EP2049264A1 - Dispositif d'évacuation d'un fluide au travers d'une chambre rotative avec circulation intérieure et refoulement centrifuge de particules solides fluidifiées et procédés utilisant ce dispositif - Google Patents

Dispositif d'évacuation d'un fluide au travers d'une chambre rotative avec circulation intérieure et refoulement centrifuge de particules solides fluidifiées et procédés utilisant ce dispositif

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Publication number
EP2049264A1
EP2049264A1 EP07815679A EP07815679A EP2049264A1 EP 2049264 A1 EP2049264 A1 EP 2049264A1 EP 07815679 A EP07815679 A EP 07815679A EP 07815679 A EP07815679 A EP 07815679A EP 2049264 A1 EP2049264 A1 EP 2049264A1
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EP
European Patent Office
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rotary
chamber
fluid
solid particles
wall
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07815679A
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German (de)
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Inventor
Axel De Broqueville
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/01—Processes of polymerisation characterised by special features of the polymerisation apparatus used
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/16—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by suspending the powder material in a gas, e.g. in fluidised beds or as a falling curtain
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1818—Feeding of the fluidising gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
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    • B01J8/18—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles
    • B01J8/1872—Details of the fluidised bed reactor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J8/24—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique
    • B01J8/38—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it
    • B01J8/384—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with fluidised particles according to "fluidised-bed" technique with fluidised bed containing a rotatable device or being subject to rotation or to a circulatory movement, i.e. leaving a vessel and subsequently re-entering it being subject to a circulatory movement only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/34—Polymerisation in gaseous state
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2208/00—Processes carried out in the presence of solid particles; Reactors therefor
    • B01J2208/00008—Controlling the process
    • B01J2208/00654—Controlling the process by measures relating to the particulate material
    • B01J2208/00681—Agglomeration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04C—APPARATUS USING FREE VORTEX FLOW, e.g. CYCLONES
    • B04C9/00—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks
    • B04C2009/007—Combinations with other devices, e.g. fans, expansion chambers, diffusors, water locks with internal rotors, e.g. impeller, ventilator, fan, blower, pump

Definitions

  • the present invention relates to a device for evacuation of one or more fluids, gaseous or liquid, fed into a reaction chamber containing solid particles fluidized by said fluid or fluids, through a rotary chamber provided with a finned wheel, to push back into said chamber; reaction the solid particles which have been entrained by the fluid inside said rotary chamber and to catalytic polymerization, gasification, combustion, drying, impregnation, coating or other treatment processes; solid particles suspended in a fluid or cracking, dehydrogenation or other catalytic transformations of fluids using this device.
  • the centrifugal force is generally used, for example by means of cyclones or by rotating all the fluid and the solid particles at the same time. inside the chamber that contains them and that can itself be rotative.
  • the depression which is necessary to overcome the centrifugal force generated by said rotary chamber and to suck and evacuate the fluid through its openings inside the fixed central evacuation tube of the fluid, can also suck up the fluid and the solid particles suspended in this fluid through the space, generally narrow, between said rotary chamber and the walls of said fixed central evacuation tube of the fluid.
  • the present invention comprises:
  • this evacuation device comprises:
  • a rotating chamber delimited by a rotating circular wall surrounding a central axis, called the axis of rotation, through which the said fluid or fluids are evacuated, said rotary chamber comprising;
  • a rotation device for rotating it about said axis of rotation; one or more inlet openings located along one or both ends and / or between the two ends of its rotary circular wall and / or along one or both of its lateral walls;
  • one or more discharge openings along its rotary circular wall preferably located on the opposite side to the side of said inlet openings or on both sides or between said inlet openings, communicating with at least one finned wheel, which is fixed around and outside of said rotary circular wall and which can, under the effect of centrifugal force, push back from said rotary chamber towards said main chamber the particles solids which have been entrained inside said rotary chamber by said fluid or fluids and which accumulate along said rotary circular wall of said rotary chamber under the effect of the centrifugal force.
  • the solid particles fluidized by the said fluid or fluids fed into the said main chamber can be swirling and / or form a conventional fluidized bed, under the effect of gravity, and / or rotating, under the effect centrifugal force.
  • the said main chamber and the said rotary chamber may contain different zones in which the solid particles may have different behavior, for example sliding along certain walls, swirling in certain zones, forming a conventional fluidized bed, under the influence of Ia. gravity, and / or a rotating fluidized bed, under the influence of centrifugal force, in other areas.
