anneaux transversaux fixés le long de la paroi cylindrique du réacteur contenant le dit lit fluidifié et délimitant avec le dit déflecteur et la dite paroi cylindrique du dit réacteur le dit espace par où passent le ou les dits jets de fluide. Selon un mode de réalisation préféré le dispositif d'injection de fluide est caractérisé en ce que les dites fractions d'anneaux sont des ailettes transversales inclinées par rapport à l'axe central du dit réacteur afin de faire monter les dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur. Selon un mode de réalisation particulièrement préféré le dispositif d'injection de fluide est caractérisé en ce que les dits anneaux ou fractions d'anneaux sont des spires hélicoïdales orientées de manière à faire monter les dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur.According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention is characterized in that it comprises rings or fraction of transverse rings fixed along the cylindrical wall of the reactor containing said fluidized bed and delimiting with said deflector and said cylindrical wall of said reactor said space through which pass said fluid jets. According to a preferred embodiment, the fluid injection device is characterized in that said ring fractions are transverse fins inclined with respect to the central axis of said reactor in order to cause the said solid particles to be suspended in suspension. said fluidified rotating bed along said cylindrical wall of said reactor. According to a particularly preferred embodiment, the fluid injection device is characterized in that said rings or ring fractions are helical turns oriented so as to raise said solid particles in suspension in said rotary fluidized bed. along said cylindrical wall of said reactor.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente invention est caractérisé en ce que la section du dit passage ou couloir d'accès est plus grande que la section du ou des dits injecteurs. Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente in- vention est caractérisé en ce que la section de la dite sortie de ce dit espace convergent puis divergent est égale ou supérieure à la somme des sections du ou des dits injecteurs et du dit passage ou couloir d'accès.According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention is characterized in that the section of said passage or access passage is greater than the section of said injector or injectors. According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention vention is characterized in that the section of said output of said converging space then diverging is equal to or greater than the sum of the sections of said injectors and said passage or access corridor.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente in- vention est caractérisé en ce que le dit fluide est un gaz de densité beaucoup moins élevée que la densité des dites particules solides et qu'il est injecté à des vitesses au moins 3 fois plus élevées que la vitesse moyenne de rotation des dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif.According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention is characterized in that said fluid is a gas of much lower density than the density of said solid particles and that it is injected into speeds at least 3 times higher than the average rotational speed of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed.
Selon un autre mode de réalisation le dispositif d'injection de fluide suivant la présente in- vention est caractérisé en ce que la longueur du dit espace est suffisamment courte pour que le dit fluide ait encore une vitesse sensiblement supérieure à la vitesse des dites particules solides en sortant du dit espace.According to another embodiment, the fluid injection device according to the present invention is characterized in that the length of said space is sufficiently short for said fluid to still have a speed substantially greater than the speed of said solid particles. leaving the said space.
La présente invention peut aussi s'appliquer à un réacteur horizontal. Dans ce cas la vitesse d'injection du fluide dans le réacteur, son débit et l'efficience du transfert de son énergie cinétique doivent être suffisants pour donner une vitesse de rotation au lit fluidifié produisant une force centrifuge suffisante pour le maintenir contre la paroi cylindrique de la partie supérieure du réacteur.The present invention can also be applied to a horizontal reactor. In this case the rate of injection of the fluid into the reactor, its flow rate and the efficiency of the transfer of its kinetic energy must be sufficient to give a rotational speed to the fluidized bed producing sufficient centrifugal force to hold it against the cylindrical wall from the top of the reactor.
Les figures 11 à 22 illustrent des modes de réalisation d'un dispositif à lit fluidifié rotatif suivant l'invention dans lequel la chambre de réaction circulaire est divisée en une succession de chambres cylindriques.Figures 11 to 22 illustrate embodiments of a rotating fluidized bed device according to the invention wherein the circular reaction chamber is divided into a succession of cylindrical chambers.
La figure 11 montre une vue schématique d'une coupe d'un réacteur cylindrique vertical dont on voit la section de sa paroi latérale cylindrique (201) de chaque côté de son axe de symétrie cylindrique (202). Une succession de disques creux dont on voit les sections creuses (203) divise le réacteur en une succession de chambres ou zones cylindriques, de Z1 à Z3. Le fluide (204) est alimenté par le distributeur (205) dans des ensembles de tubes (206), répartis autour du réacteur et reliés à des ensembles d'injecteurs (207) répartis à l'intérieur du réacteur et conçus pour injecter le fluide, généralement en films peu épais, horizontalement et tangentiellement à la paroi du réacteur, c'est-à-dire perpendiculairement au plan de la figure. Tout en tournant, le fluide traverse le lit fluidifié qui contient des particules solides en suspension, symbolisées par les points noirs. Il se rapproche du centre du réacteur à une vitesse radiale, symbolisée par les flèches (208), qui est d'un ordre de grandeur inférieure à sa vitesse de rotation. Après avoir traversé la surface approximativement conique du lit fluidifié, dont on voit la section (209), le fluide (210) pénètre dans les ouvertures centrales des disques creux (203), qui peuvent être surmontés de tubes (211) pour éviter que les particules solides n'y pénètrent lors des arrêts et qui peuvent être élargis (212) autour de leurs ouvertures centrales afin de faciliter l'entrée du fluide. Le fluide (213) est ensuite évacué, au travers des ouvertures (214) des bords latéraux des disques creux qui peuvent être élargis (215) autour de ces ouvertures (214) pour faciliter la sortie du fluide, par les ensembles de tubes (216) répartis autour du réacteur vers un collecteur (217) relié à un ventilateur ou compresseur (218), qui aspire le fluide pour le recycler, après un traitement adéquat en (219), au travers de la partie inférieure (205.1) du distribu- teur, par un ensemble de tubes (206) et d'injecteurs (207), répartis autour du réacteur et alimentant les zones inférieures du réacteur. Le fluide peut être recyclé plusieurs fois avant d'être évacué en (220), au travers de la partie inférieure (217.1) du collecteur, par le ventilateur ou compresseur (218.1). Le nombre de recyclage moyen du fluide est environ égal au rapport des débits des ventilateurs (218) et (218.1). II faut remarquer que la vitesse d'injection du fluide est influencée par la pression hydrostatique engendrée par le poids du lit fluidifié dans chaque zone. Pour éviter une trop grande différence de vitesse d'injection et de débit du fluide entre la base et le sommet de chaque zone, les fentes (207) par où le fluide est injecté peuvent être profilées adéquatement, comme le symbolise leur forme trapézoïdale, et elles peuvent être équipées d'obstacles répartis adéquatement pour réduire la vitesse d'injection dans leur partie supérieure. Des vannes de contrôle (222) peuvent également permettre d'ajuster la vitesse et la proportion du fluide (223) injecté aux différents niveaux des chambres cylindriques. Une vanne de contrôle (224) peut également ajuster le débit de sortie du fluide (220).FIG. 11 shows a schematic view of a section of a vertical cylindrical reactor whose section of its cylindrical side wall (201) is seen on each side of its cylindrical axis of symmetry (202). A series of hollow discs with hollow sections (203) divide the reactor into a succession of chambers or cylindrical zones Z1 to Z3. The fluid (204) is supplied by the distributor (205) in sets of tubes (206) distributed around the reactor and connected to sets of injectors (207) distributed inside the reactor and designed to inject the fluid , generally in thin films, horizontally and tangentially to the reactor wall, that is to say perpendicular to the plane of the figure. While rotating, the fluid passes through the fluidized bed which contains solid particles in suspension, symbolized by the black dots. It approaches the center of the reactor at a radial velocity, symbolized by the arrows (208), which is an order of magnitude less than its rotational speed. After passing through the approximately conical surface of the fluidized bed, whose section (209) is seen, the fluid (210) penetrates into the central openings of the hollow discs (203), which can be surmounted by tubes (211) to prevent the solid particles do not penetrate during stops and that can be widened (212) around their central openings to facilitate the entry of the fluid. The fluid (213) is then evacuated through the openings (214) of the side edges of the hollow discs which can be widened (215) around these openings (214) to facilitate the outlet of the fluid by the tube assemblies (216). ) distributed around the reactor to a collector (217) connected to a fan or compressor (218), which sucks the fluid for recycling, after a suitable treatment in (219), through the lower part (205.1) of the distribution tor, by a set of tubes (206) and injectors (207), distributed around the reactor and feeding the lower areas of the reactor. The fluid can be recycled several times before being discharged to (220), through the lower part (217.1) of the manifold, by the fan or compressor (218.1). The average recycling number of the fluid is approximately equal to the ratio of the flow rates of the fans (218) and (218.1). It should be noted that the injection speed of the fluid is influenced by the hydrostatic pressure generated by the weight of the fluidized bed in each zone. To avoid an excessive difference in injection speed and fluid flow between the base and the top of each zone, the slots (207) through which the fluid is injected can be adequately profiled, as symbolized by their trapezoidal shape, and they can be equipped with obstacles distributed appropriately to reduce the injection speed in their upper part. Control valves (222) can also be used to adjust the velocity and the proportion of the fluid (223) injected at the different levels of the cylindrical chambers. A control valve (224) can also adjust the fluid output flow (220).
L'introduction des particules solides (225) peut se faire dans le bas du réacteur par le tube (226) par des moyens adéquats, tels que la gravité, une vis hélicoïdale ou un jet de fluide. Le réacteur étant divisé par les disques creux en plusieurs chambres cylindriques, de Z1 à Z3, elles montent d'une chambre à la suivante, par les passages (227) qui sont aménagés au travers des disques creux. Elles sont évacuées de la dernière chambre cylindrique, Z3, au sommet du réacteur, en (229), par le tube (230) par des moyens adéquats. D'autres sorties, (230.1), peuvent être prévues, par exemple dans le bas de chaque chambre, pour pouvoir vider rapidement le réacteur.The introduction of the solid particles (225) can be done in the bottom of the reactor by the tube (226) by suitable means, such as gravity, a helical screw or a jet of fluid. The reactor being divided by the hollow discs into several cylindrical chambers, from Z1 to Z3, they rise from one chamber to the next, through the passages (227) which are arranged through the hollow discs. They are removed from the last cylindrical chamber, Z3, at the top of the reactor, at (229), by the tube (230) by appropriate means. Other outlets (230.1) may be provided, for example in the bottom of each chamber, to be able to empty the reactor quickly.
La quantité de particules transférées dépend de la vitesse de rotation de ces particules, qui doit être suffisante pour vaincre la pression hydrostatique du lit fluidifié situé au-dessus du passage. Ainsi en augmentant la proportion et la vitesse du fluide injecté au sommet d'une chambre cylindrique à l'aide d'une vanne de contrôle (222), on augmente l'énergie injectée dans le haut de cette chambre et donc la vitesse de rotation des particules solides et donc leur transfert vers la zone supérieur. En asservissant ces vannes à des détecteurs de niveau de la surface des lits fluidifiés de chaque chambre, on peut stabiliser ces surfaces entre les passages et l'entrée centrale des disques creux. Ceci permet de localiser ces passages contre la paroi latérale du réacteur, là où la concentration des particules est la plus élevée et donc de réduire la quantité de fluide entraîné avec ces parti- cules solides.The amount of particles transferred depends on the rotational speed of these particles, which must be sufficient to overcome the hydrostatic pressure of the fluidized bed above the passage. Thus, by increasing the proportion and the speed of the fluid injected at the top of a cylindrical chamber by means of a control valve (222), the energy injected into the top of this chamber is increased and thus the rotation speed solid particles and thus their transfer to the upper zone. By slaving these valves to level detectors on the surface of the fluidized beds of each chamber, these surfaces can be stabilized between the passages and the central entrance of the hollow disks. This makes it possible to locate these passages against the side wall of the reactor, where the concentration of the particles is highest and thus to reduce the amount of fluid entrained with these solid particles.
La quantité de particules solides transférées d'une zone à l'autre peut aussi varier suivant que les passages sont plus ou moins immergés dans le lit fluidifié de la chambre cylindrique inférieure, ce qui permet de stabiliser la surface du lit fluidifié au sommet de chaque chambre cylindrique le long de ces passages. Ainsi, à l'équilibre, le lit fluidifié peut être plus ou moins épais en fonc- tion de l'éloignement de ces passages du bord latéral du réacteur.The amount of solid particles transferred from one zone to another may also vary depending on whether the passages are more or less immersed in the fluidized bed of the lower cylindrical chamber, which makes it possible to stabilize the surface of the fluidized bed at the top of each cylindrical chamber along these passages. Thus, in equilibrium, the fluidized bed may be thicker or thinner as a function of the distance of these passages from the lateral edge of the reactor.
La vidange du réacteur peut se faire par des sorties latérales au bas de chaque zone et son remplissage initial peut se faire par le bas, en fermant l'alimentation du fluide par les tubes (206) des chambres cylindriques supérieures non remplies pendant le remplissage d'une chambre cylindrique inférieure, pour éviter que la plus grande partie du fluide ne passe par les chambres vides. Il peut se faire également au travers des tubes d'alimentation du fluide recyclé, si la dimension et la nature des particules solides le permettent ou par le haut si l'orientation d'au moins un passage par disque creux le permet.The reactor can be emptied by lateral outlets at the bottom of each zone and its initial filling can be done from below, by closing the supply of fluid through the tubes (206) of the upper cylindrical chambers that are not filled during the filling of the reactor. a lower cylindrical chamber, to prevent most of the fluid from passing through the empty chambers. It can also be done through the tubes of supply of the recycled fluid, if the dimension and the nature solid particles allow it or from above if the orientation of at least one hollow disk passage allows it.
Le film peu épais de fluide sortant des injecteurs à tendance à s'élargir très rapidement et donc à ralentir avant d'avoir pu transférer suffisamment d'énergie cinétique de rotation aux particu- les solides. Pour l'éviter, des déflecteurs latéraux adéquatement profilés peuvent être fixés plus ou moins parallèlement à la paroi latérale du réacteur, à proximité des sorties des injecteurs, afin de mélanger un volume restreint de particules solides au fluide injecté dans les espaces ou couloirs situés entre ces déflecteurs latéraux et la paroi du réacteur. Ces déflecteurs latéraux empêchent l'expansion du fluide, et donc son ralentissement, avant qu'il ait transféré une partie suffisante de son énergie cinétique aux particules solides, à l'intérieur de ces espaces ou couloirs, qui doivent avoir un profil et une longueur adaptée aux objectifs.The thin film of fluid emerging from the injectors has a tendency to expand very rapidly and therefore to slow down before it has been able to transfer enough rotational kinetic energy to the solid particles. To avoid this, properly shaped side baffles may be attached more or less parallel to the reactor sidewall, near the outlets of the injectors, to mix a small volume of solid particles with the fluid injected into the spaces or corridors between these side baffles and the reactor wall. These lateral deflectors prevent the fluid from expanding, and therefore slowing down, before it has transferred a sufficient portion of its kinetic energy to the solid particles, inside these spaces or corridors, which must have a profile and a length adapted to the objectives.
La figure 12 est une coupe transversale d'un réacteur permettant de visualiser un dispositif d'injection de fluides. On y voit la section (301 ) de la paroi cylindrique d'un réacteur cylindrique de rayon (233), les sections (302) de largeur (303) d'injecteurs de fluides (304), pénétrant tangentielle- ment dans le réacteur, et la section (305) de déflecteurs latéraux, disposés longitudinalement (perpendiculairement au plan de la figure) à petite distance de la paroi cylindrique du réacteur, en face des injecteurs, afin de canaliser les jets de fluides dans les espaces ou couloirs (306), généralement convergents puis divergents, situés entre les déflecteurs et la paroi cylindrique du réacteur. On y voit également la section circulaire de la surface du lit fluidifié de rayon (235). Les particules solides sont schématisées par les petites flèches (312), indiquant leur sens de déplacement.Figure 12 is a cross section of a reactor for viewing a fluid injection device. It shows the section (301) of the cylindrical wall of a cylindrical reactor of radius (233), the sections (302) of width (303) of fluid injectors (304), penetrating tangentially in the reactor, and the section (305) of lateral deflectors, arranged longitudinally (perpendicular to the plane of the figure) at a small distance from the cylindrical wall of the reactor, opposite the injectors, in order to channel the fluid jets into the spaces or corridors (306) , generally convergent then divergent, located between the baffles and the cylindrical wall of the reactor. It also shows the circular section of the surface of the fluidized bed of radius (235). The solid particles are schematized by the small arrows (312), indicating their direction of movement.
Ces déflecteurs latéraux délimitent avec les injecteurs des passages ou couloirs d'accès de largeur (307), par où des flux (308) de particules solides en suspension dans le lit fluidifié rotatif peuvent pénétrer dans ces espaces (306) et se mélanger aux jets de fluides (304). Des flux concentrés de particules solides, symbolisés par les flèches (308), pénètrent dans ces espaces ou cou- loirs, généralement convergents puis divergents, par des passages ou couloirs d'accès, de largeur (307), situées entre la paroi des injecteurs (302) et les déflecteurs latéraux (305), à une vitesse, qui est environ la vitesse moyenne de rotation des particules solides dans le réacteur. Ces flux concentrés de particules solides se diluent en se mélangeant au fluide injecté, qui leur cède une partie substantielle de son énergie cinétique, et donc augmente leur quantité de mouvement, dans ces espaces ou couloirs entre les parois du réacteur (301) et les déflecteurs latéraux (305). Ensuite les particules solides se mélangent aux autres particules solides du lit fluidifié en leur cédant la quantité de mouvement acquise.These lateral deflectors define with the injectors passages or corridors width access (307), whereby flows (308) of solid particles suspended in the rotating fluidized bed can enter these spaces (306) and mix with the jets fluids (304). Concentrated flows of solid particles, symbolized by the arrows (308), penetrate into these spaces or corridors, generally converging and then diverging, by passages or corridors of access, width (307), located between the wall of the injectors (302) and the side baffles (305) at a rate which is about the average rotational speed of the solid particles in the reactor. These concentrated flows of solid particles are diluted by mixing with the injected fluid, which gives them a substantial part of its kinetic energy, and thus increases their momentum, in these spaces or corridors between the walls of the reactor (301) and the deflectors lateral (305). Then the solid particles are mixed with the other solid particles of the fluidized bed by yielding the amount of movement acquired.
La convergence ou la divergence limitée par les déflecteurs dans la première partie de ces espaces (306) empêche ou limite l'expansion des jets de fluides dont la pression peut diminuer pour conserver une bonne partie de leur vitesse pendant qu'ils accélèrent les flux (308) de particules solides. Les flux de fluides (309) ralentissent ensuite dans la partie divergente de ces espaces ou couloirs (306) et leur pression peut remonter pour atteindre la pression du réacteur. Grâce à leur inertie les particules solides sont moins ralenties et peuvent avoir une vitesse tangentielle de sortie proche et même supérieure à celle des fluides qui leur auront donc cédé une grande partie de leur énergie cinétique. Si la longueur de l'espace (306) et sa section minimum (310) sont telles que les fluides injectés peuvent céder une si grande partie de leur énergie aux particules solides que leur vitesse à la sortie du dit espace peut trop diminuer, la pression d'injection et donc leur énergie doit augmenter pour permettre aux fluides de s'échapper par la sortie (311), malgré le fort ralentissement provoqué par les particules solides. Cette augmentation de pression se répercute dans les passages ou couloirs d'accès (307) et y diminue la vitesse d'entrée des particules solides, dont la concentration augmente et dont le débit diminue, diminuant donc la quantité d'énergie qu'elles peuvent absorber, afin de trouver un équilibre du transfert d'énergie dépendant des dimensions de ces espaces (306), des vitesses et des densités des particules solides et des fluides. Pour éviter ce ralentissement des particules solides dans les passages ou couloirs d'accès (307), il faut que la longueur de ces espaces (306) soit d'autant plus courte que les rapports entre la largeur (303) ou section des injecteurs et la largeur (307) ou section des passages d'accès sont petits, pour que les fluides aient encore une vitesse sensiblement supérieure à celle des particules à la sortie (311 ). Par contre la quantité d'énergie transférée aux particules solides sera d'autant plus grande que ces rapports de sections sont petits et que la longueur de ces espaces (306) est grande, l'optimum dépendant des conditions de fonctionnement et des objectifs.The convergence or divergence limited by the deflectors in the first part of these spaces (306) prevents or limits the expansion of the fluid jets whose pressure can decrease to maintain a good part of their speed while they accelerate the flows ( 308) of solid particles. The fluid flows (309) then slow down in the divergent portion of these spaces or corridors (306) and their pressure can rise to reach the reactor pressure. Thanks to their inertia the solid particles are less slowed down and can have a tangential exit velocity close to and even greater than that of the fluids which will have given them a large part of their kinetic energy. If the length of the space (306) and its minimum section (310) are such that the injected fluids can yield so much of their energy to the solid particles that their velocity at the exit of said space can decrease too much, the pressure injection and therefore their energy must increase to allow fluids to escape through the outlet (311), despite the strong slowdown caused by solid particles. This pressure increase is reflected in the access passages or corridors (307) and decreases the entry speed of the solid particles, whose concentration increases and the flow rate decreases, thus decreasing the amount of energy that they can absorbing, in order to find an equilibrium of the energy transfer dependent on the dimensions of these spaces (306), velocities and densities of the solid particles and fluids. To prevent this slowing down of the solid particles in the passages or access corridors (307), the length of these spaces (306) must be shorter as the ratios between the width (303) or section of the injectors and the width (307) or section of the access passages are small, so that the fluids still have a speed substantially greater than that of the particles at the outlet (311). On the other hand, the amount of energy transferred to the solid particles will be greater if these section ratios are small and the length of these spaces (306) is large, the optimum depending on the operating conditions and objectives.
Des calculs simplifiés montrent que ces dimensions permettent de larges variations des conditions de fonctionnement permettant aux fluides de céder au moins les trois quarts de leur énergie cinétique, ce qui permet d'obtenir un transfert suffisant de quantité de mouvement vers les particules solides par des fluides très légers, sans augmenter exagérément leur débit, en injectant ces fluides à grande vitesse.Simplified calculations show that these dimensions allow large variations in the operating conditions allowing the fluids to yield at least three quarters of their kinetic energy, which makes it possible to obtain a sufficient transfer of momentum to the solid particles by fluids. very light, without exaggerating their flow, injecting these fluids at high speed.
Sur ce schéma on montre encore la section (311) de la surface du lit fluidifié rotatif, les particules solides symbolisées par de petites flèches (312) indiquant leur direction de déplacement, la section de déflecteurs centraux (313), délimitant des fentes longitudinales permettant d'aspirer cen- tralement les fluides (314), pour leur évacuation du réacteur, la courbure (315) de ces déflecteurs centraux assurant la séparation entre les particules solides et le fluide avant son aspiration. Dans un exemple, sur ce schéma les tubes d'accès aux disques creux, non représentés, sont reliés par des déflecteurs centraux, perpendiculaires au plan de la figure, de section (313), de courbure (315), délimitant des fentes par où le fluide (314) est aspiré vers les ouvertures centrales des disques creux, et permettant de mieux séparer le fluide des particules.This diagram also shows the section (311) of the surface of the rotating fluidized bed, the solid particles symbolized by small arrows (312) indicating their direction of movement, the section of central baffles (313) defining longitudinal slots allowing Centrally aspirating the fluids (314), for their evacuation from the reactor, the curvature (315) of these central deflectors ensuring the separation between the solid particles and the fluid before suction. In one example, in this diagram, the access tubes to the hollow discs, not shown, are connected by central deflectors, perpendicular to the plane of the figure, of section (313), of curvature (315), delimiting slots by which the fluid (314) is sucked towards the central openings of the hollow discs, and to better separate the fluid particles.