  • Solid particles can also have very different sizes and therefore different behaviors. The larger ones can slide along some walls and the smaller ones can swirl in some areas and focus along some walls in other areas.
  • the fluid or said fluids to be discharged can enter said rotary chamber through said inlet openings by driving solid particles therein and be sucked out of said rotary chamber through said central opening (s). output by said central or said fixed evacuation tubes, connected to said evacuation device.
  • the centrifugal force generated by the rotation of said rotary circular wall concentrates said solid particles, entrained by said fluids or said fluids inside said rotary chamber, along said rotary circular wall from which they can be sucked through said discharge openings and discharged into said main chamber by the centrifugal force generated by the rotation of said one or more finned wheels acting as a centrifugal pump or compressor.
  • said inlet openings may be on one or both sides or in the middle part of said rotary chamber, the discharge openings being respectively on the other side, in the middle part or both sides of said rotary chamber.
  • the number of vane wheels may also be greater than 2, the inlet openings being located in the intervals between the vanes.
  • the evacuation of said fluids can be done by at least one fixed central evacuation tube penetrating into said rotary chamber of one or more sides of said finned wheel or wheels. said inlet openings being on the opposite side or between said finned wheels.
  • the evacuation of said fluids can be done by at least one fixed central evacuation tube penetrating into said rotary chamber by one of its sides and separating from said central opening. output, said inlet or openings on the same side, said finned wheel being on the opposite side.
  • the finned wheel may be around the middle part of said rotary chamber and the evacuation of said fluid (s) may be done by at least one fixed central evacuation tube penetrating into said chamber rotating by one of its sides and by at least one other fixed central evacuation tube penetrating into said rotary chamber on the other side, said fixed central tubes separating said central outlet openings from said inlet openings located each side of said rotary chamber.
  • the said central outlet opening (s) of the said rotary chamber may be surrounded by one or several rotary evacuation tubes fixed to the said rotary chamber, preferably concentric with the end (s) of the said central evacuation tubes, surrounding or being surrounded by said end or ends.
  • said evacuation device can be connected to at least two concentric fixed evacuation tubes, the end of the inner tube penetrating deeper inside the rotary chamber through one of its sides, to allow the separate discharge of fluid entering the said rotating chamber through inlet openings further away from said side.
  • the wing wheel or wheels located at the ends of said rotary chamber are preferably parallel and close to a wall of said main chamber containing said fluids to be evacuated.
  • the rotary chamber may have at each of its two ends a finned wheel, preferably located near two opposite sides of said main chamber and at least two central discharge openings. one on each side, facing or surrounding or surrounded by the end of at least two fixed central evacuation tubes, at least one on each side, whereby the fluid or fluids are discharged, the inlet openings being located between these two ends.
  • said inlet openings are located on either side of a disk or rotary partition wall dividing the rotating chamber transversely into two parts. The said rotary separation wall can be extended outside of the said rotary chamber and thus enter the said main chamber in order to delimit two separate zones.
  • the rotary chamber may have a winged center wheel located around the middle part of said rotary chamber and said inlet openings and central outlet openings located at each of the two chambers. ends of said rotary chamber, preferably near two opposite sides of said main chamber, said inlet and outlet openings being separated by the end of said fixed central evacuation tubes penetrating each side into said rotary chamber.
  • said finned central wheel is divided transversely by a disk or rotary partition wall which also divides the rotary chamber into two parts. The said rotary separation wall can be extended outside of the said rotary chamber and thus enter the said main chamber in order to delimit two separate zones.
  • the term "impeller” should be taken in the broadest sense. It relates to a rotary circular device:
  • a wheel or a rotary circular device interconnecting said fins or walls.
  • the impeller generally comprises one or two annular discs to which are attached fins.
  • the annular disc (s) may have a flared shape and the fins may have a variable width and may be straight or curved to modify the longitudinal and radial direction and the section of the passages between the fins and along or between the annular discs.
  • the thickness of the fins can be constant or progressive. For example, they may widen away from the center, as shown in Figure 10.
  • the term "impeller” in the description of the present invention may also refer to simple rotating tubes, one end of which is attached to the rotating circular wall around the discharge openings and the other end enters into the main chamber outside the rotating chamber.