Sur la figure 12, ces espaces ou couloirs sont d'abord convergents, pour atteindre une largeur minimum (310), et ensuite divergents, pour atteindre la largeur de sortie (311). Ils peuvent aussi avoir une largeur constante. Dans ce cas le fluide ralenti au fur et à mesure que les particules solides et le fluide qui les accompagne s'accélèrent. D'une manière générale, les dimensions de ces espaces ou couloirs doivent être établies en fonction des conditions de fonctionnement et des objectifs de transfert d'énergie cinétique.In Figure 12, these spaces or corridors are first convergent, to reach a minimum width (310), and then divergent, to reach the output width (311). They can also have a constant width. In this case, the fluid is slowed down as the solid particles and the fluid that accompanies them accelerate. In general, the dimensions of these spaces or corridors must be established according to the operating conditions and the objectives of kinetic energy transfer.
Il faut également tenir compte de la diminution de la pression hydrostatique du lit fluidifié, le long de la surface cylindrique du réacteur, en fonction de la hauteur dans les chambres cylindriques du réacteur. Le fluide sortant des injecteurs peut avoir tendance à remonter le long des parois du réacteur avant de se mélanger aux particules solides en raison de cette différence de pression hy- drostatique le long de cette paroi. Pour l'éviter, des déflecteurs transversaux, perpendiculaires à la paroi cylindrique du réacteur, comme par exemple des anneaux, peuvent diviser l'espace délimité par les ailerons et la paroi latérale du réacteur, pour guider le fluide et les particules dans la direction souhaitée, généralement horizontale ou inclinée vers le haut, jusqu'à ce que le fluide soit mélangé aux particules, comme le montre la figure 13.It is also necessary to take into account the reduction of the hydrostatic pressure of the fluidized bed, along the cylindrical surface of the reactor, as a function of the height in the cylindrical chambers of the reactor. The fluid leaving the injectors may tend to rise along the walls of the reactor before mixing with the solid particles because of this difference in heat pressure. drostatic along this wall. To avoid this, transverse deflectors, perpendicular to the cylindrical wall of the reactor, such as rings, can divide the space delimited by the fins and the side wall of the reactor, to guide the fluid and the particles in the desired direction , generally horizontal or inclined upwards, until the fluid is mixed with the particles, as shown in Figure 13.
La Figure 13 est une projection axonométrique d'une partie de la paroi latérale (301) d'un réacteur afin de mieux visualiser les dispositifs d'injection des fluides. On y montre des injecteurs, schématisés en (316), ou leur section longitudinale (317) avec leurs déflecteurs latéraux (319) et des anneaux (320), servant de déflecteurs transversaux empêchant le fluide de monter le long de la paroi du réacteur. On y montre également, en pointillé, les entrées des tubes (318) d'alimentation du fluide, situés derrière la paroi latérale des injecteurs, et, en hachuré, les sections des sorties d'injec- teurs (317), à l'avant plan. Les flèches (304) et (321) indiquent respectivement les directions des flux de fluide et des particules solides pénétrant ou sortant des espaces convergents et divergents entre les déflecteurs latéraux (319) et la paroi latérale (301) du réacteur. Les injecteurs sont séparés par des anneaux ou fractions d'anneaux transversaux (320) longeant la paroi latérale (301) du réacteur et les déflecteurs latéraux (319) sont insérés entre ces anneaux, en laissant un couloir d'accès aux flux de particules solides, symbolisés par les flèches noires (321 ).Figure 13 is an axonometric projection of a portion of the side wall (301) of a reactor to better visualize the fluid injection devices. Injectors are shown schematically in (316), or their longitudinal section (317) with their side deflectors (319) and rings (320), serving as transverse deflectors preventing the fluid to rise along the wall of the reactor. It also shows, in dashed line, the entries of the fluid supply tubes (318) located behind the side wall of the injectors, and, hatched, the sections of the injector outlets (317), at the foreground. The arrows (304) and (321) respectively indicate the directions of the fluid flows and solid particles penetrating or exiting the converging and diverging spaces between the side baffles (319) and the side wall (301) of the reactor. The injectors are separated by rings or transverse ring fractions (320) along the side wall (301) of the reactor and the side baffles (319) are inserted between these rings, leaving an access corridor to the solid particle streams , symbolized by the black arrows (321).
Les déflecteurs transversaux, illustrées par de larges anneaux (320), peuvent être creux, formant des sortes de buses circulaires et être reliés à l'extérieur du réacteur par un ou plusieurs tubes d'alimentation afin de distribuer le fluide à une succession d'injecteurs disposés le long de ceux-ci, pour réduire le nombre de tubes traversant la paroi du réacteur, nécessaires à l'alimentation des injecteurs, ce qui peut être souhaitable lorsque la pression dans le réacteur est élevée. Ces anneaux ou fractions d'anneaux (déflecteurs transversaux) peuvent être des ailettes transversales ou des spires hélicoïdales orientées de façon à faire monter les particules solides le long de la paroi latérale du réacteur. Ils peuvent aussi être creux et servir de distributeur de fluide aux injecteurs qui y sont reliés.Ces anneaux ou fractions d'anneaux (déflecteurs transversaux) peuvent aussi être des successions de spires hélicoïdales, formant une spirale ascendante, continue ou discontinue, à l'intérieur de chaque chambre cylindrique ou être une succession de fractions de spires hélicoïdales ou ailettes transversales, groupées à un même ou plusieurs mêmes niveaux des chambres, le bord supérieur d'une fraction de spire ou ailette surplombant le bord inférieur de la suivante, afin de faire monter les particules solides le long de la paroi du réacteur en vue de réduire la différence d'épaisseur du lit fluidifié et les différences de pression le long de cette paroi entre le haut et le bas des différentes chambres cylindriques du réacteur. La figure 14 est la projection d'une demi coupe transversale d'une chambre cylindrique, où des successions de quarts de spires hélicoïdales (246) forment soit une spirale continue faisant trois tours à l'intérieur de la chambre, soit trois ensembles de quatre spires hélicoïdales situées au mêmes niveaux de la chambre et se succédant tous le 90°, le bord supérieur d'un quart de spire surplombant le bord inférieur de la suivante. On y voit : les sections des disques creux (203), des tubes d'alimentation (206) du fluide (204), des tubes d'entrée (211) des disques creux, élargis en (212) et reliés par des déflecteurs centraux (238), dont on voit une section (249); les flèches (208), (210) et (213) symbolisant respectivement les flux de fluide sortant (208) des injecteurs (207), entrant (210) dans les tubes centraux (211) par les fentes délimitées par les déflecteurs centraux (238), et traversant radialement (213) les disques creux (203) vers les tubes de sortie (216) du réacteur ; les pas- sages (227) de transfert de particules d'une zone à l'autre, les déflecteurs latéraux (232), les injecteurs de fluide (207) et leurs sections à l'avant plan, formant, de bas en haut, des ensembles continus, séparés par les quarts de spires hélicoïdales (246).The transverse deflectors, illustrated by large rings (320), may be hollow, forming a kind of circular nozzles and connected to the outside of the reactor by one or more feed tubes to distribute the fluid to a succession of injectors arranged along them, to reduce the number of tubes passing through the reactor wall, necessary for feeding the injectors, which may be desirable when the pressure in the reactor is high. These rings or ring fractions (transverse baffles) may be transverse fins or helical coils oriented so as to raise the solid particles along the side wall of the reactor. They can also be hollow and serve as a fluid distributor to the injectors connected thereto. These rings or ring fractions (transverse deflectors) can also be successions of helical turns, forming an upward spiral, continuous or discontinuous, at the same time. inside each cylindrical chamber or be a succession of fractions of helical coils or transverse fins, grouped at one or more same levels of the chambers, the upper edge of a fraction of turn or fin overhanging the lower edge of the next, in order to raising the solid particles along the wall of the reactor to reduce the difference in thickness of the fluidized bed and the pressure differences along this wall between the top and bottom of the different cylindrical chambers of the reactor. FIG. 14 is the projection of a half-cross section of a cylindrical chamber, where successions of quarter-turns of helical turns (246) form either a continuous spiral making three turns inside the chamber, or three sets of four helical turns located at the same levels of the chamber and succeeding all 90 °, the upper edge of a quarter of a turn overhanging the lower edge of the next. It shows: the sections of the hollow discs (203), the feed tubes (206) of the fluid (204), the inlet tubes (211) of the hollow discs, widened at (212) and connected by central deflectors (238), of which section (249) is visible; the arrows (208), (210) and (213) respectively symbolizing the outgoing fluid flows (208) of the injectors (207), entering (210) in the central tubes (211) through the slots defined by the central deflectors (238 ), and radially traversing (213) the hollow discs (203) to the outlet tubes (216) of the reactor; the particle transfer passes (227) from one zone to the other, the lateral deflectors (232), the fluid injectors (207) and their foreground sections, forming, from bottom to top, continuous sets, separated by quarter helical turns (246).
La figure 15 montre la coupe d'un passage (227). On y voit la section (203) des deux plaques parallèles formant le disque creux et son espace intérieur (250) par où passe le fluide radiale- ment, c'est à dire perpendiculairement au plan de la figure, pour sortir du réacteur. Les particules solides sont représentées par les points noirs qui se déplacent dans le sens des flèches (251 ). Elles traversent le disque creux en longeant les parois inclinées (252) du passage. Elles sont prolongées par des déflecteurs (253) de chaque côté du disque creux afin de faciliter le transfert des particules du bas vers le haut, dans le sens de leur vitesse de rotation. Ces déflecteurs (253) peuvent être prolongés par des spirales dont on voit la section (246), afin de faciliter l'ascension des particules solides.Figure 15 shows the section of a passage (227). It shows the section (203) of the two parallel plates forming the hollow disk and its inner space (250) through which the fluid passes radially, that is to say perpendicular to the plane of the figure, to exit the reactor. Solid particles are represented by black dots moving in the direction of the arrows (251). They pass through the hollow disc along the inclined walls (252) of the passage. They are extended by baffles (253) on each side of the hollow disk to facilitate the transfer of particles from bottom to top, in the direction of their rotational speed. These deflectors (253) can be extended by spirals whose section (246) is seen, in order to facilitate the ascent of the solid particles.
La figure 16 est un schéma de circulation transversale des particules solides le long d'une demi section longitudinale d'une chambre cylindrique semblable à celle qui est montrée sur la figure 4, sans les déflecteurs latéraux et centraux. On y reconnaît la section (201) de la paroi du réacteur, son axe de symétrie cylindrique (202), les tubes d'alimentation (206) du fluide (204) dans les injecteurs de section (207), les sections (246) du début des quarts de spires hélicoïdales longeant la paroi latérale de la chambre cylindrique, situées en dessous des sections (246.1) de la fin des quarts de spires hélicoïdales situées dans le quart de la chambre cylindrique en avant plan de la figure. Le fluide (204), injecté dans la chambre cylindrique, perpendiculairement au plan de la figure, traverse la surface du lit fluidifié de section (209) et pénètre (210) dans les tubes d'entrée (211) des disques creux (203), d'où il est aspiré par les tubes de sorties (216). Les particules solides, dont la vitesse de rotation perpendiculaire au plan de la figure est d'un ordre de grandeur supérieur aux vitesses transversales, entrent dans la chambre cylindrique par le passage inférieur, (227e), à un débit Fe et elles en sortent par le passage supérieur (227s) au débit Fs. Si ce dernier est supérieur au débit d'entrée, Fe, la chambre se vide progressivement de ses particules solides et la surface du lit fluidifié se rapproche de sa paroi latérale, ce qui diminue automatiquement le débit de sortie Fs. Une autre façon d'ajuster le niveau du lit fluidifié est d'asservir le débit d'injection du fluide dans la partie supérieure de la chambre à un détecteur de particules, qui peut être placé le long de la paroi inférieure du disque creux et qui, suivant la position de la surface du lit fluidifié, augmente ou diminue ce débit et donc la vitesse de rotation des particules solides et donc la quantité de particules solides transférées par le passage (227s).Figure 16 is a transverse flow diagram of the solid particles along a half longitudinal section of a cylindrical chamber similar to that shown in Figure 4, without the side and central baffles. The section (201) of the reactor wall, its cylindrical axis of symmetry (202), the feed tubes (206) of the fluid (204) in the section injectors (207), the sections (246) are recognized. of the beginning of the quarter turns of helical turns along the side wall of the cylindrical chamber, located below the sections (246.1) of the end of the quarter of helical turns located in the quarter of the cylindrical chamber in the foreground of the figure. The fluid (204), injected into the cylindrical chamber, perpendicular to the plane of the figure, passes through the surface of the fluidized section bed (209) and enters (210) into the inlet tubes (211) of the hollow discs (203) from which it is sucked by the outlet tubes (216). The solid particles, whose rotational speed perpendicular to the plane of the figure is of an order of magnitude greater than the transverse velocities, enter the cylindrical chamber through the lower passage (227e) at a flow rate Fe and exit therefrom. the overpass (227s) at the flow Fs. If the latter is greater than the inlet flow rate, Fe, the chamber gradually empties its solid particles and the surface of the fluidized bed approaches its side wall, which automatically reduces the output flow Fs. Another way of adjusting the level of the fluidized bed is to slave the fluid injection rate in the upper part of the chamber to a particle detector, which can be placed along the bottom wall of the hollow disk and which , depending on the position of the surface of the fluidized bed, increases or decreases this flow rate and therefore the rotational speed of the solid particles and therefore the amount of solid particles transferred through the passage (227s).
Les particules solides, tournant dans le lit fluidifié à l'intérieur de la chambre cylindrique, sont poussées vers le haut par les ensembles de quarts de spires hélicoïdales, à un débit Fp, symbolisé par les flèches ascendantes. Si ce débit est supérieur au débit de sortie, Fs, elles doivent retomber dans l'espace entre les spires hélicoïdales et les tubes (211), à un débit F'p=Fp-Fs, et la force centrifuge les maintient dans le lit fluidifié, dont la surface ondule autour des spires hélicoïdales. Celles-ci, en supportant le poids du lit fluidifié situé au dessus d'elles, subissent une différence de pression entre leur surface inférieure et supérieure, ce qui permet de diminuer la différence de pression entre le bas et le haut de la chambre cylindrique. Elles permettent aussi de réduire la différence d'épaisseur du lit fluidifié entre le haut et le bas de la chambre cylindrique, et donc d'en augmenter la hauteur.The solid particles, rotating in the fluidized bed inside the cylindrical chamber, are pushed upwards by the sets of helical turns quarter at a flow rate Fp, symbolized by the upward arrows. If this rate is greater than the output rate, Fs, they must fall back in the space between the helical coils and the tubes (211), at a flow rate F'p = Fp-Fs, and the centrifugal force holds them in the fluidized bed, whose surface ripples around the helical turns. These, by supporting the weight of the fluidized bed located above them, undergo a pressure difference between their lower and upper surface, which allows to reduce the pressure difference between the bottom and the top of the cylindrical chamber. They also reduce the difference in thickness of the fluidized bed between the top and bottom of the cylindrical chamber, and therefore increase the height.
La différence de pression entre le haut et le bas de la chambre cylindrique peut entraîner des différences de vitesses d'injection du fluide en fonction de la hauteur de leur injection. Ces diffé- rences génèrent des différences de vitesses de rotation des particules solides. En outre la différence de pression entre les deux faces des disques creux et plus particulièrement entre l'entrée et la sortie des passages au travers de ces disques creux et le frottement ralentissent les particules solides qui sont transférées d'une chambre à l'autre et donc freinent la vitesse de rotation des particules solides dans le bas de la chambre cylindrique suivante. La plus faible vitesse de rotation des particules solides et donc de la force centrifuge dans le bas des chambres cylindriques provoquent à la fois une légère diminution de la pression le long de la paroi latérale et une légère augmentation de l'épaisseur du lit fluidifié, ce qui diminue la pente de sa surface qui dépend du rapport de la force centrifuge et de la force de gravité. Ces différences de pression et de pente génèrent une circulation interne, qui tend à réduire ces différences et qui est dirigée vers le bas le long de la paroi latérale, symbolisée par les flèches descendantes, Fi, et vers le haut à proximité de la surface du lit fluidifié, symbolisée par les flèches ascendantes, Fi.The pressure difference between the top and the bottom of the cylindrical chamber can cause differences in injection speeds of the fluid as a function of the height of their injection. These differences generate differences in rotational speeds of the solid particles. In addition, the difference in pressure between the two faces of the hollow discs and more particularly between the inlet and the outlet of the passages through these hollow discs and the friction slow down the solid particles which are transferred from one chamber to the other and therefore slow down the speed of rotation of the solid particles in the bottom of the next cylindrical chamber. The lower rotational speed of the solid particles and therefore of the centrifugal force in the bottom of the cylindrical chambers causes both a slight decrease in the pressure along the side wall and a slight increase in the thickness of the fluidized bed. which decreases the slope of its surface which depends on the ratio of the centrifugal force and the force of gravity. These pressure and slope differences generate an internal circulation, which tends to reduce these differences and is directed downward along the sidewall, symbolized by the downward arrows, Fi, and upward near the surface of the fluidized bed, symbolized by ascending arrows, Fi.
De la même manière, les particules solides sont ralenties par le frottement et l'augmentation de leur énergie potentielle en montant le long de la surface supérieure des spires hélicoïdales, ce qui entraîne le même type de circulation interne entre les ensembles de spires hélicoïdales. Ces ralentissements successifs de la vitesse de rotation des particules solides et leur circulation interne augmentent la quantité d'énergie que le fluide doit transférer aux particules, nécessitant un transfert efficient de quantité de mouvement et un débit de fluide très élevé, convenant bien à ce procédé.In the same way, the solid particles are slowed down by the friction and the increase of their potential energy while climbing along the upper surface of the helical turns, which causes the same type of internal circulation between the sets of helical turns. These successive slowdowns in the speed of rotation of the solid particles and their internal circulation increase the amount of energy that the fluid must transfer to the particles, requiring an efficient transfer of momentum and a very high fluid flow, which is well suited to this process. .
On peut estimer approximativement la circulation interne en divisant le lit fluidifié en anneaux dont on suppose les vitesses de rotations moyennes et déterminer les écarts de pression et d'épaisseur entre ces anneaux pour en déduire l'importance de cette circulation, et ensuite appliquer la conservation de la quantité de mouvement pour déterminer par approximations successives la vitesse moyenne de rotation d'équilibre de ces anneaux.Approximately the internal circulation can be estimated by dividing the fluidized bed into rings, which are assumed to have mean rotational velocities, and determining the pressure and thickness deviations between these rings to deduce the importance of this circulation, and then apply conservation. the amount of motion to determine by successive approximations the average equilibrium rotation speed of these rings.
Ces vitesses dépendent entre autre de la quantité de mouvement transférée par le fluide vers les particules solides. Dans un espace ouvert, cette quantité de mouvement dépend de la vi- tesse de rotation du fluide qui est davantage liée aux proportions de la chambre cylindrique et au débit du fluide, qu'à sa vitesse d'injection. Par contre, la variation de pression à l'intérieur d'un espace convergent permet de transférer aux particules solides une quantité de mouvement en relation avec son énergie cinétique et donc sa vitesse d'injection, ce qui favorise ce type d'alimentation lorsque le rapport entre la vitesse d'injection du fluide et la vitesse souhaitée de rotation des particules solides doit être très élevé en raison du rapport élevé entre la densité des particules et du fluide. Si les dimensions de l'espace confiné sont adéquates, celles-ci dépendant, entre autres, des rapports de vitesses et de densités du fluide et des particules solides, le fluide peut céder aux particules solides la quasi totalité de son énergie cinétique disponible. D'une manière générale plus le rapport des vitesses vf/vp est élevé et/ou moins le rapport entre la densité des particules solides et du fluide est élevé, plus le rapport des sections Sp/Si peut être grand pour pouvoir transférer le maximum d'énergie cinétique du fluide vers les particules solides dans des conditions optimum.These speeds depend inter alia on the amount of movement transferred by the fluid to the solid particles. In an open space, this amount of motion depends on the speed of rotation of the fluid, which is more related to the proportions of the cylindrical chamber and the fluid flow, than to its injection speed. On the other hand, the variation of pressure inside a convergent space makes it possible to transfer to the solid particles a quantity of movement in relation to its kinetic energy and therefore its injection speed, which favors this type of supply when the The ratio between the fluid injection rate and the desired rotational speed of the solid particles must be very high because of the high ratio between the density of the particles and the fluid. If the dimensions of the confined space are adequate, which depend, among other things, on the velocity and density ratios of the fluid and the solid particles, the fluid can yield to the solid particles almost all of its available kinetic energy. In general, the higher the ratio of the vf / vp speeds and / or the lower the ratio between the density of the solid particles and the fluid, the greater the ratio of the Sp / Si sections can be to transfer the maximum kinetic energy of the fluid towards the solid particles under optimum conditions.
Pour fixer les ordres de grandeurs, si la densité des particules solides est 700 fois celle du fluide et leur concentration dans le lit fluidifié est d'environ 35%, si le rapport des sections d'entrées, Sp/Si, est de 2 et si le rapport de la section de sortie et des sections d'entrées, Ss/(Sp+Si), est d'environ 2,2, et si l'espace confiné a une longueur suffisante, dépendant de la forme et de la taille des particules solides, pour que le fluide ait le temps de céder son énergie aux particules solides, un calcul simplifié, supposant que les vitesses de sorties de l'espace confiné du fluide et des particules sont égales et ne tenant pas compte des variations de volume du fluide, montre que, lorsque la vi- tesse d'injection du fluide, vf, est de 8 à 12 fois la vitesse de rotation des particules solides, vp, la vitesse de sortie du fluide et des particules est d'environ 1/6 de la vitesse d'injection du fluide qui a cédé environ 90% de son énergie cinétique aux particules solides.To set orders of magnitude, if the density of the solid particles is 700 times that of the fluid and their concentration in the fluidized bed is about 35%, if the ratio of the inlet sections, Sp / Si, is 2 and if the ratio of the exit section and inlet sections, Ss / (Sp + Si), is about 2.2, and the confined space is of sufficient length, depending on the shape and size solid particles, so that the fluid has time to yield its energy to the solid particles, a simplified calculation, assuming that the exit velocities of the confined space of the fluid and the particles are equal and do not take into account volume variations of the fluid, shows that, when the injection speed of the fluid, vf, is 8 to 12 times the rotational speed of the solid particles, vp, the exit velocity of the fluid and the particles is about 1 / 6 of the injection speed of the fluid which yielded about 90% of its kinetic energy to the particles so lides.
Si la longueur de l'espace confiné est réduite, afin d'obtenir une vitesse de sortie du fluide plus élevée que la vitesse de sortie des particules, et si le rapport des sections Ss/(Sp+Si) est réduit à 1 ,3, le fluide peut encore céder aux particules solides plus de 80% de son énergie cinétique avec des rapports de vitesses vf/vp beaucoup plus faibles.If the length of the confined space is reduced, in order to obtain a higher fluid outlet velocity than the exit velocity of the particles, and if the ratio of the sections Ss / (Sp + Si) is reduced to 1, 3 , the fluid can still yield to the solid particles more than 80% of its kinetic energy with much lower velocity ratios vf / vp.
Si le rapport des densités est dix fois plus petit, ce qui réduit considérablement la quantité de fluide nécessaire à un transfert adéquat d'énergie entre le fluide et les particules solides, le rapport des vitesses vf/vp peut diminuer à 3 tout en restant proche de l'optimum avec un rapport des sections Ss/(Sp+Si)=1 ,2.If the ratio of the densities is ten times smaller, which considerably reduces the amount of fluid necessary for an adequate transfer of energy between the fluid and the solid particles, the ratio of the speeds vf / vp can decrease to 3 while remaining close of the optimum with a ratio of sections Ss / (Sp + Si) = 1, 2.
Les dimensions optimum plus précises, en fonction des objectifs, peuvent être déterminée, en tenant compte de l'ensemble des paramètres, par simulation numérique et par l'expérience dans des unités pilotes.The optimum, more precise dimensions, depending on the objectives, can be determined, taking into account all the parameters, by numerical simulation and by experiment in pilot units.
Réacteur horizontalHorizontal reactor
Pour un réacteur horizontal, l'injection du fluide tout le long d'une fente d'injection se faisant à la même hauteur, à partir d'un distributeur qui uniformise la pression d'injection, sa vitesse d'injection est approximativement uniforme. Par contre elle peut varier d'une fente à l'autre, si ces fentes ne sont pas disposées à la même hauteur dans le réacteur. Elle est plus faible pour les fentes si- tuées dans le bas du réacteur. Si la différence est trop importante et qu'il est nécessaire de placer des fentes d'injection dans le bas du réacteur, il peut être nécessaire de disposer de distributeurs séparés, permettant d'injecter le fluide à des pressions différentes.For a horizontal reactor, the injection of the fluid all along an injection slot being at the same height, from a distributor which standardizes the injection pressure, its injection speed is approximately uniform. On the other hand it can vary from one slot to another, if these slots are not arranged at the same height in the reactor. It is lower for slots in the bottom of the reactor. If the difference is too large and it is necessary to place injection slots in the bottom of the reactor, it may be necessary to have separate distributors, to inject the fluid at different pressures.
La vitesse moyenne de rotation des particules est minimum au sommet du réacteur et maximum dans le bas, la différence entre les deux étant due à leur énergie potentielle. Pour cette raison, l'épaisseur du lit fluidifié doit être plus grande dans la partie supérieure du réacteur. Soit, pour une zone de largeur L d'un réacteur horizontal de rayon R, Df, la densité moyenne du fluide ; Dp, la densité apparente des particules, égale à leur densité réelle fois leur concentration, Cet ; X=Dp/Df, le rapport des densités ; Rl, le rayon de la surface du lit fluidifié ; E=R- Rl, l'épaisseur moyenne du lit fluidifié ; SI=2ττ.LRI, la surface du lit fluidifié ; Vl=π .LE.(2R-E) le vo- lume du lit fluidifié ; Es=E+dE et Ei=E-dE, respectivement l'épaisseur moyenne de la partie supérieure et de la partie inférieure du lit fluidifié, où dE est la distance entre l'axe de symétrie du réacteur et de la surface du lit fluidifié ; v, vs et vi, la vitesse moyenne de rotation des particules, respectivement dans la partie médiane, supérieure et inférieure du lit fluidifié; Fp, le flux de particules dans les passages au travers d'un disque creux ; Nf, le nombre de fentes d'injection du fluide dans la zone ; Ef, l'épaisseur ou largeur des fentes d'injections ; Sf=Nf.Ef.L, la section totale des fentes d'injection de la zone ; vf, la vitesse d'injection du fluide ; Ff=Sf.vf, le flux ou débit du fluide ; vrf=Ff/(SI.(1-Cct)), la vitesse radiale du fluide à proximité de sa sortie du lit fluidifié ; vsl=k.v, la vitesse moyenne du fluide à sa sortie du lit fluidifié, où k, généralement proche de I , est une variable déterminable expérimentalement ; Rd, le rayon de l'ouverture d'entrée d'un disque creux et ved=Ff/(2ττ.Rd2), la vitesse d'entrée du fluide dans un disque creux, s'il y a deux entrées centrales des disques creux par zone.The average speed of rotation of the particles is minimum at the top of the reactor and maximum at the bottom, the difference between the two being due to their potential energy. For this reason, the thickness of the fluidized bed must be greater in the upper part of the reactor. Let, for a zone of width L of a horizontal reactor of radius R, Df, the average density of the fluid; Dp, the apparent density of the particles, equal to their actual density times their concentration, Cet; X = Dp / Df, the ratio of densities; R1, the radius of the surface of the fluidized bed; E = R-R1, the average thickness of the fluidized bed; SI = 2ττ.LRI, the surface of the fluidized bed; Vl = π .LE (2R-E) the volume of the fluidized bed; Es = E + dE and Ei = E-dE, respectively the average thickness of the upper part and the lower part of the fluidized bed, where dE is the distance between the axis of symmetry of the reactor and the surface of the fluidized bed ; v, vs and vi, the average speed of rotation of the particles, respectively in the median, upper and lower part of the fluidized bed; Fp, the flow of particles in the passages through a hollow disk; Nf, the number of fluid injection slits in the zone; Ef, the thickness or width of the injection slits; Sf = Nf.Ef.L, the total section of the injection slots of the zone; vf, the injection speed of the fluid; Ff = Sf.vf, the flow or flow rate of the fluid; vrf = Ff / (S1 (1-Cct)), the radial velocity of the fluid near its outlet of the fluidized bed; vsl = kv, the average velocity of the fluid at its exit from the fluidized bed, where k, generally close to I, is an experimentally determinable variable; Rd, the radius of the inlet opening of a hollow disk and ved = Ff / (2ττ.Rd 2 ), the fluid inlet velocity in a hollow disk, if there are two central inputs of the disks hollow by area.
La conservation des masses et d'énergie peuvent s'écrire : Es.vs=(E+dE).vs=E.v=(E-dE).vi, et VP-VS2S 2g.(2R-E); ce qui donne 2E3.dE.v2≡ g.(2R-E).(E2-dE2)2 ou x/(1-x2)2=g.(R-E/2)/v2 , si x=dE/E , et, en première approximation, si x«1 ou si g.(R-E/2)«v2 , dE≡ g.(R-E/2)/v2 (10), où g est la force de gravité.The conservation of masses and energy can be written: Es.vs = (E + dE) .vs = Ev = (E-dE) .vi, and VP-VS 2 S 2g. (2R-E); which gives 2E 3 .dE.v 2 ≡ g. (2R-E). (E 2 -dE 2 ) 2 or x / (1-x 2 ) 2 = g. (RE / 2) / v 2 , if x = dE / E, and, as a first approximation, if x "1 or if g (RE / 2)" v 2 , dE≡ g. (RE / 2) / v 2 (10), where g is the force of gravity.
L'équilibre de la force centrifuge avec la pression le long de la paroi du réacteur donne la différence de pression entre la partie inférieure et la partie supérieure du réacteur, dP=Pi- Ps=2.Dp(E.g+dE.v2/R.(1-x2), où Pi et Ps est respectivement la pression au sommet et à la base du réacteur. C'est la pression qu'il faut compenser pour injecter le fluide à la même vitesse dans le bas du réacteur que dans le haut.The equilibrium of the centrifugal force with the pressure along the wall of the reactor gives the pressure difference between the lower part and the upper part of the reactor, dP = P-Ps = 2.Dp (E.g + dE.v 2 /R.(1-x 2 ), where Pi and Ps are respectively the pressure at the top and at the base of the reactor.It is the pressure that must be compensated for injecting the fluid at the same speed in the bottom of the reactor. reactor only in the top.
A l'équilibre, l'énergie cédée aux particules par le fluide qui traverse le lit fluidifié est égale à l'énergie perdue par le lit fluidifié, due aux frottements et à la turbulence, et à l'énergie perdue par les particules lors de leur transfert au travers des passages dans les disques creux due aux frottements et au changement d'orientation de la vitesse des particules lors de ces transferts ou, pour la première zone, à l'énergie à acquérir par les particules injectées dans cette zone, dépendant de leur vitesse d'injection.At equilibrium, the energy transferred to the particles by the fluid passing through the fluidized bed is equal to the energy lost by the fluidized bed, due to friction and turbulence, and to the energy lost by the particles during their transfer through the passages in the hollow discs due to the friction and the change of orientation of the particle velocity during these transfers or, for the first zone, the energy to be acquired by the particles injected into this zone, dependent their injection speed.
Si 1/Cx est la résistance à la rotation du lit fluidifié due aux frottements et Kp.v.cosα est la vitesse de rotation des particules à la sortie des passages au travers des disques creux, ralentie d'un facteur Kp en raison du frottement et déviée d'un angle α dépendant de l'inclinaison des pas- sages, on obtient l'équation d'équilibre approximative suivante :If 1 / Cx is the resistance to the rotation of the fluidized bed due to the friction and Kp.v.cosα is the speed of rotation of the particles at the exit of the passages through the hollow discs, slowed down by a factor Kp because of the friction and deviated by an angle α depending on the inclination of the passes, the following approximate equilibrium equation is obtained:
Ff (vf2 -k2 V)/2 = x Vl g v/Cx+x Fp (v2 -Kp2 ∞sa2 v 2)/2 (11) ; ce qui donne : v = (-b + 4b2 + aχc)la où a=Ff.k2+Fp.X.(1-Kp2.cosα2) ; b=X.VI.g/Cx et c≈Ff.vF≈FP/Sf2.Ff (vf 2 -k 2 V) / 2 = x Vl gv / Cx + x Fp (v 2 -Kp 2 ∞sa 2 v 2 ) / 2 (11); which gives: v = (-b + 4b 2 + aχc) where a = Ff.k 2 + Fp.X. (1-Kp 2 .cosα 2 ); b = X.VI.g / Cx and c≈Ff.vF≈FP / Sf 2 .
Il faut toutefois remarquer que si la turbulence est faible, la vitesse de rotation des particules est plus faible à proximité des disques creux en raison de leur ralentissement provoqué par le frot- tement des disques creux et par les transferts de particules. Dans ce cas, l'épaisseur du lit fluidifié et le débit du fluide y sont légèrement plus grands pour y compenser la plus faible pression générée par la plus faible force centrifuge et ces différences de pression génèrent une circulation interne des particules, dirigée vers les disques creux le long de la paroi latérale du réacteur et dans le sens op- posé le long de la surface du lit fluidifié. Cette circulation interne, Fi, va réduire les différences de vitesses. Il est également possible, en injectant le fluide à plus grand vitesse à proximité des disques creux, d'y augmenter la vitesse de rotation des particules solides et donc la force centrifuge, ce qui réduit l'épaisseur du lit fluidifié à proximité des disques creux et donc aussi le risque d'entraînement de particules solides dans leurs ouvertures centrales.It should be noted, however, that if the turbulence is low, the rotational speed of the particles is lower near the hollow discs because of their slowing down caused by friction. hollow discs and particle transfer. In this case, the thickness of the fluidized bed and the flow rate of the fluid are slightly greater in order to compensate for the lower pressure generated by the lower centrifugal force and these pressure differences generate internal circulation of the particles, directed towards the disks. hollow along the side wall of the reactor and in the opposite direction along the surface of the fluidized bed. This internal circulation, Fi, will reduce the differences in speeds. It is also possible, by injecting the fluid at a higher speed near the hollow discs, to increase the rotational speed of the solid particles and thus the centrifugal force, which reduces the thickness of the fluidized bed near the hollow discs. and therefore also the risk of driving solid particles in their central openings.
Réacteur verticalVertical reactor
La figure 20 schématise la demi section d'une zone d'un réacteur vertical, afin de visualiser la circulation interne et son influence sur la surface du lit fluidifié. On y reconnaît la section (201 ) de la paroi latérale du réacteur, l'axe de symétrie cylindrique (202), les sections (203) des disques creux, le fluide (206) entrant par les tubes (204) dans les fentes d'injection (207), la section de la surface du lit fluidifié (209), et les passages (227) au travers des disques creux (203).FIG. 20 schematizes the half-section of a zone of a vertical reactor, in order to visualize the internal circulation and its influence on the surface of the fluidized bed. The section (201) of the side wall of the reactor, the cylindrical axis of symmetry (202), the sections (203) of the hollow discs, the fluid (206) entering the tubes (204) into the slots injection (207), the section of the surface of the fluidized bed (209), and the passages (227) through the hollow discs (203).
La zone considérée est divisée en une succession de tranches cylindriques superposées, de n=l, en bas, à n=N, au sommet de la zone, et de hauteur h, la hauteur de la zone étant H=N*h . Pour 3 tranches consécutives, on définit Rl', Rl et Rl" ; v', v et v", comme étant respectivement le rayon de la surface du lit fluidifié et la vitesse moyenne de rotation des particules, perpendiculaire au plan de la figure, dans les tranches n-1 , n et n+1.The zone considered is divided into a succession of superimposed cylindrical slices, from n = 1, down to n = N, at the top of the zone, and of height h, the height of the zone being H = N * h. For 3 consecutive slices, R1 ', R1 and R1 "; v', v and v" are defined as being respectively the radius of the surface of the fluidized bed and the average speed of rotation of the particles, perpendicular to the plane of the figure, in the n-1, n and n + 1 slices.
Soit R, le rayon du réacteur ; E=R-RI, l'épaisseur du lit fluidifié d'une tranche n ; dE'=E'- E=RI-RI' et dE"=E-E"=RI"-RI, l'augmentation de l'épaisseur du lit fluidifié entre ces tranches successives ; Vl = ττ.h.(R2-RI2) , le volume du lit fluidifié de la tranche n ; Ff=h.Ef.Nf.vf, le flux de fluide injecté dans la tranche n où Ef et Nf sont l'épaisseur et le nombre de fentes d'injection du fluide de la tranche n et vf sa vitesse d'injection, perpendiculaire au plan de la figure.Let R be the radius of the reactor; E = R-RI, the thickness of the fluidized bed of a slice n; dE '= E'- E = RI-RI' and dE "= EE" = RI "-RI, increasing the thickness of the fluidized bed between these successive slices; Vl = ττ.h. (R 2 -RI 2 ), the volume of the fluidized bed of the slice n; Ff = h.Ef.Nf.vf, the flow of fluid injected into the slice n where Ef and Nf are the thickness and the number of fluid injection slits n slice and vf its injection speed, perpendicular to the plane of the figure.
Si les vitesses moyennes de rotation des particules solides sont égales d'une tranche à l'autre, soit v"=v=v', la pression, Pb, le long du bord des tranches varient suivant la pression hydrostatique du lit fluidifié, et donc la différence de pression entre la tranche n et n-1 est de dPb'=Pb'- Pb=Dp.h, et l'augmentation de l'épaisseur nécessaire pour que la force centrifuge compense l'augmentation de la pression hydrostatique est d'environ : dE' ≡ h.R.g/v2, où g est la force de gravité. Dans ce cas, la section de la surface du lit fluidifié est celle représentée par les lignes en traits fins (209').If the average rotational speeds of the solid particles are equal from one slice to another, ie v "= v = v ', the pressure, Pb, along the edge of the slices varies according to the hydrostatic pressure of the fluidized bed, and therefore the pressure difference between slice n and n-1 is dPb '= Pb'- Pb = Dp.h, and the increase in the thickness necessary for the centrifugal force to compensate for the increase in hydrostatic pressure is of approximately: dE '≡ hRg / v 2 , where g is the force of gravity In this case, the section of the surface of the fluidized bed is that represented by the lines in fine lines (209').
Lorsque v">v>v', les différences de forces centrifuges entraînent entre les tranches succes- sives des différences supplémentaires de pressions, qui se répartissent entre leur bord latéral, qui est la paroi du réacteur et leur bord intérieur qui est la surface du lit fluidifié. Les différences supplémentaires de pressions le long du bord du réacteur, appelées différences de pressions dynamiques, sont approximativement dPb"=Pb-Pb"≡ -Dp.E.(v"2-v2)/2.R.g et dPb'=Pb'-Pb≡ -Dp.E.(v2-v'2)/2.R.g respectivement entre les tranches n+1 et n et entre les tranches n et n-1 et les différences supplé- mentaires de pressions le long de la surface du lit fluidifié entraînent des variations supplémentaires de son épaisseur, appelées différences d'épaisseur dynamiques, ε"=E.(v"2-v2)/2.v2, et ε'≡ E.(v2- M'2)I2.M'2. Ces différences d'épaisseurs diminuent la pente de la surface du lit fluidifié, dont la section devient (209), et, combinées avec les différences de pressions dynamiques, elles entraînent une circulation interne, Fi", entre la tranche n+1 et la tranche n, et Fi', entre la tranche n et la tranche n-1 , dirigée vers le bas le long de la paroi du réacteur et vers le haut le long de la surface du lit fluidifié.When v ">v> v ', the differences in centrifugal forces cause between the successive slices additional pressure differences, which are distributed between their lateral edge, which is the wall of the reactor, and their inner edge, which is the surface of the reactor. fluidized bed The additional differences in pressures along the reactor edge, called dynamic pressure differences, are approximately dPb "= Pb-Pb" ≡ -Dp.E. (v " 2 -v 2 ) /2.Rg and dPb '= Pb'-Pb≡-Dp.E. (v 2 -v' 2 ) /2.Rg respectively between the n + 1 and n slices and between the n and n-1 slices and the additional pressure differences along the surface of the fluidized bed cause additional variations of its thickness, called dynamic thickness differences, ε "= E (v" 2 -v 2 ) /2.v 2 , and ε'≡ E. (v 2 - M ' 2 ) I2.M' 2 . These differences in thickness decrease the slope of the surface of the fluidized bed, whose section becomes (209), and, combined with the differences in dynamic pressures, they cause an internal circulation, Fi ", between the n + 1 slice and the slice n, and Fi ', between the n-slice and the n-1 slice, directed downwardly along the reactor wall and upwardly along the surface of the fluidized bed.
Si Fi">Fi', la conservation des masses nécessite, dans la tranche n, une circulation interne radiale, dFi, allant du bord latéral vers le centre, telle que Fi'=Fi"+dFi. Cette circulation centripète augmente la pression et l'épaisseur de la tranche n d'une quantité dPx et dEx, et donc augmente la pente entre les tranches n-1 et n et la diminue entre les tranches n et n+1. Les différences d'épais- seurs et de pressions dynamiques deviennent respectivement ε"=dEx+E.(v"2-v2)/2.v2 ; ε'≡ - dEx+E.(v2-v'2)/2.v'2 ; dPb"≡ dPx-Dp.E.(v"2-v2)/2.R.g et dPb'≡ -dPx-Dp.E.(v2-v'2)/2.R.g.If Fi "> Fi ', the conservation of the masses requires, in the slice n, a radial internal circulation, dFi, from the lateral edge towards the center, such that Fi' = Fi" + dFi. This centripetal circulation increases the pressure and the thickness of the slice n by a quantity dPx and dEx, and thus increases the slope between slices n-1 and n and decreases it between slices n and n + 1. The differences in thicknesses and dynamic pressures become respectively ε "= dEx + E. (V" 2 -v 2 ) /2.v 2 ; ε'≡ - dEx + E. (v 2 -v ' 2 ) /2.v'2; dPb "≡ dPx-Dp.E. (v" 2 -v 2 ) /2.Rg and dPb'≡ -dPx-Dp.E. (v 2 -v ' 2 ) /2.Rg
Les écarts dynamiques de pressions et de pente maintiennent, accélèrent ou ralentissent la circulation interne qui dépend fortement de la turbulence qu'elle contribue à créer. Dans l'exemple schématisé sur la figure 20, la quantité et la vitesse d'injection du fluide par tranche est prévue pour accélérer rapidement la vitesse de rotation des particules dans le bas de la zone, soit v'<v<v". La circulation interne, Fi, y augmente rapidement et est dirigée vers le bas le long de la paroi latérale du réacteur et vers le haut le long de la surface du lit fluidifié et la pente hydrodynamique, (209), de la surface du lit fluidifié y est plus faible que la pente théorique (209').Dynamic differences in pressure and slope maintain, accelerate or slow down the internal circulation, which is highly dependent on the turbulence it helps to create. In the example shown schematically in FIG. 20, the quantity and the rate of injection of the fluid per slice is provided to accelerate rapidly the speed of rotation of the particles in the bottom of the zone, ie v '<v <v ". internal circulation, F 1, y rises rapidly and is directed downwardly along the reactor sidewall and upwardly along the surface of the fluidized bed and the hydrodynamic slope, (209), of the surface of the fluidized bed is lower than the theoretical slope (209 ').
L'injection du fluide est ensuite à vitesse réduite dans la partie médiane de la zone. La vi- tesse de rotation des particules solides s'y ralentit progressivement, soit v'>v>v", et la circulation interne, Fi, s'y ralentit et peut même s'inverser si cette partie est suffisamment haute. La pente hydrodynamique, (209), de la surface du lit fluidifié y est plus forte que la pente théorique (209'), si v=v'. Ceci permet de donner une plus forte pente à la surface du lit fluidifié dans les tranches médianes sans devoir augmenter la vitesse moyenne de rotation des particules. Au sommet de la zone, l'énergie transférée par le fluide est à nouveau augmentée afin d'y accélérer la vitesse moyenne de rotation des particules pour leur donner une énergie suffisante pour assurer leur transfert vers la zone supérieure, malgré la différence de pression au travers du passage (227), ce qui augmente à nouveau la circulation interne dans le même sens que dans la partie inférieure de la zone.The injection of the fluid is then at reduced speed in the middle part of the zone. The speed of rotation of the solid particles gradually slows down there, v '> v> v ", and the internal circulation, Fi, slows down there and can even be reversed if this part is sufficiently high. hydrodynamic, (209), of the surface of the fluidized bed is stronger than the theoretical slope (209 '), if v = v' This makes it possible to give a steeper slope to the surface of the fluidized bed in the middle slices without It is necessary to increase the average speed of rotation of the particles At the top of the zone, the energy transferred by the fluid is again increased in order to accelerate the average speed of rotation of the particles to give them sufficient energy to ensure their transfer to the the upper zone, despite the pressure difference across the passage (227), which again increases the internal circulation in the same direction as in the lower part of the zone.