  • the so-called simple rotary tubes may be straight or curved, of varying section and of any shape, for example round or rectangular.
  • the free spaces inside the tubes are the passages through which solid particles and a fluid can be discharged by centrifugal force from the rotating chamber to the main chamber.
  • these so-called simple rotating tubes being attached to the rotating circular wall do not necessarily have to be connected to each other by an annular disk to be assimilated to a finned wheel.
  • said fixed evacuation central tube (s) and / or said evacuation rotary tube (s) may have a flared or doubly flared shape.
  • said rotary circular wall may have a cylindrical shape, but it may also have variable curvatures, preferably periodic, such as a corrugated surface, or be polygonal. Its shape may be flared or curved, the widest part preferably being located on the side or sides of the said finned wheel (s) in order to facilitate the sliding of the solid particles towards the said discharge openings and / or to reduce the volume occupied by said rotary chamber inside said main chamber. In a particular embodiment of the present invention, the widest part may also be on the side of the said inlet opening or openings.
  • circular wall is therefore used here in the broadest sense of any wall of any shape, closed on itself, surrounding a central axis, which is preferably an axis of symmetry.
  • This wall may contain openings and be discontinuous in places, for example a succession of blades. It delimits a volume or a chamber whose lateral sides can be opened or closed by lateral walls that can contain openings.
  • rotary relative to said circular walls or volumes delimited by said circular walls means here" rotatable about said central axis, also called axis of rotation ".
  • the outer diameter of the finned wheel (s) being greater than the largest diameter of the rotary chamber, the pressure difference generated by the rotation of this or these finned wheels is preferably sufficient to allow discharging towards the said main chamber the fluid, which is in the space or spaces, preferably narrow, located between the rotating wall (s) surrounding the said central discharge opening (s) and the end (s) of the said fixed central tube (s). and / or the fixed wall or walls that surround it.
  • This backflow prevents the aspiration and the evacuation of solid particles by this or these spaces towards the said central tubes of fixed evacuation, while pushing in the said main chamber the solid particles entrained by the fluid in the rotary chamber at the through entrance openings.
  • the amount of fluid that is discharged and the quality of the separation between the discharged fluid and the solid particles increases with the rotational speed of the rotary chamber and the outer diameter of the impeller (s). They decrease when the pressure difference between the main chamber and the rotary chamber increases and therefore when the flow rate of the fluid to be evacuated increases. They also depend on the size, position and shape of the inlet openings and the characteristics of the fluid and suspended solid particles.
  • the inlet openings may be surrounded by vanes which guide the fluid within the rotating chamber while at least partially pushing away solid particles which are entrained by the fluid to reduce the concentration of the solid particles. in the fluid that enters the interior of the rotating chamber.
  • the depression generated by these blades is less than the depression generated by said fin wheel, usually located at the other end of the rotary chamber to allow the latter to suck and push back in the chamber main part of the fluid that has entered the rotating chamber between said blades.
  • the outer diameter of said blades must be less, preferably less than 75%, that of said fins.
  • the orientation and shape of said blades promotes the penetration of the fluid inside said rotary chamber, which reduces the pressure difference between the main chamber and the rotary chamber. and can even invert it, in order to increase the circulation of the fluid and thus also the circulation of the solid particles along the rotary circular wall and the impeller.
  • the rotary side wall closing the rotary chamber on the side of said inlet openings surrounded by vanes may be inside said rotary chamber and comprise passages or openings for entry into the chamber.
  • said rotary chamber Said blades surrounding said passages or inlet openings may be on the outer side of said rotary side wall, and inside the circular wall rotary They may be delimited by a ring which is fixed along and inside said rotary circular wall
  • said vanes and said ring form a blade wheel inside and supported on the rotating circular wall and outside and against the rotating side wall.
  • said rotary side wall located inside said rotary chamber may be a rotary partition wall separating said two-part rotary chamber a reaction rotary chamber located on the side of the inlet openings. , where the fluid (s) can react with the swirling solid particles and a rotating separation chamber, located on the side of the finned wheel and the fixed central evacuation tube, where the fluid to be evacuated is separated from the solid particles by the force centrifugal
  • the centrifugal force can be one or more orders of magnitude greater than the force of gravity.