L'augmentation ou la diminution de l'énergie de circulation interne d'une tranche à l'autre est égale à l'énergie reçue par l'écart dynamique de pente et de pression moins la perte d'énergie due à la turbulence et au frottement. Cette dernière estThe increase or decrease of the internal circulation energy from one slice to the other is equal to the energy received by the dynamic slope and pressure deviation minus the energy loss due to turbulence and friction. The latter is
La conservation d'énergie implique que l'énergie cinétique de Fi" est égale à l'énergie cinétique de Fi' moins les pertes d'énergie, dues à la turbulence et au frottement, plus l'énergie acquise au travers de la différence de pente dynamique le long de la surface du lit fluidifié ou perdue au tra- vers de la différence de pression dynamique le long du bord latéral. A l'équilibre, les pertes d'énergie doivent être compensées par un transfert d'énergie de rotation des particules solides, provenant elle-même d'un transfert d'énergie de rotation du fluide qui traverse le lit fluidifié.Energy conservation implies that the kinetic energy of Fi "is equal to the kinetic energy of Fi 'minus the energy losses, due to turbulence and friction, plus the energy acquired through the difference in energy. dynamic slope along the surface of the fluidized or lost bed across the dynamic pressure difference along the lateral edge At equilibrium, the energy losses must be compensated by a rotational energy transfer of the solid particles, itself originating from a rotational energy transfer of the fluid which passes through the fluidized bed.
Si Eci' et Eci" représentent l'énergie cinétique de circulation en surface ou le long des bords, et Ki est un coefficient d'efficience représentant la fraction d'énergie perdue dans la tranche n, on a l'équation de conservation d'énergie suivante: Eci"=(1-Ki).Eci'+Dp.(Fi'+dFi).E.(v"2-v2)/R.g. ; avec Eci'=Dp.Fi'3/S2 où S≡ττ.E.(R-E)/4=VI/4.h est la section moyenne traversée par Fi le long de la paroi du réacteur et de la surface du lit fluidifié telle que la vitesse moyenne de circulation interne, vi=Fi/S.If Eci 'and Eci "represent the kinetic energy of circulation at the surface or along the edges, and Ki is an efficiency coefficient representing the fraction of energy lost in the slice n, we have the conservation equation of following energy: Eci "= (1-Ki) .Eci '+ Dp. (Fi' + dFi) .E. (v" 2 -v 2 ) / Rg; with Eci '= Dp.Fi' 3 / S 2 where S≡ττ.E. (RE) /4=VI/4.h is the average cross-section through Fi along the reactor wall and the surface of the bed fluidized such as the average velocity of internal circulation, vi = Fi / S.
Si l'épaisseur du lit fluide est relativement faible, la circulation interne, Fi, augmente rapide- ment à proximité des parois et se stabilise ensuite. Lorsque dFi=O, l'équation de conservation d'énergie devient : Fi2/S2=vi2≡ (v"2-v2).E/R.Ki.If the thickness of the fluid bed is relatively small, the internal circulation, F1, increases rapidly near the walls and then stabilizes. When dFi = O, the conservation equation of energy becomes: Fi 2 / S 2 = vi 2 ≡ (v " 2 -v 2 ) .E / R.Ki.
La circulation interne, Fi, dont la somme est nulle, s'ajoute à la circulation, Fp, des particules passant d'une zone à l'autre par les passages (227) au travers des disques creux (203). Elles entraînent des transferts d'énergie de rotation des particules entre les différentes tranches, Et' et Et", réduisant ainsi les écarts entre leurs vitesses de rotation.The internal circulation, Fi, whose sum is zero, is added to the circulation, Fp, particles passing from one area to another through the passages (227) through the hollow discs (203). They cause rotational energy transfers of the particles between the different slices, Et 'and Et ", thus reducing the differences between their rotational speeds.
A l'équilibre, l'énergie, Ef, cédée par le fluide pour faire tourner les particules de la tranche qu'il traverse et l'énergie transférée, Et' et Et", provenant des particules venant des tranches adjacentes est égale à l'énergie de rotation perdue par le frottement et la turbulence, Ex, et les pertes d'énergie de circulation, 2.Ki.Eci' , soit : Ef+Et'+Et"=Ex+Ki.Eci'. On peut écrire en première approxi- mation: Ff.(vf2 -k2.v2)/X ≡ 2.Vl.g.v/Cx+Ki.Fi'.vi'2+(Fp + F'i).(v2 -v'2) + Fi".(v2 -v"2 ) (10") ; où k.v est la vitesse de rotation du fluide, proche de la vitesse moyenne de rotation des particules, à sa sortie du lit fluidifié; X=Dp/Df, est le rapport de la densité apparente des particules dans le lit fluidifié et la densité du fluide, 1/Cx est un coefficient de friction représentant la perte d'énergie de rotation due à la turbulence et à la friction dans la tranche considérée et où Fi' et Fi" sont pris en valeur absolue.At equilibrium, the energy, Ef, ceded by the fluid to rotate the particles of the slice it passes through and the transferred energy, Et 'and Et ", coming from particles coming from adjacent slices is equal to l 'rotational energy lost by friction and turbulence, Ex, and circulating energy losses, 2.Ki.Eci', ie: Ef + Et '+ Et "= Ex + Ki.Eci'. We can write in first approximation: Ff. (Vf 2 -k 2 .v 2 ) / X ≡ 2.Vl.gv / Cx + Ki.Fi'.vi ' 2 + (Fp + F'i). v 2 -v ' 2 ) + Fi ". (v 2 -v" 2 ) (10 "), where kv is the speed of rotation of the fluid, close to the average speed of rotation of the particles, at its exit from the fluidized bed X = Dp / Df, is the ratio of the apparent density of the particles in the fluidized bed and the density of the fluid, 1 / Cx is a coefficient of friction representing the rotational energy loss due to turbulence and friction in the considered slice and where Fi 'and Fi "are taken in absolute value.
Les vitesses vf", vf et vf d'injection du fluide, respectivement dans les tranches n+1 , n et n- 1 , dépendent de la différence de pression entre le distributeur et le bord intérieur du réacteur, qui varie d'une tranche à l'autre. Soit, en première approximation, pour de faibles variations de pression, le carré de la vitesse d'injection du fluide dans la tranche n est de : vP≡ vf2+2g.X.dh-2X.E.(v2-v'2)/R, si la pression d'alimentation est la même pour les tranches n et n-1. Elle augmente rapidement avec la hauteur de la tranche, sauf si on réduit la pression dans les tubes supérieurs (6) d'alimentation à l'aide de vannes de contrôles et/ou si on insère dans la partie supérieure des fentes d'injection des obstacles adéquats pour y réduire la vitesse du fluide.The fluid injection speeds vf ", vf and vf, respectively in the n + 1, n and n-1 slices, depend on the pressure difference between the distributor and the inside edge of the reactor, which varies by one slice. To the other, that is to say, as a first approximation, for small pressure variations, the square of the injection speed of the fluid in the slice n is: vP≡ vf 2 + 2g.X.dh-2X.E. (v 2 -v ' 2 ) / R, if the supply pressure is the same for slices n and n-1, it increases rapidly with slice height, unless the pressure in the upper tubes is reduced ( 6) by means of control valves and / or by inserting suitable obstacles in the upper part of the injection slits to reduce the speed of the fluid.
Le transfert des particules au travers des passages du disque inférieur nécessite, pour la tranche inférieure, le calcul de la vitesse de rotation des particules à la sortie du passage au travers du disque, vps =Kp.vpe, où Kp est le coefficient de ralentissement de vpe dû au frottement dans le passage et vpe est la vitesse d'entrée dans le passage, approximativement égale à la vitesse moyenne de rotation des particules de la tranche au sommet de la zone précédente, V.The transfer of the particles through the passages of the lower disk requires, for the lower slice, the calculation of the speed of rotation of the particles at the exit of the passage through the disk, vps = Kp.vpe, where Kp is the coefficient of slowing down of vpe due to the friction in the passage and vpe is the entry speed in the passage, approximately equal to the average speed of rotation of the particles of the wafer at the top of the previous zone, V.
Si Lp est la distance entre un passage et la paroi latérale du réacteur et Ed est l'épaisseur ou la hauteur du disque creux, la différence de pression, dPp, au travers de ce passage est approximativement : dPp≡ Dp.[( H+Ed) +Lp.(v2-v'2)/R.g], où v est la vitesse moyenne de rotation des particules à la base de la zone considérée. L'équation d'équilibre d'énergie au travers des passages est : Dp.(Kp2.vpe2-vps2)/2≡ dPp.g , ce qui permet d'estimer vps si la zone inférieure est semblable à la zone considérée. Ces différentes relations permettent d'estimer approximativement, tranches par tranches, par itérations successives, les ordres de grandeur des variables Fi, vp et El en fonction de Ff, pour une configuration et des coefficients déterminés, dans la mesure où la circulation des particules dans chaque tranche est relativement homogène. Des calculs numériques plus complexe et la simu- lation dans des unités pilotes est toutefois nécessaire pour obtenir des résultats plus précis.If Lp is the distance between a passage and the side wall of the reactor and Ed is the thickness or height of the hollow disk, the pressure difference, dPp, through this passage is approximately: dPp≡Dp. [(H + Ed) + Lp. (V 2 -v ' 2 ) / Rg], where v is the average speed of rotation of the particles at the base of the zone considered. The equilibrium equation of energy across the passages is: Dp. (Kp 2 .vpe 2 -vps 2 ) / 2≡ dPp.g, which allows to estimate vps if the lower zone is similar to the zone considered. These different relationships make it possible to approximately estimate, by slices, by successive iterations, the orders of magnitude of the variables Fi, vp and El as a function of Ff, for a given configuration and coefficients, insofar as the circulation of the particles in each slice is relatively homogeneous. However, more complex numerical calculations and simulation in pilot units are required to obtain more accurate results.
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 déshydro- génation ou d'autres transformations catalytiques de fluides ou mélanges de fluides traversant un lit fluidifié. C'est pourquoi, dans un mode de réalisation, la présente invention se rapporte à un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides 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 flui- des, en couches successives, dans une chambre circulaire de réaction, et de les évacuer centra- lement par une cheminée centrale traversant ou pénétrant dans la dite chambre circulaire, suivant la présente invention, à un débit et une pression d'injection entraînant les dites particules solides à une vitesse moyenne de rotation engendrant une force centrifuge au moins trois fois supérieure à la force de gravité. Dans un mode de réalisation préféré, la présente invention concerne un procé- dé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitement de particules solides 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 l'étape qui consiste à recycler le ou les dits fluides. Dans un autre mode de réalisation préféré, la présente invention concerne un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides 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 l'étape qui consiste à recycler les dites particules solides. Dans encore un autre mode de réalisation préféré, la présente invention se rapporte également à un procédé de polymérisation catalytique, d'imprégnation, d'enrobage ou autres traitements de particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consiste à pulvériser un liquide en fines gouttelettes sur les dites particules solides et à faire réagir chimiquement le dit liquide imprégnant ou entourant les dites particules avec le ou les dits fluides gazeux traversant le dit lit fluidifié rotatif.The device of the present invention can be applied to industrial processes of catalytic polymerization, drying, impregnation, coating, roasting or other treatments of solid particles suspended in a fluidized bed or cracked, dehydrated - Generation or other catalytic transformations of fluids or fluid mixtures passing through a fluidized bed. Therefore, in one embodiment, the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic transformation of fluids passing through said rotary fluidized bed characterized in that it comprises the steps of injecting one or more fluids, in successive layers, into a circular reaction chamber, and evacuating them centrally through a central chimney passing through or into said chamber circular, according to the present invention, a flow and injection pressure causing said solid particles at a mean speed of rotation generating a centrifugal force at least three times greater than the force of gravity. In a preferred embodiment, the present invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatment of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic conversion of fluids passing through said rotary fluidized bed, characterized in that that it includes the step of recycling the said fluid or fluids. In another preferred embodiment, the present invention relates to a method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in a rotating fluidized bed or catalytic conversion of fluids passing through said rotating fluidized bed, characterized in that it comprises the step of recycling said solid particles. In yet another preferred embodiment, the present invention also relates to a process for catalytic polymerization, impregnation, coating or other treatments of solid particles in suspension in a rotating fluidized bed, characterized in that it comprises the steps of spraying a liquid into fine droplets on said solid particles and chemically reacting said liquid impregnating or surrounding said particles with said one or more gaseous fluids passing through said rotating fluidized bed.
Plus en particulier, la présente invention se rapporte à un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique horizontal, comprenant de préférence une succession de chambres cylindriques reliées suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la racine carrée du produit du diamètre du réacteur et de g qui est l'accélération due à la pesanteur. Dans un autre mode de réalisation, la présente invention se rapporte également à un procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réac- teur cylindrique vertical, comprenant de préférence une succession de chambres cylindriques reliées suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit générant dans le dit lit fluidifié rotatif une force centrifuge supérieure à la pesanteur, les dites particules solides étant transférées d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers le bas du dit réacteur. Dans un autre mode de réalisation, la procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical, comprenant de préférence une succession de chambres cylindriques reliées suivant la présente invention, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la vitesse qu'elles peuvent acquérir en tombant du sommet à la base des dites chambres cylindriques et leur permettant de passer d'une dite chambre cylindrique inférieure à la dite chambre cylindrique supérieure par au moins un passage aménagé dans le dit disque creux les séparant et orienté dans le sens faisant monter les dites particules solides.More particularly, the present invention relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a horizontal cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate giving said solid particles a higher average speed of rotation at the square root of the product of the reactor diameter and g which is the acceleration due to gravity. In another embodiment, the present invention also relates to a process for the catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic conversion of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a rate and flow rate generating in said bed rotary fluidified a centrifugal force greater than gravity, said solid particles being transferred from one said cylindrical chamber to the other downward of said reactor. In another embodiment, the method of catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, is characterized in that it comprises the steps which comprises injecting into a vertical cylindrical reactor, preferably comprising a succession of connected cylindrical chambers according to the present invention, a fluid or mixture of fluids at a speed and a flow rate giving said solid particles an average rotational speed greater than the speed they can acquire by falling from the top to the base of said cylindrical chambers and allowing them to pass from said lower cylindrical chamber to said upper cylindrical chamber by at least one passage in said hollow disk separating them and oriented in the sense of raising said ground particles ideas.
La présente invention se rapporte également à un procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un tube ou une colonne de transfert, suivant l'invention, un fluide régénérant les catalyseurs contenus dans les dites particules solides recyclées dans le dit réacteur. De préférence, le dit procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, est caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un tube ou une colonne de transfert suivant l'invention, un fluide purgeant les dites particules solides recyclées dans le dit réacteur des fluides indésirables qui sont entraînés par les dites particules solides.The present invention also relates to a process for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids flowing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a tube or a transfer column, according to the invention, a fluid regenerating the catalysts contained in said solid particles recycled in said reactor. Preferably, said method for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, is characterized in that it comprises the steps of injecting into a tube or a transfer column according to the invention, a fluid purging said solid particles recycled in said reactor undesirable fluids that are driven by said solid particles.
Dans un autre mode de réalisation, l'invention prévoit un procédé de polymérisation cataly- tique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à recycler dans au moins deux ensembles de successions de chambres cylindriques suivant l'invention, des dits fluides ou mélange de fluides, évacués de manière séparée des dits ensembles, contenant des fluides actifs de compositions différentes d'un ensemble à l'autre, pour produire des polymères bi ou multimodaux. Selon un autre mode de réalisation, l'invention prévoit un procédé de polymérisation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à pulvériser de fines gouttelettes d'un comonomère sur la surface du dit lit fluidifié rotatif d'au moins une dite chambre cylindrique par un injecteur suivant l'invention. Dans un autre mode de réalisation préféré, l'invention se rapporte à un procédé de polymé- risation catalytique de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à pulvériser sur la surface du dit lit fluidifié d'au moins une dite chambre cylindrique par un injecteur suivant l'invention, un liquide servant au refroidissement des dites particules solides.In another embodiment, the invention provides a process for the catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of recycling in at least two sets of successions of cylindrical chambers according to the invention, said fluids or mixture of fluids, separately evacuated from said sets, containing active fluids of different compositions from one set to another, to produce bi or multimodal polymers. According to another embodiment, the invention provides a process for catalytic polymerization of solid particles suspended in rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of spraying fine droplets of a comonomer on the surface said rotating fluidized bed of at least one said cylindrical chamber by an injector according to the invention. In another preferred embodiment, the invention relates to a polymer process catalytic conversion of solid particles suspended in rotary fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of spraying on the surface of said fluidized bed of at least one said cylindrical chamber by an injector according to the invention, a liquid for cooling said solid particles.
Un dispositif suivant la présente invention peut être avantageusement utilisé dans divers procédés. C'est pourquoi, la présente invention comprend également l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de polymérisation. Par exemple, la présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de polymérisation de particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif. Dans un mode de réalisation préféré, la présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de polymérisation, caractérisé en ce que au moins un des dits fluides contient des alpha oléfines.A device according to the present invention can be advantageously used in various methods. Therefore, the present invention also includes the use of a device described in the present invention in a polymerization process. For example, the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a process for the polymerization of solid particles suspended in a rotating fluidized bed. In a preferred embodiment, the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a polymerization process, characterized in that at least one of said fluids contains alpha olefins.
La présente invention peut aussi comprendre l'utilisation d'un dispositif décrit dans la pré- sente invention 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. Dans un mode de réalisation préféré, la présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de transformation catalytique, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient des oléfines, par exemple des oléfines légères, et que la dite trans- formation catalytique implique le changement de la distribution des poids moléculaires des dites oléfines, par exemple des dites oléfines légères. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, la présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de transformation catalytique, caractérisé en ce que le dit fluide ou mélange de fluides contient de l'éthylbenzène et que la dite transformation catalytique implique sa déshy- drogénation pour le transformer en styrène. Dans un autre mode de réalisation particulièrement préféré, la présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de transformation catalytique, caractérisé en ce que les dites particules solides contiennent des composants qui peuvent réagir avec l'hydrogène provenant de la dite déshy- drogénation, 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.The present invention may also include the use of a device described in the present invention in a process for the catalytic conversion of a fluid or fluid mixture passing through a rotating fluidized bed whose solid particles are catalysts. In a preferred embodiment, the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said fluid or mixture of fluids contains olefins, for example light olefins. and that said catalytic conversion involves changing the molecular weight distribution of said olefins, for example, light olefins. In a particularly preferred embodiment, the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said fluid or mixture of fluids contains ethylbenzene and that the This catalytic transformation involves its dehydrogenation to turn it into styrene. In another particularly preferred embodiment, the present invention relates to the use of a device described in the present invention in a catalytic conversion process, characterized in that said solid particles contain components that can react with hydrogen from said dehydrogenation, to reduce its concentration in said fluid or fluid mixture, said components being regenerable outside of said circular reaction chamber.
En outre, la présente invention concerne aussi l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de séchage ou d'extraction de composants volatils des dites particules solides. Dans un mode de réalisation préféré, l'invention concerne l'utilisation du dispositif décrit dans la présente invention, est en particulier caractérisé en ce qu'au moins un des dits disques creux permet le passage d'un injecteur capable de pulvériser de fines gouttelettes d'un fluide secondaire sur la surface d'au moins un dit lit fluidifié rotatif d'au moins une des dites chambres cylindriques, au moins un des autres dits fluides étant gazeux dans un procédé d'imprégnation des dites particules solides par le dit fluide secondaire. La présente invention prévoit aussi l'utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé d'imprégnation ou d'enrobage des dites particules solides. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré, présente invention se rapporte à utilisation d'un dispositif décrit dans la présente invention dans un procédé de séchage, d'extraction, d'imprégnation ou d'enrobage, caractérisé en ce que les dites particules solides sont des grains, de la poudre ou autres fragments d'origine agricole.In addition, the present invention also relates to the use of a device described in the present invention in a method for drying or extracting volatile components of said solid particles. In a preferred embodiment, the invention relates to the use of the device described in the present invention, is particularly characterized in that at least one of said hollow disc allows the passage of an injector capable of spraying fine droplets a secondary fluid on the surface of at least one said rotating fluidized bed of at least one of said cylindrical chambers, at least one of said other fluids being gaseous in a process for impregnating said solid particles with said fluid secondary. The present invention also provides the use of a device described in the present invention in a process for impregnating or coating said solid particles. In a particularly preferred embodiment, The present invention relates to the use of a device described in the present invention in a drying, extraction, impregnation or coating process, characterized in that the said solid particles are grains, powder or other fragments of agricultural origin.
Un dispositif suivant la présente invention peut donc s'adapter à différents schémas, suivant différents procédés. Ci-dessous, quelques exemples de procédés sont illustrés dans lesquelles un dispositif suivant l'invention peut être appliqué. Afin de donner des ordres de grandeurs, ces différents procédés peuvent être illustrés par des exemples chiffrés. Les formules mathématiques mentionnées dans ces exemples se rapportent aux équations susmentionnées. Cependant, les vitesses de rotation des particules dépendant d'un ensemble de facteurs tels que la turbulence et la viscosité du lit fluidifié, qui dépendent de la nature des particules solides et de l'aérodynamisme à l'intérieur des chambres cylindriques, les exemples qui suivent ne sont donnés qu'à titre indicatif.A device according to the present invention can therefore adapt to different schemes, according to different methods. Below, some examples of methods are illustrated in which a device according to the invention can be applied. In order to give orders of magnitude, these different methods can be illustrated by numerical examples. The mathematical formulas mentioned in these examples relate to the aforementioned equations. However, the rotational speeds of the particles depending on a set of factors such as turbulence and viscosity of the fluidized bed, which depend on the nature of the solid particles and the aerodynamics inside the cylindrical chambers, the examples which are given for information only.
Exemples EXEMPLE 1 : CONVERSION D'ESSENCES DE CRACKING EN OLEFINES LEGERES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLES EXAMPLE 1 CONVERSION OF CRACKING SPECIES TO LIGHT OLEFINS USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
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 tempéra- ture 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 6000C), 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.The cylindrical reaction chamber illustrated in FIG. 8 may have, for information only, 1 m in diameter, 4.5 m in length and 0.23 m in thickness (width), which gives it a volume of approximately 2.5 m 3 . The fluid (100), consisting of preheated cracking gasolines at a high temperature, a specific gravity, at the injection temperature and pressure, of about 5 kg / m 3 , is injected at high speed. (for example 200 to 300 m / s, give a potential pressure of 100 to 200 000 Pa) in the ejector (105) to be superheated at the desired temperature (more than 600 0 C), at the same time as the recycled fluid that it drives into the furnace (102) and then into the reaction chamber, where they are injected, for example, at a speed of 60 m / s through 17 injection slits of 0.005 m thickness, giving a flow rate of about 23 m 3 / s, or 400 tons per hour. (This high flow requires a central stack passing through the reaction chamber to be able to evacuate the fluid on both sides and the reactor can be horizontal or vertical.) If the amount of fluid that is recycled is about 50%, the flow of Cracking gasoline supply is about 200 tons per hour and its average residence time in the reaction chamber is about two-tenths of a second.
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.If Cc * Kf * M / m * Ke ≈ 30, which gives X ≈ 0.7, the catalyst powder, which is fed by the tube (16) is driven by the fluid at an average rotation speed, Vp, of about 13 m / s, giving a centrifugal force of 35 times the gravity, generating a pressure on the cylindrical wall of about 30 000 Pa and allowing the fluid to pass through the fluidized bed at a speed of more than 2 m / s . The catalyst powder is discharged through the tube (19) and can be easily recycled after regeneration, with a cycle time ranging from a few minutes to many hours.
EXEMPLE 2 : SECHAGE DE GRAINS AGRICOLES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTION 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).EXAMPLE 2 DRYING OF AGRICULTURAL GRAINS USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION The drying of grains of agricultural origin can be done according to the diagram of FIG. reaction chamber or drying chamber may have the same dimensions as those of the example above. In this case, the fresh air (112) is introduced through the tube (8.1), possibly through a moisture condenser (113), to pass through the end of the reaction chamber located on the outlet side. grains (19) to heat them by cooling them and completing their drying. This air (11.1) is then sucked by the compressor or centrifugal fan (108.1) through the pipe (10.1) and recycled to the reactor via the pipe (8.2) after being further heated in the heater (102). After having been recycled several times, this air (11.2) is sucked by the compressor or centrifugal fan (108.2) through the pipe (10.2) and recycled into the reactor via the pipe (8.3) after having been reheated by the heater ( 102). After being recycled again a few times, this moisture-laden and grain-cooled air, which is fed through the pipe (16) and has been reheated, is discharged at (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 deSince the air is sucked by the compressors or fans, the pressure in the reactor is lower than the atmospheric pressure, which is favorable for drying and mechanical means can easily transfer the dried grains for storage at atmospheric pressure. The air can be injected into the drying chamber at the same rate of 23 m 3 / s of the above example, or about 100 tons per hour. If it is recycled 5 to 10 times, this gives a quantity of fresh air from
10 à 20 tonnes par heure et un temps de contact avec les grains d'environ 5 à 10 fois 0,1 seconde.10 to 20 tons per hour and a grain contact time of about 5 to 10 times 0.1 seconds.
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.The quantity of grains in the drying chamber can be about 500 kg, which gives an average residence time of 90 seconds for the drying of 20 tons per hour, which may be sufficient given the high speed and the low air pressure and the possibility of working at higher temperatures thanks to the short residence time and the cooling of the grains before leaving the reactor.
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.This assembly can be made compact and easily transportable, which shows the advantage of being able to pass through a dense fluidized bed by a very large amount of fluid at high speed through the centrifugal force.
EXEMPLE 3 : COPOLYMERISATION DΕTHYLENE ET DOCTENE EN PHASE GAZEUSE UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 3: COPOLYMERIZATION OF METHYLENE AND GAS-PHASE DOCTENES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
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 700C. 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.The copolymerization of ethylene and octene is possible in the gas phase only if the pressure in the reactor is low, at most a few times the atmospheric pressure, since the partial pressure of the octene is limited to about 0, 2 atmospheres at 70 ° C. At these pressures, the amount of calories produced by these highly exothermic reactions can be removed only by using little active catalysts or by diluting the active gas mixture with an inactive gas to slow down the rate of reaction, which increases the cost of the installation, or by passing through the fluidized bed by such a quantity of gas that it requires a rotating fluidized bed, for example according to the diagram described in FIG.
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 cataly- seurs 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.The octene can be sprayed into fine droplets (120) in the reaction chamber through the tube (121) which passes through the central stack and / or fed in the gaseous form together with the fresh ethylene (119) and the fluid recycled by one or more of the tubes of (8.1) to (8.4). As an indication, the cylindrical reaction chamber may, for example, have a diameter of 1.6 m; 10 m long and 0.32 m thick, comprising 29 injection slots 0.005 m thick, allowing the injection of approximately 50 m 3 / s of active fluids, if the injection speed of fluid is 35 m / s. If the pressure is about 3 times the atmospheric pressure, which allows a concentration of about 20% by weight of octene, the flow of recycled active fluids is about 700 tons per hour, which allows to evacuate the polymerization heat of about 10 to 20 tons per hour of polymer. The amount of polymer in the reaction chamber having a volume of about 12 m 3 is about 3 tons, giving a residence time of the polymer particles in the reaction chamber of 10 to 15 minutes, allows the use of very active catalysts. The rotational speed of the polymer particles can be about 11 m / s, which gives a centrifugal force of about 16 times the gravity, which allows to pass through the fluidized bed with a radial velocity of more than 1.5 m / s in about 0.2 seconds.
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.This reactor can be put in series, for example following another reactor that can work at much higher pressures without comonomer or with lighter comonomers, in order to obtain multimodal polymers. It also makes it possible to progressively vary the composition and / or the temperature of the fluid passing through the rotating fluidized bed.
EXEMPLE 4 : IMPREGNATION OU ENROBAGE DE PARTICULES SOUDES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTION 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'im- prégnation 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.EXAMPLE 4: IMPREGNATION OR COATING OF WELD PARTICLES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION The diagram of FIG. 10 can also be used for the impregnation or coating of solid particles. The impregnating or coating fluid may be sprayed as fine droplets (120) into the portion of the reaction chamber which is located on the solid particle supply side by the tube (16). These particles are then dried in the successive annular sections of the circular reaction chamber and the components used for impregnation or coating of the solid particles can even be fired, if the temperature of the recycled fluid is sufficiently high and the particles solids can be recycled by a suitable device, if it is necessary to apply several layers of coating.
EXEMPLE 5 : PROCEDE DE POLYMERISATION CATALYTIQUE DE PARTICULES SOLIDES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 5: CATALYTIC POLYMERIZATION PROCESS OF SOLID PARTICLES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
La Figure 17 illustre un schéma simplifié, semblable à la figure 11, légèrement modifié afin de permettre la co-polymérisation bimodale ou multimodale, de particules solides, servant de catalyseur, en suspension dans des fluides ou mélanges de fluides actifs, contenant le monomère et le ou les comonomère, comme par exemple, la copolymérisation catalytique bimodale de l'éthylène avec de l'hexène.Figure 17 illustrates a simplified diagram, similar to Figure 11, slightly modified to allow for bimodal or multimodal co-polymerization of solid particles as a catalyst, suspended in fluids or mixtures of active fluids, containing the monomer and the comonomer (s), such as, for example, the bimodal catalytic copolymerization of ethylene with hexene.
On y reconnaît le réacteur (201), son axe de symétrie cylindrique (202), les sections creuses des disques creux (203) séparant le réacteur en deux ensembles de deux chambres cylindriques successives, de Z1 à Z2 et de Z3 à Z4, les tubes d'alimentation (206), avec leurs vannes de contrôle (222), la section des injecteurs (207), les sections (209) des surfaces des lits fluidifiés, les tubes d'entrées (211) des disques creux et les tubes de sorties (216). II y a deux ensembles de distributeurs indépendants, (205) et (205.1), deux ensembles de collecteurs, (217) et (217.1), reliés entre eux par un tube (245) pour l'équilibrage des pressions dans les deux ensembles de chambres cylindriques, deux compresseurs, (218) et (218.1), avec leurs unités de traitement des fluides, symbolisées par les échangeurs de température, (219) et (219.1), et les cyclones (221) et (221.1) et le disque creux, séparant la chambre Z2 de la chambre Z3, est divisé par une cloison de séparation (260) empêchant le mélange des fluides provenant de ces deux chambres afin de permettre de recycler séparément les fluides circulant dans chacun des ensembles de chambres cylindriques, de Z1 à Z2 et de Z3 à Z4. Le nombre d'ensembles de chambres cylindriques et le nombre de chambres cylindriques par ensemble peut varier. Il dépend de la taille du réacteur et des objectifs de polymérisation.The reactor (201), its cylindrical axis of symmetry (202), the hollow sections of the hollow discs (203) separating the reactor into two sets of two successive cylindrical chambers from Z1 to Z2 and Z3 to Z4 are recognized therein. supply tubes (206), with their control valves (222), the injector section (207), the sections (209) of the surfaces of the fluidized beds, the inlet tubes (211) of the hollow disks and the tubes of outputs (216). There are two sets of independent distributors, (205) and (205.1), two sets of manifolds, (217) and (217.1), interconnected by a tube (245) for balancing the pressures in the two sets of cylindrical chambers, two compressors, (218) and (218.1), with their fluid handling units, symbolized by the heat exchangers, (219) and (219.1), and the cyclones (221) and (221.1) and the disk hollow, separating the chamber Z2 from the chamber Z3, is divided by a partition wall (260) preventing the mixing of the fluids from these two chambers so as to enable the fluids circulating in each of the sets of cylindrical chambers, Z1, to be recycled separately. at Z2 and from Z3 to Z4. The number of cylindrical chamber assemblies and the number of cylindrical chambers per set may vary. It depends on the size of the reactor and the polymerization objectives.
Les particules de polymère, symbolisées par les points noirs, sortant du sommet du réacteur par le tube (230) sont introduites dans un tube de recyclage qui peut être une colonne de purification, (261 ), traversée par le fluide injecté en (204.1), fluidifiant les particules de polymère qui forment un lit fluidifié de surface (262), le fluide s'échappant en (266) en passant par le séparateur de parti- cules (267) pour être recyclé par le compresseur (218). Les particules de polymère sont ensuite recyclées par le tube (226) au bas du réacteur. Après avoir parcouru un certain nombre de cycles, elles (229) sont évacuées par des tubes (230.1), pouvant être disposés le long des parois latérales des différentes chambres cylindriques.The polymer particles, symbolized by the black dots, emerging from the top of the reactor through the tube (230) are introduced into a recycling tube which may be a purification column (261), through which the fluid injected in (204.1) passes. fluidising the polymer particles which form a surface fluidized bed (262), the fluid escaping at (266) through the particle separator (267) for recycle by the compressor (218). The polymer particles are then recycled through the tube (226) to the bottom of the reactor. After having traversed a certain number of cycles, they (229) are evacuated by tubes (230.1), which can be arranged along the side walls of the various cylindrical chambers.
L'alimentation en monomère frais, comme de l'éthylène, peut être introduite : en partie en (204.1), au bas de la colonne de purification et être recyclé dans la partie supérieure du réacteur après avoir purgé les particules de polymère du co-monomère excédentaire, comme de l'hexène, qu'elles contiennent ; en partie en (204.2), pour faciliter le recyclage des particules de polymère, bien que la pression hydrostatique du lit fluidifié de la colonne (261), déterminée par le niveau d'équilibre de sa surface (262), peut suffire et en partie dans le tube (245) d'équilibrage des pres- sions, pour empêcher que l'équilibrage des pressions entre l'ensemble supérieur et l'ensemble inférieur des chambres cylindriques occasionne des transferts indésirables de fluides entre ces ensembles.The feed of fresh monomer, such as ethylene, can be introduced: partly (204.1), at the bottom of the purification column and be recycled to the upper part of the reactor after purging the polymer particles of the copolymer. excess monomer, like hexene, which they contain; partly in (204.2), to facilitate the recycling of the polymer particles, although the hydrostatic pressure of the fluidized bed of the column (261), determined by the equilibrium level of its surface (262), may be sufficient and partly in the pressure balancing tube (245) to prevent pressure equalization between the upper and lower cylindrical chambers from causing undesirable transfers of fluids between these sets.
Le co-monomère (263), comme de l'hexène, peut être pulvérisé en fines gouttelettes sur la surface des lits fluidifiés d'une ou plusieurs chambres cylindriques supérieures par des injecteurs (264), qui passent par les disques creux et le catalyseur peut être introduit par un dispositif adéquat (265) dans une des chambres cylindriques. D'autres composants actifs, comme de l'hydrogène, et d'autres monomère peuvent être introduits dans un des circuits de recyclage, et leur excédent peut être éliminé dans l'autre circuit de recyclage, par exemple par absorption dans des absorbeurs ré- générables. Si nécessaire, des fluides de refroidissement additionnel, non actifs, comme du propane ou de l'isobutane, peuvent être pulvérisé en fines gouttelettes sur les lits fluidifiés de la même manière que le comonomère.The co-monomer (263), such as hexene, can be sprayed into fine droplets on the surface of the fluidized beds of one or more upper cylindrical chambers by injectors (264), which pass through the hollow discs and the catalyst can be introduced by a suitable device (265) into one of the cylindrical chambers. Other active components, such as hydrogen, and other monomers can be introduced into one of the recycle circuits, and their excess can be removed in the other recycle circuit, for example by absorption in recirculating absorbers. generable. If necessary, additional non-active cooling fluids, such as propane or isobutane, may be sprayed into fine droplets on the fluidized beds in the same manner as the comonomer.
Ce schéma permet de limiter les transferts indésirables de fluides d'un ensemble vers l'autre, aux fluides non éliminés par la colonne de purification (241) et aux fluides accompagnant les particules de polymère dans le ou les passages (227) qui relient les chambres cylindriques Z2 et Z3, et dont la taille peut être limitée en fonction des objectifs de polymérisation. Les accessoires de contrôles, de purifications, etc.... y compris la possibilité de refroidir les disques creux, la colonne de purification et autres surfaces disposées à l'intérieur des chambres, ne sont pas décrits. Ils peuvent être définis en fonction des objectifs de polymérisation par les personnes maîtrisant les procédés de polymérisation en lit fluidifié.This scheme makes it possible to limit the unwanted transfers of fluids from one assembly to the other, to the fluids not eliminated by the purification column (241) and to the fluids accompanying the polymer particles in the passage or passages (227) which connect the cylindrical chambers Z2 and Z3, and whose size can be limited according to the polymerization objectives. The accessories of controls, purifications, etc., including the possibility of cooling the hollow discs, the purification column and other surfaces arranged inside the chambers, are not described. They can be defined according to the polymerization objectives by the people controlling the fluidized bed polymerization processes.
EXEMPLE 6 : PROCEDE DE TRANSFORMATION CATALYTIQUE DE FLUIDES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 6 Process for the Catalytic Transformation of Fluid Using a Device Following the Invention
La figure 18 illustre un schéma simplifié, semblable à celui de la figure 17, légèrement modifié afin de permettre la transformation catalytique d'un fluide ou mélange de fluides, dans un lit fluidifié rotatif contenant des particules catalytiques solides, comme par exemple, le craquage catalytique d'oléfines légères.FIG. 18 illustrates a simplified diagram, similar to that of FIG. 17, slightly modified in order to allow the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids, in a rotating fluidized bed containing solid catalytic particles, for example, cracking. catalytic light olefins.
Dans ce schéma, le fluide à transformer, (204), est injecté, préchauffé si nécessaire, dans le ou les distributeurs (205) qui alimentent l'ensemble de chambres cylindriques inférieures, Z1 et Z2. Il est évacué de ces chambres par le ou les collecteurs (217), pour être réchauffé dans le réchauffeur (219), et être recyclé par le ou les distributeurs (205.1) dans l'ensemble de chambres cylindriques supérieures, Z3 et Z4, d'où il est aspiré, au travers du ou des collecteurs (217.1 ) par un compresseur unique (218), pour être transféré en (220) vers des unités adéquates de traitement.In this scheme, the fluid to be converted (204) is injected, preheated if necessary, into the distributor (s) (205) which feeds the set of lower cylindrical chambers, Z1 and Z2. It is evacuated from these chambers by the collector (s) (217), to be reheated in the heater (219), and recycled by the distributor (s) (205.1) into the set of upper cylindrical chambers, Z3 and Z4, d. where it is sucked through the collector (s) (217.1) by a single compressor (218) to be transferred (220) to suitable processing units.
La poudre de catalyseur frais ou recyclé est alimentée dans la chambre cylindrique Z1 du bas du réacteur par le tube (226) et remonte lentement d'une chambre à l'autre, jusqu'au sommet du réacteur d'où elle est évacuée par les tubes (230), vers une colonne de régénération (261). Un fluide de régénération, (204.1), par exemple un mélange d'air et de vapeur d'eau, fluidifie la poudre de catalyseur dans le régénérateur, tout en le régénérant. Il est évacué, en (266), au travers d'un séparateur de particules (267). Le niveau d'équilibre de la surface (262) du lit fluidifié de la colonne (261) est celui qui donne une pression hydrostatique suffisante pour permettre le recyclage de la poudre de catalyseur régénéré au débit souhaité. Ce recyclage peut être facilité par l'injection d'un fluide d'entraînement, (204.2), comme de la vapeur d'eau.The fresh or recycled catalyst powder is fed into the cylindrical chamber Z1 of the bottom of the reactor through the tube (226) and slowly rises from one chamber to the other, to the top of the reactor where it is evacuated by the tubes (230) to a regeneration column (261). A regeneration fluid (204.1), for example a mixture of air and water vapor, fluidifies the catalyst powder in the regenerator, while regenerating it. It is evacuated in (266) through a particle separator (267). The equilibrium level of the surface (262) of the fluidized bed of the column (261) is that which gives a hydrostatic pressure sufficient to allow the regenerated catalyst powder to be recycled to the desired flow rate. This recycling can be facilitated by the injection of a driving fluid, (204.2), such as water vapor.
L'alimentation en série des deux ensembles de chambres cylindriques entraîne une différence de pression significative entre la chambre Z2 et la chambre Z3, ce qui va accélérer les particules catalytiques et le fluide qui les accompagne dans le passage (227) qui les relie. Ceci nécessite de réduire les dimensions de ce passage, qui peut être localisé à la distance de la paroi latérale correspondant à l'épaisseur désirée du lit fluidifié ou qui peut être contrôlé par une vanne de contrôle de débit asservie à des détecteurs de niveau du lit fluidifié de la chambre cylindrique Z2.The series supply of the two sets of cylindrical chambers causes a significant pressure difference between the chamber Z2 and the chamber Z3, which will accelerate the catalyst particles and the fluid that accompanies them in the passage (227) connecting them. This requires reducing the dimensions of this passage, which can be located at the distance from the side wall corresponding to the desired thickness of the fluidized bed or which can be controlled by a flow control valve controlled by bed level detectors. fluidized the cylindrical chamber Z2.
Si le rapport entre la densité du lit fluidifié et du fluide est très élevé, il faut non seulement un débit de fluide très élevé, mais aussi une vitesse d'injection élevée, il est souhaitable d'utiliser un dispositif adéquat de transfert d'énergie et de quantité de mouvement du fluide vers les particules catalytiques, avant que le fluide ait perdu une partie substantielle de sa vitesse en raison de son expansion dans l'espace ouvert des chambres cylindriques.If the ratio between the density of the fluidized bed and the fluid is very high, it is necessary not only a very high fluid flow, but also a high injection speed, it is desirable to use a suitable energy transfer device and amount of fluid movement to the catalytic particles, before the fluid has lost a substantial portion of its velocity due to its expansion in the open space of the cylindrical chambers.
Le nombre de chambres et d'ensembles peut varier. Les accessoires de contrôles, de purifications, etc.... ne sont pas décrits. Ils peuvent être définis en fonction des objectifs, par les person- nés maîtrisant les procédés de transformation catalytique en lit fluidifié. Dans ce schéma le fluide sortant, venant de l'ensemble supérieur de chambres cylindriques est à plus basse pression, ce qui est généralement favorable à la transformation du fluide, mais il est en contact avec le catalyseur qui doit être régénéré, ce qui est défavorable et nécessite des temps de cycles entre deux régénérations plus courts. Ceci peut être évité en ajoutant un deuxième compresseur avant le réchauffeur (219) pour égaliser les pressions dans les deux ensembles de chambres cylindriques, ce qui permet d'inverser la circulation du fluide, c'est à dire d'alimenter le fluide à transformer dans l'ensemble supérieur et de retirer le fluide transformé de l'ensemble inférieur.The number of rooms and sets may vary. The accessories of controls, purifications, etc .... are not described. They can be defined according to the objectives, by those who master fluidized bed catalytic transformation processes. In this diagram, the outgoing fluid coming from the upper set of cylindrical chambers is at a lower pressure, which is generally favorable for the conversion of the fluid, but it is in contact with the catalyst that must be regenerated, which is unfavorable. and requires cycle times between two shorter regenerations. This can be avoided by adding a second compressor before the heater (219) to equalize the pressures in the two sets of cylindrical chambers, which allows to reverse the flow of the fluid, ie to feed the fluid to be transformed in the upper set and remove the transformed fluid from the lower set.
EXEMPLE 7 : PROCEDE DE SECHAGE OU AUTRES TRAITEMENTS DE PARTICULES SOLIDES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 7 DRYING PROCESS OR OTHER TREATMENTS OF SOLID PARTICLES USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
Le séchage de particules solides, comme des graines de céréales, pouvant se faire avec de l'air à une pression voisine de la pression atmosphérique, il est possible, grâce à ce procédé, de le réaliser dans des unités légères, peu encombrantes et facilement transportables, comme décrits dans les figures 19 à 22.The drying of solid particles, such as cereal seeds, can be done with air at a pressure close to atmospheric pressure, it is possible, thanks to this process, to make it in light units, compact and easily transportable, as described in Figures 19 to 22.
La figure 19 montre la section longitudinale d'un réacteur horizontal, pouvant travailler à une pression légèrement inférieure à la pression atmosphérique. On y voit la section (201) de sa paroi, son axe de symétrie cylindrique (202) et les sections creuses (203) des disques creux qui séparent le réacteur en cinq chambres cylindriques successives, de Z1 à Z5. Le distributeur (205) est traversé par une fente longitudinale, symbolisée par le trait fin (269) et est relié par des plaques, remplaçant les tubes (206) et schématisées par le rectangle (270), à de longues fentes longitudinales sur toute la longueur du réacteur, symbolisées par le rectangle (207), divisant la paroi cylindrique du réacteur en deux demis cylindres et conçues pour injecter le fluide (204) perpendiculairement au plan de la figure, c'est-à-dire tangentiellement dans le réacteur. Tout en tournant, le fluide traverse, à une vitesse radiale (208), le lit fluidifié, dont la surfaceFigure 19 shows the longitudinal section of a horizontal reactor, which can work at a pressure slightly lower than atmospheric pressure. It shows the section (201) of its wall, its cylindrical axis of symmetry (202) and the hollow sections (203) of the hollow discs which separate the reactor into five successive cylindrical chambers, from Z1 to Z5. The distributor (205) is traversed by a longitudinal slot, symbolized by the thin line (269) and is connected by plates, replacing the tubes (206) and schematized by the rectangle (270), with long longitudinal slots over the entire reactor length, symbolized by the rectangle (207), dividing the cylindrical wall of the reactor into two half cylinders and designed to inject the fluid (204) perpendicularly to the plane of the figure, that is to say tangentially in the reactor. While rotating, the fluid passes, at a radial velocity (208), the fluidized bed, whose surface
(209) est approximativement cylindrique. Cependant, la vitesse de rotation des particules, symbolisées par les points noirs, étant plus grande dans la partie inférieure du réacteur en raison de la pesanteur, l'épaisseur du lit fluidifié y est moindre et donc l'axe de symétrie (202.1) de la surface du lit fluidifié est légèrement plus bas que l'axe de symétrie (202) du réacteur. La distance entre ces deux axes, δ, qui est environ égale à la moitié de la différence d'épaisseur entre le haut et le bas du lit fluidifié, est approximativement δ≡ E.(2R-E).g/2v2, où E, R, g et v sont respectivement l'épaisseur moyenne du lit fluidifié, le rayon des chambres cylindriques, l'accélération de la pesanteur et la vitesse moyenne de rotation des particules solides, si R-E/2«v2/g.(209) is approximately cylindrical. However, the rotation speed of the particles, symbolized by the black dots, being greater in the lower part of the reactor due to gravity, the thickness of the fluidized bed is less and therefore the axis of symmetry (202.1) of the surface of the fluidized bed is slightly lower than the axis of symmetry (202) of the reactor. The distance between these two axes, δ, which is approximately equal to half the difference in thickness between the top and bottom of the fluidized bed, is approximately δ≡ E. (2R-E) .g / 2v 2 , where E, R, g and v are respectively the average thickness of the fluidized bed, the radius of the cylindrical chambers, the acceleration of gravity and the mean rotational speed of the solid particles, if RE / 2 "v 2 / g.
Le fluide (210) pénètre ensuite par les ouvertures centrales des disques creux (203), élargis (212) autour de celles-ci. Le fluide (213) sort du réacteur par les ouvertures (214), en traits fins, qui sont de longues fentes transversales découpées dans la paroi latérale des disques creux qui sont élargis (215) autour de celles-ci et il pénètre par les buses (216) dans le collecteur de section (217) et est aspiré par un ventilateur (218). Des tubes (271), traversant les extrémités ou couvercles du réacteur, peuvent aussi évacuer le fluide centralement. Ensuite une partie du fluide est évacuée en (220) en passant par une vanne de contrôle (224). Son débit est approximativement égal au débit du fluide alimenté en (204). Le reste du fluide est traité, par exemple séché à l'aide d'un condenseur et/ou réchauffé, en (219), puis recyclé (223) par l'extrémité opposée du distributeur (205). Il faut remarquer que, dans le schéma décrit ci-dessus, le fluide peut être recyclé en moyenne plusieurs fois avant d'être évacué, si le débit du fluide de recyclage (223) est plusieurs fois supérieur au débit d'alimentation (204) et donc aussi au débit d'évacuation (220), mais, en raison de son mélange dans le ventilateur (218) une petite fraction du fluide sera évacuée dès son premier passage dans le réacteur. Ceci peut être évité en utilisant un deuxième ventilateur, (218.1) comme montré sur le schéma de la figure 11.The fluid (210) then enters through the central openings of the hollow discs (203), widened (212) around them. The fluid (213) exits the reactor through the openings (214), in fine lines, which are long transverse slits cut into the side wall of the hollow discs which are widened (215) around them and it enters through the nozzles (216) in the section manifold (217) and is sucked by a fan (218). Tubes (271), passing through the ends or covers of the reactor, can also evacuate the fluid centrally. Then part of the fluid is discharged to (220) through a control valve (224). Its flow is approximately equal to the flow fluid supplied with (204). The remainder of the fluid is treated, for example, dried with a condenser and / or heated, at (219), and then recycled (223) through the opposite end of the dispenser (205). It should be noted that, in the scheme described above, the fluid can be recycled on average several times before being discharged, if the flow rate of the recycle fluid (223) is several times greater than the feed rate (204). and therefore also the discharge rate (220), but, because of its mixing in the fan (218) a small fraction of the fluid will be removed from its first passage in the reactor. This can be avoided by using a second fan, (218.1) as shown in the diagram of Figure 11.
Les particules solides (225) sont introduites dans le réacteur par le tube (226) par des moyens adéquats et sont transférées d'une chambre à l'autre par les passages (227). Les particules vont d'abord remplir la première chambre cylindrique, Z1 , jusqu'à ce que le niveau de la surface (209) du lit fluidifié arrive au niveau du premier passage (227). Ensuite les particules peuvent commencer à remplir la deuxième chambre cylindrique et ainsi de suite jusqu'au moment où le niveau de la dernière chambre cylindrique, Z5, arrive au niveau de l'ouverture de sortie des particules (229) par le tube (230) permettant leur sortie du réacteur.The solid particles (225) are introduced into the reactor through the tube (226) by suitable means and are transferred from one chamber to another through the passages (227). The particles will first fill the first cylindrical chamber, Z1, until the level of the surface (209) of the fluidized bed reaches the level of the first passage (227). Then the particles can begin to fill the second cylindrical chamber and so on until the level of the last cylindrical chamber, Z5, arrives at the exit opening of the particles (229) through the tube (230). allowing their exit from the reactor.
Toutefois, le fluide passant préférentiellement par les zones ne contenant pas ou peu de particules solides, il faut prévoir des passages secondaires (227.1), localisés contre la paroi latérale du réacteur pour permettre un remplissage progressif et plus ou moins uniforme de l'ensemble des chambres cylindriques pour éviter que de trop grandes différences de débits du fluide dans les fen- tes d'injection empêchent de transférer l'énergie nécessaire à la rotation des particules solides dans les zones qui se remplissent.However, since the fluid passes preferentially through the zones containing no or only a few solid particles, secondary passages (227.1) must be provided, located against the side wall of the reactor to allow a gradual and more or less uniform filling of all the cylindrical chambers to prevent large differences in fluid flow rates in the injection slits from transferring the energy required to rotate the solid particles in the filling areas.
La vitesse de transfert dépend de la vitesse de rotation des particules solides, des dimensions des passages et de leur profil et des différences de niveau de la surface du lit fluidifié d'une chambre à l'autre. Cette dernière peut être accentuée ou diminuée en inclinant le réacteur. La rotation des particules est assurée par le transfert de quantité de mouvement du fluide vers les particules, afin de compenser les pertes d'énergie dues à la turbulence, au frottement et à leurs transferts dans le réacteur et d'une chambre à l'autre. Cette quantité de mouvement peut être augmentée en plaçant des déflecteurs latéraux, (non représentés sur cette figure) adéquatement profilés en face des injecteurs. Les pertes d'énergie peuvent être minimisées en soignant l'aérodynamisme intérieur des chambres cylindriques.The transfer rate depends on the rotational speed of the solid particles, the dimensions of the passages and their profile and the differences in level of the surface of the fluidized bed from one chamber to another. The latter can be accentuated or diminished by tilting the reactor. Particle rotation is ensured by the transfer of momentum from the fluid to the particles, in order to compensate for energy losses due to turbulence, friction and their transfers in the reactor and from one chamber to another . This amount of movement can be increased by placing side deflectors, (not shown in this figure) adequately profiled in front of the injectors. Energy losses can be minimized by taking care of the internal aerodynamics of the cylindrical chambers.
La vidange du réacteur, en cas de disfonctionnement, peut être assuré par des ouvertures aménagées dans le bas de chaque zone et un filtre ou séparateur de particules peut être installé en amont du ventilateur (218) ou de la sortie (220) pour éviter d'envoyer des particules solides en aval de l'installation. Les ouvertures centrales des disques creux peuvent être reliées par des déflecteurs centraux, comme ceux (313) décrits sur la figure 12, et leurs entrées peuvent être situées dans la partie supérieure du réacteur pour minimiser le risque d'aspiration de particules, surtout lors des arrêts intempestifs.The emptying of the reactor, in case of malfunction, can be provided by openings arranged in the bottom of each zone and a filter or particle separator can be installed upstream of the fan (218) or the outlet (220) to avoid send solid particles downstream of the installation. The central openings of the hollow discs can be connected by central deflectors, such as those (313) described in FIG. 12, and their inputs can be located in the upper part of the reactor to minimize the risk of particle aspiration, especially during untimely stops.
La figure 20 représente la vue d'une coupe traversant un disque creux, suivant le plan AA' de la figure 19, pour un réacteur ayant deux distributeurs et deux collecteurs et formant avec ceux- ci un ensemble compact facilement transportable et conçu pour être facilement démontable. On y montre la section (201) de la paroi latérale du réacteur, la section (205) de deux distributeurs, de leurs fentes longitudinales (269), perpendiculaires au plan de la figure, et des plaques (270) permettant d'injecter le fluide (204) par les fentes (207) traversant longitudinalement (perpendiculairement au plan de la figure) la paroi du réacteur, le divisant en deux demis cylindres. Elles sont aménagées de préférence à peu près à la même hauteur de chaque côté du réacteur, pour que le débit du fluide les traversant ne soit pas affecté par des différences de pression hydrostatique à l'intérieur du lit fluidifié. Elles sont encadrées par les plaques (273), qui sont soudées ou prolongent la paroi latérale (201) du réacteur et qui sont reliées, de manière démontable, aux plaques (270) des distributeurs (205) par les fixations (274). Leur écartement est maintenu par des inserts (275) disposés régulièrement le long de ces fentes longitudinales et profilés adéquatement pour minimiser leur résistance à l'écoulement du fluide qui est injecté dans le réacteur. Ce dispositif permet d'ouvrir le réacteur en soulevant sa partie supérieure.FIG. 20 represents the view of a section crossing a hollow disk, along the plane AA 'of FIG. 19, for a reactor having two distributors and two collectors and forming with these It is a compact package that is easily transportable and designed to be easily dismantled. It shows the section (201) of the side wall of the reactor, the section (205) of two distributors, their longitudinal slots (269), perpendicular to the plane of the figure, and plates (270) for injecting the fluid (204) through the slots (207) passing longitudinally (perpendicular to the plane of the figure) the reactor wall, dividing it into two half cylinders. They are preferably arranged at approximately the same height on each side of the reactor, so that the flow rate of the fluid passing through them is not affected by differences in hydrostatic pressure inside the fluidized bed. They are framed by the plates (273), which are welded or extend the side wall (201) of the reactor and which are releasably connected to the plates (270) of the distributors (205) by the fasteners (274). Their spacing is maintained by inserts (275) arranged regularly along these longitudinal slots and profiled adequately to minimize their resistance to the flow of fluid that is injected into the reactor. This device opens the reactor by lifting its upper part.
L'élargissement (212) du disque creux autour de son ouverture centrale est délimité par deux cercles (276), en traits fins, et les deux élargissements (215) à la périphérie du disque, autour de ses ouvertures latérales, sont délimités par les courbes (277), en traits fins. L'intérieur du disque creux étant apparent, on peut voir la section (278) de longerons reliant ses deux parois parallèles pour en maintenir l'écartement, pour augmenter la rigidité de l'ensemble et pour guider vers les ouvertures aménagées dans sa paroi latérale (279) le fluide (280) qui tourne rapidement lorsqu'il pénè- tre dans le disque creux.The widening (212) of the hollow disc around its central opening is delimited by two circles (276), in fine lines, and the two enlargements (215) at the periphery of the disc, around its lateral openings, are delimited by the curves (277), in fine lines. The interior of the hollow disk being apparent, one can see the section (278) of longitudinal members connecting its two parallel walls to maintain the spacing, to increase the rigidity of the assembly and to guide to the openings in its side wall (279) the fluid (280) which rotates rapidly as it enters the hollow disk.
Le fluide (213) sort ensuite du disque creux et pénètre dans les deux collecteurs de section (217) en passant par les buses, dont on voit une face (216) et dont une extrémité (281 ), en trait fin, est soudée au collecteur (217) et dont l'autre extrémité, qui pénètre dans la fente transversale du réacteur, est soudée à la paroi latérale du réacteur et pénètre à l'intérieur du disque creux au travers des fentes dans sa paroi latérale (279). L'extrémité circulaire (282) de la buse (216) est appuyée contre la paroi inférieure du disque creux et les côtés latéraux des buses, dont on voit les sections (283), sont plies à leur extrémité (284) pour faciliter leur insertion dans les ouvertures de la paroi latérale du disque creux, lors du montage du réacteur. Des longerons triangulaires (285) relient les parois opposées des buses pour en augmenter la rigidité et leurs extrémités (286) adéquatement profilées pénètrent dans le disque creux afin de guider ces buses à l'intérieur du disque lors de l'assemblage des deux parties du réacteur. Les extrémités (282) et (284) des buses (216) ont des dimensions qui permettent de les emboîter facilement et de manière suffisamment étanche dans les ouvertures latérales des disques creux.The fluid (213) then leaves the hollow disc and enters the two section manifolds (217) through the nozzles, which is seen a face (216) and whose end (281), fine line, is welded to the manifold (217) and whose other end, which enters the transverse slot of the reactor, is welded to the side wall of the reactor and enters the interior of the hollow disc through the slots in its side wall (279). The circular end (282) of the nozzle (216) is pressed against the bottom wall of the hollow disk and the lateral sides of the nozzles, whose sections (283) are seen, are folded at their end (284) to facilitate their insertion. in the openings of the side wall of the hollow disc, during assembly of the reactor. Triangular spars (285) connect the opposing walls of the nozzles to increase their rigidity and their suitably profiled ends (286) penetrate the hollow disc to guide these nozzles inside the disc when assembling the two parts of the disc. reactor. The ends (282) and (284) of the nozzles (216) have dimensions that allow them to fit easily and sufficiently tightly into the side openings of the hollow discs.
Les passages qui permettent le transfert des particules d'une zone du réacteur à l'autre au travers du disque creux, sont disposés, par exemple, le long des bords du disque creux, (227.1), et plus près de son centre, (227.2). Ils sont délimités par les parois (287) perpendiculaires au plan de la figure et les parois inclinées (252) qui guident les particules solides se déplaçant dans la direction (289), de la zone d'un côté du disque vers la zone de l'autre côté. Si un transfert des particules solides dans les deux sens est souhaitable pour obtenir un reflux, par exemple des particules les plus lourdes, certains passages, par exemple près de la paroi du réacteur, peuvent être inclinés dans le sens contraire.The passages which allow the transfer of particles from one zone of the reactor to the other through the hollow disk, are arranged, for example, along the edges of the hollow disk, (227.1), and closer to its center, ( 227.2). They are delimited by the walls (287) perpendicular to the plane of the figure and the inclined walls (252) which guide the solid particles moving in the direction (289) from the area of one side of the disc to the area of the 'other side. If a transfer of the solid particles in both directions is desirable to obtain a reflux, for example heavier particles, some passages, for example near the reactor wall, may be inclined in the contrary.
La figure 21 est un agrandissement du dispositif d'injection du fluide montré dans les figures 19 et 20. On y montre, en hachuré, un morceau des section (201) de la paroi latérale du réacteur, du distributeur (205), des plaques (270) et (273) reliant la fente longitudinale (207), perpendicu- laire au plan de la figure, dans la paroi du réacteur à la fente longitudinale (269) du distributeur (205) du fluide (204), et en traits fins, l'attache (274) qui permet d'assembler la partie basse du réacteur, à gauche de la figure, avec sa partie haute, à droite, et la section de l'insert (275) qui assure l'écartement des plaques (273) dont l'une est le prolongement de la paroi (201) de la partie supérieure du réacteur, à droite, et l'autre est soudée à la partie inférieure du réacteur, à gauche. La paroi latérale (279) du disque creux et un passage (227.1), le long du bord latéral du disque creux, délimité par une paroi latérale (287) et des parois inclinées (288) qui guident les flux de particules (289) de la zone en dessous du disque creux à la zone au dessus du disque creux sont également visibles sur cette figure.FIG. 21 is an enlargement of the fluid injection device shown in FIGS. 19 and 20. It shows, in hatched form, a piece of the section (201) of the side wall of the reactor, the distributor (205), the plates (270) and (273) connecting the longitudinal slot (207), perpendicular to the plane of the figure, in the wall of the reactor to the longitudinal slot (269) of the fluid distributor (205) (204), and in lines thin, the fastener (274) which allows to assemble the lower part of the reactor, on the left of the figure, with its upper part, on the right, and the section of the insert (275) which ensures the spacing of the plates (273) one of which is an extension of the wall (201) of the upper part of the reactor, on the right, and the other is welded to the lower part of the reactor, on the left. The side wall (279) of the hollow disk and a passage (227.1) along the side edge of the hollow disk, defined by a side wall (287) and inclined walls (288) which guide the particle streams (289) of the area below the hollow disk at the area above the hollow disk are also visible in this figure.
Les sections de déflecteurs latéraux (305), comme ceux qui sont décrits sur la figure 12, ne sont pas représentées. Elles pourraient coïncider ou être en retrait de la section (287) de la paroi latérale d'un passage et être prolongée au-delà du passage, suivant les besoins.Side baffle sections (305), such as those depicted in FIG. 12, are not shown. They could coincide or recede from the section (287) of the sidewall of a passage and be extended beyond the passage as required.
La figure 22 montre la vue d'une coupe, suivant le plan BB' perpendiculaire à la figure 20, de la buse reliant un disque creux à un collecteur. On y montre la surface extérieure du collecteur (217), la surface intérieure du côté latéral (279) d'un disque creux et la section (203) de ses deux parois parallèles, les deux extrémités circulaires (282) et les extrémités (284) des bords latéraux triangulaires de la buse, pliées et profilées pour s'insérer dans l'ouverture (214), aménagée dans la paroi latérale (279) du disque creux entre ses parois (203), les longerons triangulaires (285) avec leur extrémités (286) adéquatement profilées pour faciliter l'encastrement de la buse dans l'ouverture du disque creux et enfin la paroi supérieure et inférieure (216) de la buse qui coupe le collecteur (217) suivant les lignes de soudure (281 ).Figure 22 shows the view of a section along the plane BB 'perpendicular to Figure 20, the nozzle connecting a hollow disk to a collector. It shows the outer surface of the collector (217), the inner surface of the lateral side (279) of a hollow disc and the section (203) of its two parallel walls, the two circular ends (282) and the ends (284). ) triangular lateral edges of the nozzle, folded and profiled to fit into the opening (214), arranged in the side wall (279) of the hollow disk between its walls (203), the triangular beams (285) with their ends (286) suitably profiled to facilitate insertion of the nozzle into the opening of the hollow disc and finally the upper and lower wall (216) of the nozzle which intersects the collector (217) along the weld lines (281).
EXEMPLE 8 : CO-POLYMERISATION CATALYTIQUE BIMODALE D'ETHYLENE ET D'HEXENE UTILISANT UN ISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 8 BIMODAL CATALYTIC CO-POLYMERIZATION OF ETHYLENE AND HEXENE USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
A titre indicatif, une unité de taille industrielle, suivant le schéma de la figure 17, peut, par exemple, avoir des chambres cylindriques de 3 m de diamètre et 1 ,8 m de hauteur. Si la pression de l'éthylène est d'environ 25 atmosphères et si la concentration des particules dans le lit fluidifié est d'environ 35%, le rapport de la densité du lit fluidifié et du fluide est d'environ 11.As an indication, a unit of industrial size, according to the diagram of Figure 17, may, for example, have cylindrical chambers of 3 m diameter and 1.8 m high. If the ethylene pressure is about 25 atmospheres and the concentration of the particles in the fluidized bed is about 35%, the ratio of fluidized bed and fluid density is about 11.
Des ouvertures centrales des disques creux de 0,8 m de diamètre permettent d'évacuer aisément un débit d'éthylène recyclé de 5 πWsec par chambre cylindrique, soit environ 500 tonnes par heure. Si les particules de polymère sont transférées d'une chambre à l'autre à un débit de 125 litres par seconde, soit environ 150 tonnes par heure et un peu plus si le profil des passages est conçu pour y augmenter la concentration des particules afin de réduire les transferts de fluides indésirables d'une chambre à l'autre, une vitesse d'injection moyenne du fluide de 20 m/sec environ et un transfert efficient de la quantité de mouvement du fluide vers les particules de polymère peut permettre de les faire tourner à une vitesse moyenne de plus de 6 m/s, suffisante pour obtenir un lit fluidifié rotatif vertical.Central openings of 0.8 m diameter hollow discs make it possible to easily evacuate a recycled ethylene flow rate of 5 πWsec per cylindrical chamber, ie approximately 500 tonnes per hour. If the polymer particles are transferred from one chamber to the other at a rate of 125 liters per second, or about 150 tons per hour and a little more if the profile of the passages is designed to increase the concentration of particles in order to reduce unwanted fluid transfers from one chamber to another, an average fluid injection rate of about 20 m / sec and an efficient transfer of the momentum of the fluid to the polymer particles can make it possible to do so rotate at an average speed of more than 6 m / s, sufficient to obtain a fluidized bed vertical rotary.
Si l'épaisseur du lit fluidifié aux sommets des chambres cylindriques est d'environ 30 cm, l'épaisseur à leurs bases peut être environ 0,9 m, donnant un volume de lit fluidifié de près de 7 m3 par chambre cylindrique, soit environ 2,3 tonnes de polyéthylène. L'emploi de spirales hélicoïdales ou autres moyens adéquats permet d'augmenter l'épaisseur aux sommets des chambres tout en la diminuant à leurs bases, ce qui peut permettre un volume du lit fluidifié de 7,5 m3 soit 2,5 tonnes de polyéthylène, tout en réduisant les différences de pressions, de vitesses et de temps de résidence du fluide dans le lit fluidifié entre leurs bases et leurs sommets.If the thickness of the fluidized bed at the vertices of the cylindrical chambers is about 30 cm, the thickness at their bases may be about 0.9 m, giving a fluidized bed volume of nearly 7 m 3 per cylindrical chamber, or about 2.3 tons of polyethylene. The use of helical spirals or other suitable means makes it possible to increase the thickness at the tops of the chambers while decreasing it at their bases, which can allow a volume of the fluidized bed of 7.5 m 3 or 2.5 tons of polyethylene, while reducing the differences in pressures, velocities and residence time of the fluid in the fluidized bed between their bases and their vertices.
Le temps moyen de résidence des particules de polymère dans chaque chambre cylindrique est d'environ 1 minute et celui du fluide dans le lit fluidifié est de 1 ,5 secondes. Si le réacteur comprend 10 chambres cylindriques, qui peuvent être groupées en deux ou plusieurs ensembles ayant des circuits de recyclage séparés, pour obtenir une composition des particules de polymère bi ou multimodale, le volume total de fluide recyclé est de 50 m3/sec, soit environ 5.400 tonnes par heure, ce qui permet d'assurer, sans l'aide de fluides réfrigérants, le refroidissement d'une production d'au moins 50 tonnes de polymère par heure avec un temps de résidence moyen des particules de 30 minutes, leur permettant environ 3 cycles complets en moyenne, ce qui permet d'assurer une homogénéité raisonnable aux particules de polymère, tout en limitant les transferts de fluides indésirables entre les différentes parties du réacteur. S'il faut donner la priorité à l'homogénéité des particules de polymère, on peut augmenter la quantité de particules de polymère transférées d'une cham- bre à l'autre, en augmentant les dimensions des passages, ce qui augmente aussi la quantité de fluides indésirables transférés d'un ensemble de chambres à l'autre et peut donc diminuer leur diffé- rentiation.The average residence time of the polymer particles in each cylindrical chamber is about 1 minute and that of the fluid in the fluidized bed is 1.5 seconds. If the reactor comprises 10 cylindrical chambers, which can be grouped into two or more sets having separate recycling circuits, to obtain a composition of the bi or multimodal polymer particles, the total volume of recycled fluid is 50 m 3 / sec, approximately 5,400 tonnes per hour, which makes it possible, without the aid of refrigerant fluids, to cool a production of at least 50 tonnes of polymer per hour with an average residence time of the particles of 30 minutes, allowing them about 3 complete cycles on average, which ensures a reasonable homogeneity of the polymer particles, while limiting the transfer of undesirable fluids between the different parts of the reactor. If the homogeneity of the polymer particles is to be given priority, the amount of polymer particles transferred from one chamber to another can be increased by increasing the dimensions of the passages, which also increases the quantity of polymer particles. unwanted fluids transferred from one set of chambers to another and can therefore reduce their differentiation.
Le volume d'éthylène alimentant le réacteur étant d'environ 0,5 m3/sec, soit environ 6 fois le volume de fluide transféré avec les particules d'une chambre à l'autre et donc aussi dans la colonne de purification (61), il est aisé de purger les particules de ce fluide contenant de l'hexène en utilisant une partie de cet éthylène dans cette colonne, compte tenu de la possibilité d'avoir une plus faible concentration d'hexène dans la chambre cylindrique supérieure, si l'hexène n'est pulvérisé que dans les chambres cylindriques inférieures de l'ensemble supérieur.The volume of ethylene supplying the reactor is approximately 0.5 m 3 / sec, ie approximately 6 times the volume of fluid transferred with the particles from one chamber to another and therefore also in the purification column (61 ), it is easy to purge the particles of this hexene-containing fluid using a part of this ethylene in this column, given the possibility of having a lower concentration of hexene in the upper cylindrical chamber, if hexene is sprayed only in the lower cylindrical chambers of the upper assembly.
Si l'ensemble inférieur de chambres cylindriques contient une concentration élevée d'hydrogène pour y diminuer le poids moléculaire du polyéthylène haute densité qui y est produit, une faible quantité de cet hydrogène est transférée vers le ou les ensembles supérieurs du réacteur en même temps que les particules de polymère. Pour éviter que sa concentration y soit trop élevée, elle peut être contrôlée à l'aide d'absorbeur d'hydrogène qui peuvent être intercalé dans le ou les circuits de recyclages des fluides du ou des ensembles supérieurs. C'est la surface du lit fluidifié d'environ 12 m2 par chambre, soit 120 m2 en tout, pour une épaisseur moyenne du lit fluidifié d'environ 0,6 m et la force centrifuge, qui permettent un débit de fluide aussi élevé et un temps de résidence du fluide dans le lit fluidifié aussi court. Les chambres cylindriques étant alimentées en parallèle, la différence de pression entre l'entrée et la sortie du réacteur est relativement faible permettant de limiter la dépense d'énergie nécessaire au recyclage du fluide. La force centrifuge et la direction du déplacement du fluide, essentiellement tangentielle à la surface du lit fluidifié, permettent une différence élevée de vitesses entre le fluide et les particules, afin d'assurer un meilleur transfert de chaleur, sans trop diminuer la densité du lit fluidifié.If the lower set of cylindrical chambers contains a high concentration of hydrogen to decrease the molecular weight of the high density polyethylene produced therein, a small amount of this hydrogen is transferred to the upper set (s) of the reactor together with the polymer particles. To prevent its concentration being too high, it can be controlled with the aid of a hydrogen absorber which can be inserted in the fluid recycling circuit (s) of the at least one higher assembly. It is the surface of the fluidized bed of about 12 m 2 per chamber, ie 120 m 2 in all, for an average thickness of the fluidized bed of about 0.6 m and the centrifugal force, which allow a flow of fluid as well. high and a residence time of the fluid in the fluidified bed so short. As the cylindrical chambers are fed in parallel, the pressure difference between the inlet and the outlet of the reactor is relatively small, making it possible to limit the energy expenditure necessary for recycling the fluid. Centrifugal force and direction of fluid displacement, essentially tangential to the surface of the fluidized bed, allow a high difference in velocities between the fluid and the particles, to ensure better heat transfer, without greatly reducing the density of the fluidized bed.
EXEMPLE 9: CRAQUAGE CATALYTIQUE D'OLEFINES LEGERES UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 9 CATALYTIC CRACKING OF LIGHT OLEFINS USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
Le craquage catalytique d'oléfines d'essences provenant de craqueurs catalytiques se fait à température élevée et à basse pression, proche de la pression atmosphérique. Il est très endother- mique, ce qui justifie de travailler en deux passages successifs avec réchauffage intermédiaire, ce qui nécessite la circulation de volume de fluide considérable. Le catalyseur est progressivement recouvert de carbone, et cela d'autant plus vite que le fluide à craquer est plus lourd, ce qui justifie une circulation du catalyseur avec régénération continue. Le temps du cycle moyen entre deux régénérations dépend des conditions de travail. Il peut être de moins d'une heure à plusieurs heures.The catalytic cracking of gasoline olefins from catalytic crackers is carried out at high temperature and at low pressure, close to atmospheric pressure. It is very endothermic, which justifies working in two successive passes with intermediate reheating, which requires the circulation of considerable fluid volume. The catalyst is progressively coated with carbon, and all the more quickly that the fluid to be cracked is heavier, which justifies a circulation of the catalyst with continuous regeneration. The average cycle time between two regenerations depends on the working conditions. It can be less than an hour to several hours.
Par exemple, à titre indicatif pour fixer les ordres de grandeur, un réacteur industriel peut avoir des chambres cylindriques de 1 ,6 m de diamètre et de 1 ,5 m de haut. Si le rapport de la densi- té du lit fluidifié et du fluide est de 150, un débit de fluide recyclé de 2,4 m3/sec, injecté à une vitesse moyenne de 50m/sec, peut faire tourner les particules catalytiques à une vitesse de rotation supérieure à 4 m/sec, suffisante pour obtenir un lit fluidifié rotatif vertical. Les différences de vitesses de rotation des particules, de pressions et d'épaisseurs du lit fluidifié entre le haut et le bas des chambres pouvant être assez élevées, il est souhaitable de les équiper de spirales hélicoïdales ascen- dantes ou autres dispositifs permettant de les réduire. Ceci peut permettre d'obtenir un lit fluidifié d'épaisseur variant entre 20 et 40 cm, d'un volume d'environ 1 ,7 m3 et d'une surface d'environ 5 m2 par chambre, avec un temps moyen de résidence du fluide dans le lit fluidifié de 0,7 secondes.For example, as an indication for setting orders of magnitude, an industrial reactor can have cylindrical chambers of 1, 6 m diameter and 1, 5 m high. If the ratio of the fluidized bed and fluid density is 150, a recycled fluid flow rate of 2.4 m 3 / sec, injected at an average velocity of 50 m / sec, can cause the catalyst particles to rotate rotation speed greater than 4 m / sec, sufficient to obtain a vertical rotating fluidized bed. As the differences in the rotational speeds of the particles, the pressures and the thicknesses of the fluidized bed between the top and the bottom of the chambers can be quite high, it is desirable to equip them with ascending helical spirals or other devices making it possible to reduce them. . This can make it possible to obtain a fluidized bed with a thickness varying between 20 and 40 cm, a volume of approximately 1.7 m 3 and a surface area of approximately 5 m 2 per chamber, with a mean time of residence of the fluid in the fluidized bed of 0.7 seconds.
Si le réacteur comprend deux ensembles en série de quatre chambres cylindriques chacun, ce qui lui donne une hauteur de plus de 12 mètres, compte tenu de l'épaisseur des disques creux nécessaires à l'évacuation des fluides, il peut craquer environ 200 tonnes par heure, si la densité du fluide chauffé est de 6 gr/litres.If the reactor has two sets in series of four cylindrical chambers each, which gives it a height of more than 12 meters, given the thickness of the hollow discs necessary for the evacuation of the fluids, it can crack about 200 tons per day. hour, if the density of the heated fluid is 6 gr / liters.
La différence de pression entre l'entrée et la sortie de chaque ensemble de chambres cylindriques, nécessaire pour compenser la pression hydrodynamique du lit fluidifié et injecter le fluide aux vitesses souhaitées, peut être inférieure à un quart de la pression atmosphérique. Si la chute de pression dans le four de réchauffage est suffisamment faible, l'alimentation des deux parties du réacteur étant en série, la différence de pression entre ces deux parties peut être inférieure à 50% de la pression atmosphérique, à comparer à la pression hydrostatique du lit fluidifié dans la colonne de recyclage (61 ), qui peut être proche de la pression atmosphérique pour une hauteur de 11 m, ce qui est suffisant pour recycler les particules catalytiques régénérées. Un des avantages de cette configuration en série est la plus faible pression du fluide dans le réacteur de sortie, ce qui favorise sa conversion. Cette configuration permet aussi d'utiliser plus de deux parties de réacteur en série, ce qui permet d'améliorer la conversion, sans surcoût très élevé, compte tenu des courtes distances possibles entre les fours et le réacteur et de l'absence de besoin d'un compresseur supplémentaire. EXEMPLE 10 : SECHOIR A GRAIN HORIZONTAL UTILISANT UN DISPOSITIF SUIVANT L'INVENTIONThe pressure difference between the inlet and the outlet of each set of cylindrical chambers, necessary to compensate for the hydrodynamic pressure of the fluidized bed and to inject the fluid at the desired speeds, may be less than a quarter of the atmospheric pressure. If the pressure drop in the heating furnace is sufficiently low, the supply of the two parts of the reactor being in series, the pressure difference between these two parts may be less than 50% of the atmospheric pressure, compared to the pressure hydrostatic fluidized bed in the recycle column (61), which can be close to atmospheric pressure for a height of 11 m, which is sufficient to recycle the regenerated catalyst particles. One of the advantages of this series configuration is the lower pressure of the fluid in the outlet reactor, which favors its conversion. This configuration also makes it possible to use more than two reactor parts in series, which makes it possible to improve the conversion, without very high additional cost, given the short distances possible between the furnaces and the reactor and the absence of any need for an additional compressor. EXAMPLE 10 HORIZONTAL GRAIN DRYER USING A DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
Pour fixer les ordres de grandeur, un réacteur horizontal, tel que décrit par les figures 19 à 22, formant avec ces accessoires un ensemble de la taille d'un container facilement transportable, peut avoir 1 ,8 m de diamètre et être divisé en 6 chambres cylindrique de 0,5 m de large. Les grains humides (225) sont introduits par le tube (226) dans la zone Z1. Ils sont chauffés et séchés par l'air recyclé, qui est chauffé par l'échangeur (219) et éventuellement séché, si nécessaire, par un condenseur non représenté. Les grains sont transférés d'une chambre cylindrique à l'autre jusqu'à la dernière chambre, Z6, où ils sont refroidis par l'air frais (206) qu'ils préchauffent tout en achevant leur séchage avant de sortir (229) par le tube (230). L'air est réchauffé, séché et recyclé dans les autres zones, un nombre de fois égal au rapport du débit total du ventilateur et du débit de l'air évacué en (220).To set the orders of magnitude, a horizontal reactor, as described in Figures 19 to 22, forming with these accessories a set the size of a container easily transportable, can be 1, 8 m in diameter and be divided into 6 cylindrical chambers 0.5 m wide. The wet grains (225) are introduced through the tube (226) into zone Z1. They are heated and dried by recycled air, which is heated by the exchanger (219) and possibly dried, if necessary, by a condenser not shown. The grains are transferred from one cylindrical chamber to the other until the last chamber, Z6, where they are cooled by the fresh air (206) which they preheat while completing their drying before going out (229) by the tube (230). The air is reheated, dried and recycled in the other zones, a number of times equal to the ratio of the total flow of the fan and the flow of the exhaust air in (220).
Le déplacement du fluide à l'intérieur du lit fluidifié étant essentiellement parallèle à la surface du lit fluidifié et la force centrifuge permettant une vitesse radiale perpendiculaire à cette sur- face relativement élevée, la différence de vitesse entre l'air et les grains et le débit d'air peuvent être relativement élevés, ce qui réduit la durée nécessaire au séchage. De plus, les grains étant refroidis par l'air frais avant de sortir du réacteur et leur temps de séjour dans le réacteur étant relativement court, ils peuvent être chauffés à des températures légèrement plus élevées que dans un sécheur classique. En outre, l'air humide étant légèrement refroidi par les grains qu'il préchauffe avant de quitter le réacteur, l'utilisation des calories est très efficace. Cette efficacité peut être améliorée en utilisant un deuxième ventilateur, plus petit, qui évacue directement l'air sortant de la première chambre cylindrique, qui à servi au préchauffage des grains et qui peut être isolée par une séparation dans le premier disque creux, sans qu'il soit mélangé à l'air provenant des autres chambres cylindriques. De plus, de petits passages secondaires, (227.1 ), le long de la paroi latérale du réac- teur, peuvent assurer un transfert préférentiel des grains les plus lourds, et donc les plus difficiles à sécher, dans le sens inverse, afin d'augmenter leur temps de séjour dans le réacteur.The displacement of the fluid inside the fluidized bed being substantially parallel to the surface of the fluidized bed and the centrifugal force allowing a radial velocity perpendicular to this relatively high surface, the difference in speed between the air and the grains and the air flow can be relatively high, which reduces the time required for drying. In addition, the grains being cooled by fresh air before leaving the reactor and their residence time in the reactor being relatively short, they can be heated to slightly higher temperatures than in a conventional dryer. In addition, the moist air being slightly cooled by the grains it preheats before leaving the reactor, the use of calories is very effective. This efficiency can be improved by using a second, smaller fan, which directly discharges the air leaving the first cylindrical chamber, which served to preheat the grains and which can be isolated by a separation in the first hollow disk, without it is mixed with the air coming from the other cylindrical chambers. In addition, small side passages (227.1) along the side wall of the reactor can provide a preferential transfer of the heavier grains, and therefore the more difficult to dry in the opposite direction, in order to increase their residence time in the reactor.
Si, par exemple, le lit fluidifié contenant les grains en suspension a une densité apparente de 300 grammes par litre, le rapport de cette densité et de l'air ambiant est d'environ 230, ce qui nécessite un débit d'air et une vitesse d'injection très élevés. Par exemple un débit d'air de 2 m3/sec par chambre, soit plus de 9 tonnes par heure par chambre, injecté à 40 m/sec environ et un transfert efficient de quantité de mouvement de l'air vers les grains peuvent donner des vitesses de rotation des grains de plus de 6 m/sec, ce qui donne une différence d'épaisseur entre le haut et le bas d'un lit fluidifié d'épaisseur moyenne de 30 cm, de moins de 12 cm.If, for example, the fluidized bed containing the grains in suspension has a bulk density of 300 grams per liter, the ratio of this density and the ambient air is about 230, which requires an air flow and a very high injection speed. For example, an airflow of 2 m 3 / sec per chamber, ie more than 9 tons per hour per chamber, injected at about 40 m / sec and an efficient transfer of momentum from the air to the grains can give grain rotation speeds of more than 6 m / sec, giving a difference in thickness between the top and bottom of a fluidized bed of average thickness of 30 cm, less than 12 cm.
Le débit d'air total de 12 m3/sec peut être alimenté par un ventilateur dans deux distribu- teurs de 0,65 m de diamètre et évacué par deux collecteurs de 0,7 m de diamètre, les ouvertures centrales des disques creux pouvant être inférieures à 0,6 m de diamètre. Ceci permet de contenir l'ensemble formé par le réacteur, ses distributeurs et collecteurs dans un carré de 2,5 m de côté, correspondant à la taille d'un container standard.The total air flow rate of 12 m 3 / sec can be supplied by a fan in two 0.65 m diameter distributors and discharged via two 0.7 m diameter collectors, the central openings of the hollow discs being be less than 0.6 m in diameter. This makes it possible to contain the assembly formed by the reactor, its distributors and collectors in a square of 2.5 m side, corresponding to the size of a standard container.
Le volume du lit fluidifié est d'environ 700 litres par chambre, soit 4,2 m3 en tout, pour une surface de plus de 11 m2. Si le transfert de grains d'une chambre à l'autre est de 20 litres par se- condes, soit environ 20 tonnes par heure, leur temps de résidence moyen dans le séchoir est de 3,5 minutes environ. Leur degré de séchage dépend du degré de l'humidité et de la température de l'air qui peut être réchauffé, entre autres, par le refroidissement du moteur du ventilateur, et peut passer par un condenseur, mais d'une manière générale il est plus rapide que dans un séchoir ordinaire, compte tenu de la grande différence de vitesses entre l'air et les grains, obtenue grâce à leur direction tangentielle et à la force centrifuge.The volume of the fluidized bed is about 700 liters per chamber, or 4.2 m 3 in all, for a surface of more than 11 m 2 . If the grain transfer from one chamber to another is 20 liters per se- about 20 tons per hour, their average residence time in the dryer is about 3.5 minutes. Their degree of drying depends on the degree of humidity and the temperature of the air which can be warmed, among others, by the cooling of the fan motor, and can pass through a condenser, but in a general way it is faster than in an ordinary dryer, given the great difference in velocities between air and grains, obtained thanks to their tangential direction and centrifugal force.
En cas d'arrêt imprévu, il est nécessaire de prévoir un cyclone et/ou un filtre pour éviter qu'une partie des grains soit entraînée par le ventilateur et évacuée dans l'atmosphère et des ouvertures dans le bas de chaque zone pour pouvoir vider le réacteur avant le redémarrage. La capacité peut être doublée en doublant la longueur du réacteur et en utilisant un ventilateur supplémentaire du côté de la sortie des grains pour ne pas devoir augmenter le diamètre des distributeurs et des collecteurs.In case of unforeseen shutdown, it is necessary to provide a cyclone and / or a filter to prevent a part of the grains is driven by the fan and discharged into the atmosphere and openings in the bottom of each zone to empty the reactor before restarting. The capacity can be doubled by doubling the length of the reactor and using an additional fan on the grain outlet side to avoid having to increase the diameter of the distributors and collectors.
EXEMPLE 11 : UTILISATION D'UN DISPOSITIF D'INJECTION DE FLUIDE SUIVANT L'INVENTIONEXAMPLE 11: USE OF A FLUID INJECTION DEVICE FOLLOWING THE INVENTION
Les transferts d'énergie et de quantité de mouvement entre des fluides et des particules solides dépendent fortement de la nature et de la taille des particules. Toutefois, en se référant aux figures 12 et 13, des calculs simplifiés permettent de montrer, à titre d'exemple indicatif, que, pour des particules solides d'une densité 700 fois plus élevée que la densité du fluide, avec un rapport entre la section des couloirs d'accès (307) et des injecteurs de 3 à 4 et une section de sortie (311 ) égale ou supérieure à la somme des sections des couloirs d'accès et des injecteurs, les fluides peuvent être injectés à une vitesse de 5 à 15 fois supérieure à la vitesse moyenne de rotation des particules solides et leur transférer au moins 75% de leur énergie cinétique si l'espace est suffisamment long compte tenu de la taille des particules. Energy and momentum transfers between fluids and solid particles strongly depend on the nature and size of the particles. However, with reference to FIGS. 12 and 13, simplified calculations make it possible to show, as an indicative example, that for solid particles having a density 700 times higher than the density of the fluid, with a ratio between section of the access corridors (307) and the injectors 3 to 4 and an outlet section (311) equal to or greater than the sum of the sections of the access corridors and the injectors, the fluids can be injected at a speed of 5 to 15 times higher than the average rotational speed of the solid particles and transfer at least 75% of their kinetic energy if the space is long enough considering the particle size.

Claims

Revendications claims
1. Dispositif à lit fluidifié rotatif comprenant : - un réacteur cylindrique comprenant au moins une chambre cylindrique, un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, disposé autour de la paroi circulaire de la dite chambre cylindrique, un dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides, un dispositif d'alimentation de particules solides d'un côté de la dite chambre cylindrique et - un dispositif d'évacuation des dites particules solides du côté opposé de la dite chambre cylindrique, caractérisé en ce que: o le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend une cheminée centrale traversant longitudinalement ou pénétrant à l'intérieur de la dite chambre cylindrique, la paroi de la dite cheminée centrale comprenant au moins une ouverture d'évacuation permettant d'évacuer centralement, par la dite cheminée centrale, le fluide ou mélange de fluides de la dite chambre cylindrique; o le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides comprend des in- jecteurs de fluide répartis autour de la dite paroi circulaire permettant d'injecter le fluide ou mélange de fluides en une succession de couches qui longent la dite pa- roi circulaire en tournant autour de la dite cheminée centrale et en entraînant les dites particules solides dans un mouvement de rotation dont la force centrifuge les poussent vers la dite paroi circulaire; o la dite force centrifuge est, en moyenne, au moins égale à trois fois la force de la pesanteur, les dites particules solides formant ainsi un lit fluidifié rotatif qui tourne autour et à une certaine distance de la dite cheminée centrale en glissant le long de la dite paroi circulaire 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 de la dite cheminée centrale et dont la force centripète est compensée par la dite force centrifuge s'exerçant sur les dites particules solides.1. A rotating fluidized bed device comprising: - a cylindrical reactor comprising at least one cylindrical chamber, a device for supplying one or more fluids, gaseous or liquid, arranged around the circular wall of said cylindrical chamber, a device discharging said fluid or mixture of fluids, a device for feeding solid particles to one side of said cylindrical chamber and - a device for discharging said solid particles on the opposite side of said cylindrical chamber, characterized in that: said device for discharging said fluid or mixture of fluids comprises a central chimney passing longitudinally or penetrating inside said cylindrical chamber, the wall of said central chimney comprising at least one discharge opening allowing to evacuate centrally, by said central chimney, the fluid or mixture of fluids of said cylindrical chamber; said feed device for said fluid or mixture of fluids comprises fluid injectors distributed around said circular wall making it possible to inject the fluid or mixture of fluids into a succession of layers which follow the said wall. circularly rotating around said central chimney and driving said solid particles in a rotational movement whose centrifugal force pushes them towards said circular wall; o said centrifugal force is, on average, at least equal to three times the force of gravity, said solid particles thus forming a rotating fluidized bed which rotates around and at a certain distance from said central chimney sliding along said circular wall and being supported by said layers of said fluid or fluids which pass through said fluidized bed before being discharged centrally by said discharge opening of said central chimney and whose centripetal force is compensated by the said centrifugal force acting on said solid particles.
" Dispositif suivant la revendication 1 , caractérisé en ce qu'il comprend des disques creux, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et fixés contre la paroi cylindrique du dit réacteur, divisant le dit réacteur en une succession de chambres cylindriques reliées entre elles par des passages aménagés au travers des dits disques creux, permettant aux dites particules so- lides en suspension dans les dits lits fluidifiés rotatifs de passer d'une dite chambre cylindrique à l'autre, et caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation du ou des dits fluides comprend ces dits disques creux qui sont munis chacun d'au moins une ouverture centrale autour du dit axe de symétrie et d'au moins une ouverture latérale reliée à au moins un collecteur extérieur au réacteur permettant d'évacuer les dits fluides au travers des dits disques creux et de régula- riser les pressions de sortie des dites chambres cylindriques."Device according to claim 1, characterized in that it comprises hollow discs, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and fixed against the cylindrical wall of said reactor, dividing said reactor into a succession of cylindrical chambers connected between they by passages arranged through said hollow discs, allowing said solid particles in suspension in said rotary fluidized beds to pass from one said cylindrical chamber to the other, and characterized in that said device evacuation of said fluid or said fluid includes said hollow discs which are each provided with at least one central opening around said axis of symmetry and at least one lateral opening connected to at least one collector outside the reactor to evacuate the said fluids through said hollow discs and regulating riser the outlet pressures of said cylindrical chambers.
3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides comprend un dispositif d'injection de fluide à l'intérieure dudit lit fluidifié ro- tatif, lequel dispositif d'injection de fluide comprend au moins un déflecteur délimitant à l'intérieur du dit lit fluidifié rotatif un espace autour d'un ou plusieurs jets du dit fluide dirigés dans le sens de la rotation du dit lit fluidifié rotatif, provenant d'un ou plusieurs injecteurs du dit fluide, ce dit déflecteur étant disposé de manière à délimiter entre le ou les dits injecteurs et le dit déflecteur, un passage ou couloir d'accès à un flux des dites particules solides en suspension dans le dit lit fluidifié rotatif, provenant de l'amont du dit injecteur, pour entrer dans ce dit espace afin de s'y mélanger avec le ou les dits jets de fluide, ce dit espace étant suffisamment long pour permettre à ce ou aux dits jets de fluide de céder une partie substantielle de leur énergie cinétique aux dites particules solides avant d'atteindre la sortie de ce dit espace.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the device for supplying one or more fluids comprises a device for injecting fluid into the interior of said rotating fluidized bed, which device for injecting fluid comprises at least one deflector defining inside said rotating fluidized bed a space around one or more jets of said fluid directed in the direction of rotation of said rotating fluidized bed, from one or more injectors said fluid, said deflector being arranged so as to delimit between said injector (s) and said deflector, a passage or corridor access to a flow of said solid particles suspended in said rotating fluidized bed, from the upstream said injector, to enter the said space to mix with the said fluid jets or said fluid, said space being long enough to allow this or said fluid jets to yield a portion of their kinetic energy to said solid particles before reaching the exit of said space.
4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation sont disposées longitudinalement et que leur largeur moyenne est inférieure à la moitié de la distance moyenne entre la dite paroi de la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire.4. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the or said evacuation openings are arranged longitudinally and that their average width is less than half the mean distance between said wall of the said central chimney and the said circular wall.
5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la somme des sections des dites ouvertures d'évacuation est inférieure au double de la somme des sections de sortie des dits injecteurs de fluide.5. Device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the sum of the sections of said discharge openings is less than twice the sum of the output sections of said fluid injectors.
6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les plans des dites ouvertures d'évacuation forment des angles compris entre 60° et 120° avec la paroi de la dite cheminée centrale.6. Device according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the planes of said discharge openings form angles between 60 ° and 120 ° with the wall of said central chimney.
7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce qu'aucune section transversale de la dite cheminée centrale ne traverse plus d'une dite ouverture d'éva- cuation.7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that no cross section of said central chimney no longer crosses said evacuation opening.
8. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce que les directions d'injection des couches du fluide ou mélange de fluides par les dits injecteurs de fluide forment un angle inférieur à 30° avec la dite paroi circulaire du côté situé en aval des dits injec- teurs de fluide.8. Device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the directions of injection of the layers of the fluid or mixture of fluids by said fluid injectors form an angle less than 30 ° with said circular wall on the downstream side of said fluid injectors.
9. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que les plans des sorties des dits injecteurs de fluide forment des angles compris entre 60° et 120° avec la dite paroi circulaire du côté situé en aval des dits injecteurs de fluide. 9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the plans of the outputs of said fluid injectors form angles between 60 ° and 120 ° with said circular wall on the side downstream of said fluid injectors.
10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que chaque tranche annulaire de la dite paroi circulaire contient au moins un dit injecteur de fluide tous les 90°.10. Device according to any one of claims 1 to 9, characterized in that each annular portion of said circular wall contains at least one said fluid injector every 90 °.
11. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce que la distance entre deux dits injecteurs de fluide consécutifs est de préférence inférieure au rayon moyen de la dite paroi circulaire.11. Device according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the distance between said two consecutive fluid injectors is preferably less than the average radius of said circular wall.
12. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 11 , caractérisé en ce que les sorties des dits injecteurs de fluide sont minces, de préférence d'une largeur inférieure au vingtième du rayon moyen de la dite chambre de réaction.12. Device according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the outputs of said fluid injectors are thin, preferably of a width less than one twentieth of the mean radius of said reaction chamber.
13. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 12, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du fluide ou mélange de fluides comprend une chambre d'alimentation de fluide entourant la dite paroi circulaire, la différence de pression entre la dite chambre d'alimentation de fluide et la dite cheminée centrale 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.13. Device according to any one of claims 1 to 12, characterized in that said fluid supply device or mixture of fluids comprises a fluid supply chamber surrounding said circular wall, the pressure difference between said fluid supply chamber and said central chimney being maintained by said supply and discharge devices of said fluid or fluids at more than once the average centrifugal pressure exerted by said fluidized bed on said circular wall.
14. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 13, caractérisé en ce que la paroi de la dite cheminée centrale est évasée à au moins une de ses deux extrémités et en ce qu'elle comprend un tube d'évacuation 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 qui ont été entraînées dans la dite cheminée centrale et qui sont poussées par la force centrifuge le long de la dite paroi évasée.14. Device according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the wall of said central chimney is flared at at least one of its two ends and in that it comprises a discharge pipe of said fluid, concentric and at a distance from said flared wall, and a discharge tube against said flared wall separately discharging said solid particles which have been entrained in said central chimney and which are pushed by the centrifugal force along of said flared wall.
15. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 14, caractérisé en ce que la dite chambre cylindrique contient, à proximité du côté du dit dispositif d'évacuation des dites particules solides, un anneau de régulation dont le bord extérieur longe et est fixé à la dite paroi circulaire, et dont le bord intérieur est à une distance moyenne de la dite cheminée centrale supérieure au quart de la distance moyenne entre la dite cheminée centrale et la dite paroi circulaire, les dites particules solides 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.15. Device according to any one of claims 1 to 14, characterized in that said cylindrical chamber contains, near the side of said device for discharging said solid particles, a control ring whose outer edge runs along and is fixed to said circular wall, and whose inner edge is at an average distance from said central chimney greater than a quarter of the mean distance between said central chimney and said circular wall, said solid particles suspended in the said rotary fluidized bed to pass into the space between said inner edge and said central chimney to pass from one side of said control ring to the other side.
16. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 15, caractérisé en ce que le fluide ou le mélange de fluides sont des gaz et en ce qu'il comprend un dispositif d'injection d'un liquide, passant par la dite cheminée centrale, permettant de pulvériser le dit liquide en fines gouttelettes sur au moins une partie de la surface du dit lit fluidifié. 16. Device according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the fluid or the mixture of fluids are gases and in that it comprises a device for injecting a liquid, passing through the said central chimney, for spraying said liquid into fine droplets on at least a portion of the surface of said fluidized bed.
17. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 16, caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle inférieure à 45° avec la verticale et en ce que la dite cheminée centrale traverse le côté supérieur de la dite chambre cylindrique et se termine à une certaine distance du côte opposé, la section transversale de la dite cheminée centrale dimi- nuant progressivement depuis le haut vers le bas.17. Apparatus according to any one of claims 1 to 16, characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle less than 45 ° with the vertical and in that said central chimney crosses the upper side of said cylindrical chamber and ends at a distance from the opposite side, the cross section of said central chimney gradually decreasing from top to bottom.
18. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 17, caractérisé en ce que l'axe de rotation du dit lit fluidifié forme un angle supérieur à 45° avec la verticale et en ce que la ou les dites ouvertures d'évacuation est ou sont situées du côté de la partie longitudinale infé- rieure de la dite chambre cylindrique.18. Device according to any one of claims 1 to 17, characterized in that the axis of rotation of said fluidized bed forms an angle greater than 45 ° with the vertical and in that the or said evacuation openings is or are located on the side of the lower longitudinal portion of said cylindrical chamber.
19. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 18, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de recyclage du fluide ou du mélange de 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 des dits fluides recyclés permettant d'ajuster la température et / ou la composition des dits fluides recyclés.19. Apparatus according to any one of claims 1 to 18, characterized in that it comprises a device for recycling the fluid or mixture of fluids discharged by said device for discharging said fluid or said device to said device supply of said fluid or fluids, said recycling device comprising a treatment device for said recycled fluids for adjusting the temperature and / or the composition of said recycled fluids.
20. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 19, 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 cylindrique par le dit dispositif d'alimentation des dites particules solides.20. Device according to any one of claims 1 to 19, characterized in that it comprises a device for recycling said solid particles discharged by said device for discharging said solid particles to recycle in said chamber cylindrical by said feeding device of said solid particles.
21. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 3 à 20, caractérisé en ce que le dit espace délimité par le dit déflecteur et entourant le ou les dits jets de fluide est d'abord conver- gent puis divergent.21. Apparatus according to any one of claims 3 to 20, characterized in that said space defined by said deflector and surrounding said fluid jets or said first is convergent then divergent.
22. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 3 à 21 , caractérisé en ce que la section du ou des dits injecteurs de fluide est allongée afin d'injecter le dit fluide sous la forme d'un ou plusieurs films peu épais le long de la paroi cylindrique du réacteur contenant le dit lit fluidi- fié rotatif et que le dit déflecteur à la forme d'une ailette délimitant avec la dite paroi cylindrique du dit réacteur le dit espace, par où passe le ou les dits films peu épais du dit fluide.22. Device according to any one of claims 3 to 21, characterized in that the section of said fluid injector (s) is elongated so as to inject said fluid in the form of one or more thin films along the cylindrical wall of the reactor containing the said rotating fluidized bed and the said fin-shaped deflector delimiting with the said cylindrical wall of the said reactor the said space through which the said thin film or films of says fluid.
23. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 3 à 22, caractérisé en ce qu'il comprend des anneaux ou fraction d'anneaux transversaux fixés le long de la paroi cylindrique du réacteur contenant le dit lit fluidifié et délimitant avec le dit déflecteur et la dite paroi cylindrique du dit réacteur le dit espace par où passent le ou les dits jets de fluide.23. Device according to any one of claims 3 to 22, characterized in that it comprises rings or fraction of transverse rings fixed along the cylindrical wall of the reactor containing said fluidized bed and delimiting with said deflector and said cylindrical wall of said reactor said space through which pass said fluid jets.
24. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 23, caractérisé en ce que les dites ouvertures centrales des dits disques creux sont équipées d'un ou plusieurs déflecteurs centraux, qui traversent longitudinalement les dites chambres cylindriques, et qui ont des cour- bures délimitant une ou plusieurs fentes d'accès central par où le dit fluide ou mélange de fluides est aspiré vers les dites ouvertures centrales, les dites courbures et les dites fentes d'accès étant disposées de manière à réduire la probabilité que des dites particules solides puissent pénétrer dans les dites ouvertures des dits disques creux.24. Apparatus according to any one of claims 2 to 23, characterized in that said central openings of said hollow discs are equipped with one or more central baffles, which pass longitudinally said cylindrical chambers, and which have courts - bures defining one or more central access slots through which said fluid or mixture of fluids is sucked toward said central openings, said bends and said access slots being arranged to reduce the probability that said solid particles can penetrate into said openings of said hollow discs.
25. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 24, caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux contient une ou des cloisons de séparation permettant de séparer le dit fluide ou les dits fluides qui pénètre dans ce dit disque creux et qui provient des dites chambres cylindriques séparées par ce dit disque creux.25. Device according to any one of claims 2 to 24, characterized in that at least one of said hollow discs contains one or more partition walls for separating said fluid or said fluids which enters said hollow disk and which comes from said cylindrical chambers separated by said hollow disk.
26. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 25, caractérisé en ce que au moins un des dits disques creux permet le passage d'un injecteur capable de pulvériser de fines gouttelettes d'un fluide secondaire sur la surface d'au moins un dit lit fluidifié rotatif d'au moins une des dites chambres cylindriques, au moins un des autres dits fluides étant gazeux.26. Device according to any one of claims 2 to 25, characterized in that at least one of said hollow disc allows the passage of an injector capable of spraying fine droplets of a secondary fluid on the surface of at least one said rotating fluidized bed of at least one of said cylindrical chambers, at least one of said other fluids being gaseous.
27. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 26, caractérisé en ce que le dit réacteur comprend une sortie dans la paroi latérale de chaque dite chambre cylindrique pour permettre l'évacuation complète des dites particules solides contenues dans chaque dite chambre cylindrique.27. Device according to any one of claims 2 to 26, characterized in that said reactor comprises an outlet in the side wall of each said cylindrical chamber to allow complete evacuation of said solid particles contained in each said cylindrical chamber .
28. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 27, caractérisé en ce qu'il comprend des dits passages qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers une extrémité du dit réacteur et qui sont situés à la distance souhaitée des dites ouvertures centrales des dits disques creux, afin d'y sta- biliser les dites surfaces des dits lits fluidifiés rotatifs, le débit des particules transférées vers la dite extrémité augmentant ou diminuant suivant que les dits passages sont plus ou moins immergés dans les dits lits fluidifiés rotatifs.28. Device according to any one of claims 2 to 27, characterized in that it comprises said passages which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles from one said cylindrical chamber to the other towards one end of said reactor and which are located at the desired distance from said central openings of said hollow discs, so as to stabilize said surfaces of said rotary fluidized beds, the flow rate of the particles transferred to said end increasing or decreasing according to said passages are more or less immersed in said rotary fluidized beds.
29. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 28, caractérisé en ce qu'il com- prend des dits passages qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilés afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans une direction qui permet de remplir ou vider progressivement des dites particules solides l'ensemble des dites chambres cylindriques du dit réacteur.29. Apparatus according to any one of claims 2 to 28, characterized in that it comprises said passages which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled in order to facilitate the transfer of said solid particles of a said cylindrical chamber to another in a direction which allows to fill or empty gradually said solid particles all of said cylindrical chambers of said reactor.
30. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 2 à 29, caractérisé en ce qu'il comprend des dits passages secondaires, qui sont situés le long de la dite paroi cylindrique du dit réacteur et qui sont profilé afin de faciliter le transfert des dites particules solides d'une dite chambre cylindrique à l'autre dans la direction opposée à celle des autre dits passages afin d'assurer un reflux préférentiellement des dites particules solides les plus lourdes. 30. Device according to any one of claims 2 to 29, characterized in that it comprises said secondary passages, which are located along said cylindrical wall of said reactor and which are profiled to facilitate the transfer of said solid particles of a said cylindrical chamber to the other in the opposite direction to that of the other said passages to ensure a preferential reflux of said heavier solid particles.
31. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 30, caractérisé en ce que le dit dispositif d'alimentation du dit fluide ou mélange de fluides comprend de longues fentes longitudinales traversant sa dite paroi latérale, parallèlement à l'axe de symétrie du dit réacteur, ces dites longues fentes longitudinales étant reliées à au moins un distributeur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser les vitesses d'entrée du dit fluide ou mélange de fluides injecté dans le dit réacteur par les dites longues fentes.31. Device according to any one of claims 2 to 30, characterized in that said supply device of said fluid or mixture of fluids comprises long longitudinal slots passing through said side wall, parallel to the axis of symmetry. said said reactor, said long longitudinal slots being connected to at least one fluid distributor external to said reactor and for regulating the inlet velocities of said fluid or mixture of fluids injected into said reactor by said long slots.
32. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 31 , caractérisé en ce que le dit dispositif d'évacuation du dit fluide ou mélange de fluides comprend des fentes transversales, perpendiculaires à l'axe de symétrie du dit réacteur et traversant sa dite paroi cylindrique le long des dites ouvertures latérales des dits disques creux, ces dites fentes transversales étant reliées à au moins un collecteur de fluide extérieur au dit réacteur et permettant de régulariser la pression de sortie du dit fluide ou mélange de fluides évacué du dit réacteur par les dites fentes transversales.32. Apparatus according to any one of claims 2 to 31, characterized in that said device for discharging said fluid or mixture of fluids comprises transverse slots, perpendicular to the axis of symmetry of said reactor and passing through its said cylindrical wall along said lateral openings of said hollow discs, said transverse slots being connected to at least one fluid collector external to said reactor and making it possible to regulate the outlet pressure of said fluid or mixture of fluids discharged from said reactor by said transverse slots.
33. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 32, caractérisé en ce que le dit réacteur est horizontal.33. Apparatus according to any one of claims 1 to 32, characterized in that said reactor is horizontal.
34. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 32, caractérisé en ce que le dit réacteur est vertical et que les dits disques creux ne comprennent chacun qu'une seule dite ouverture centrale située sur leur paroi inférieure.34. Device according to any one of claims 2 to 32, characterized in that said reactor is vertical and said hollow discs each comprise only one said central opening on their lower wall.
35. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 2 à 32, caractérisé en ce qu'il comprend une colonne de transfert ou un tube extérieur au dit réacteur permettant de recycler les dites particules solides évacuées d'une dite chambre cylindrique à une extrémité du dit réacteur dans la dite chambre cylindrique située à l'autre extrémité du dit réacteur.35. Device according to any one of claims 2 to 32, characterized in that it comprises a transfer column or a tube outside said reactor for recycling said solid particles discharged from said cylindrical chamber at one end. said reactor in said cylindrical chamber at the other end of said reactor.
36. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides 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 cylindrique d'un réacteur, et de les évacuer centralement par une cheminée centrale traversant ou pénétrant dans la dite chambre cylindrique, suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 35, à un débit et une pression d'injection entraînant les dites particules solides à une vitesse moyenne de rotation engendrant une force centrifuge au moins trois fois supérieure à la force de gravité.36. Process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles in suspension in a fluidized rotating bed or for catalytic transformation of fluids passing through said rotating fluidized bed, characterized in that it comprises the steps of injecting one or more fluids, in successive layers, in a cylindrical chamber of a reactor, and to evacuate centrally by a central chimney passing through or penetrating into said cylindrical chamber, according to any one of claims 1 to 35, at a rate and an injection pressure causing said solid particles to a mean rotational speed generating a centrifugal force at least three times greater than the force of gravity.
37. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injec- ter dans un réacteur cylindrique horizontal suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 33, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la racine carrée du produit du diamètre du réacteur et de g qui est l'accélération due à la pesanteur.37. Process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles suspended in rotary fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a cylindrical horizontal reactor according to any one of claims 1 to 33, a fluid or mixture of fluids at a rate and a rate giving said solid particles a mean rotational speed greater than the square root of the product of the reactor diameter and g which is the acceleration due to gravity.
38. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traversant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant la revendication 34 ou 35, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit générant dans le dit lit fluidifié rotatif une force cen- trifuge supérieure à la pesanteur, les dites particules solides étant transférées d'une dite chambre cylindrique à l'autre vers le bas du dit réacteur.38. Process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles in suspension in rotating fluidized beds or of catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a reactor vertical cylinder according to claim 34 or 35, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate generating in the said rotating fluidized bed a centrifugal force greater than the gravity, said solid particles being transferred from said chamber cylindrical to the other downward of said reactor.
39. Procédé de polymérisation catalytique, de séchage ou autres traitements de particules solides en suspension dans des lits fluidifiés rotatifs ou de transformation catalytique de fluides traver- sant des lits fluidifiés rotatifs, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à injecter dans un réacteur cylindrique vertical suivant la revendication 34 ou 35, un fluide ou mélange de fluides à une vitesse et à un débit donnant aux dites particules solides une vitesse moyenne de rotation supérieure à la vitesse qu'elles peuvent acquérir en tombant du sommet à la base des dites chambres cylindriques et leur permettant de passer d'une dite chambre cylin- drique inférieure à la dite chambre cylindrique supérieure par au moins un passage aménagé dans le dit disque creux les séparant et orienté dans le sens faisant monter les dites particules solides.39. Process for catalytic polymerization, drying or other treatments of solid particles in suspension in rotary fluidized beds or in catalytic transformation of fluids passing through rotating fluidized beds, characterized in that it comprises the steps of injecting into a vertical cylindrical reactor according to claim 34 or 35, a fluid or mixture of fluids at a rate and a flow rate giving said solid particles an average rotational speed greater than the speed they can acquire by falling from the top to the bottom said cylindrical chambers and allowing them to pass from said lower cylindrical chamber to said upper cylindrical chamber by at least one passage arranged in said hollow disk separating them and oriented in the direction making said solid particles rise.
40. Procédé suivant l'une quelconque des revendications de 36 à 39, caractérisé en ce qu'il com- prend l'étape qui consiste à recycler le ou les dits fluides.40. Process according to any one of claims 36 to 39, characterized in that it comprises the step of recycling the said fluid or fluids.
41. Procédé suivant l'une quelconque des revendications de 36 à 40, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à recycler les dites particules solides.41. Process according to any one of claims 36 to 40, characterized in that it comprises the step of recycling said solid particles.
42. Procédé suivant l'une quelconque des revendications de 36 à 41 , caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consiste à pulvériser un liquide en fines gouttelettes sur les dites particules solides et à faire réagir chimiquement le dit liquide imprégnant ou entourant les dites particules avec le ou les dits fluides gazeux traversant le dit lit fluidifié rotatif.42. A method according to any one of claims 36 to 41, characterized in that it comprises the steps of spraying a liquid in fine droplets on said solid particles and chemically react said liquid impregnant or surrounding the said particles with said fluids or gaseous fluid passing through said rotating fluidized bed.
43. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 35 dans un procédé de polymérisation de particules solides en suspension dans un lit fluidifié rotatif.43. Use of the device described in any one of claims 1 to 35 in a solid particle polymerization process suspended in a rotating fluidized bed.
44. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 35 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. 44. Use of the device described in any one of claims 1 to 35 in a process for the catalytic conversion of a fluid or mixture of fluids passing through a rotating fluidized bed whose solid particles are catalysts.
45. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quel∞nque des revendications de 1 à 35 dans un procédé de séchage ou d'extraction de composants volatils des dites particules solides.45. Use of the device described in any one of claims 1 to 35 in a method of drying or extracting volatile components of said solid particles.
46. Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications 1 à 35, dans un procédé d'imprégnation ou d'enrobage des dites particules solides. 46. Use of the device described in any one of claims 1 to 35, in a method of impregnating or coating said solid particles.
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