  • the axis of rotation of said rotary chamber can therefore have any orientation. It can be vertical, horizontal or inclined. therefore, the meaning of the words "high” and “low” in the descriptions below, refers to the deente figure, without indicating the direction of the force of gravity, except specific mentions in the present invention
  • the fluid discharged by the so-called fixed central evacuation tubes generally turn very rapidly n can still contain solid particles which are concentrated along its wall due to the centrifugal force and which can be recovered in a coaxial annular chamber acting as a cyclone L the rotational energy of the fluid can also be partially recovered by means of fins fixed to the inside of said fixed tube and converting the speed of e rotation in axial speed and / or pressure
  • the fluid evacuated by said central or said evacuation tubes can actuate a centrifugal turbine attached to a transmission shaft along the axis of rotation and driving the circular wall Rotary
  • the same driveshaft can be connected to a
  • the main chamber may be delimited by a fixed circular wall which surrounds the rotary circular wall.
  • This fixed circular wall may be of any shape, preferably with an axis of symmetry identical or parallel to the axis of rotation of the rotary chamber In a particular embodiment, this fixed circular wall may be cylindrical or polygonal and relatively close to the rotating circular wall.
  • the fluid and solid particles, discharged into the main chamber by the impeller and possibly by the blades surrounding the said inlet openings rotate all the fluid and solid particles contained in the main chamber
  • the solid particles under the effect of centrifugal force, are concentrated along its fixed circular wall It can be provided of a fluid supply device supplying fluid in predominantly radial directions in order to reduce this concentration by at least partially offsetting the centrifugal force and slowing down the rotational speed of these solid particles.
  • the fluid supply directions may have axial and / or tangential components in order to guide the solid particles in the desired direction and / or to increase or further reduce the rotational speed of these particles.
  • the main chamber containing this liquid may not be full. It is sufficient if the rotating chamber is under the surface of the liquid to allow the discharge of the solid particles accompanied by liquid by the impeller. .
  • the present invention may comprise a hollow central rotary tube, which can serve as a hollow transmission shaft between the rotary circular wall and the device allowing the by means of which a fluid, for example a cooling fluid, can be introduced between double walls of the rotary chamber or through hollow rotary rays and finally injected into the main chamber or the chamber rotating or discharged through the other end of said hollow transmission shaft.
  • a fluid for example a cooling fluid
  • said hollow transmission shaft may make it possible to introduce welded particles inside the rotary chamber or, when said fluid or mixture of fluids is a gas, to spray fine droplets. a liquid inside the rotating chamber or the main chamber.
  • solid particles can be introduced directly into the rotary chamber by means of fixed tubes passing through the main chamber and the end of which faces the inlet openings of said rotary chamber. .
  • the said rotary chamber may also be divided into several rotating chambers by one or more rotary separation walls comprising passages along the rotary circular wall allowing the fluid and the solid particles to pass from one chamber to the other, the said several rotary chambers including:
  • one or more rotary reaction chambers situated on the side of said inlet openings, in which the fine droplets of a liquid or the solid particles introduced by the hollow transmission shaft or in front of the inlet openings; can react with the fluid and / or solid particles contained in the fluid from the main chamber;
  • one or more rotary separation chambers situated on the side of the discharge openings and of the outlet opening or openings, in which the fluid or mixture of fluids discharged towards the fixed central evacuation tube separates from the fluid or mixture of fluids and solid particles which are discharged by the wheel or wheels to said main chamber.
  • Said passages may comprise guides which guide the fluid and the solid particles in the direction of rotation in order to increase their tangential velocity and thus the centrifugal force in order to improve the separation between the fluid (s) evacuated and the solid particles repressed.
  • the said separation chamber (s) may comprise deflectors which improve the separation between the evacuated fluid (s) and the solid particles discharged.
  • said rotary chamber delimited by a rotating circular wall surrounding and rotatable about an axis of rotation, comprises:
  • the fluid discharge device comprises at least one fixed central evacuation tube penetrating into or facing the central outlet opening of said rotary chamber on the side of said finned wheel.
  • said fluid discharge device also comprises a fixed central evacuation tube penetrating into or facing the central outlet opening of said rotary chamber on the side of said other end of the said rotary circular wall.
  • at least one of the lateral sides of said rotary chamber is not closed by a rotatable side wall, this or these lateral sides being open.
  • the device for feeding solid particles and / or fluid comprises at least one fixed supply tube facing or penetrating through one of said open lateral sides of said rotary chamber.
  • the evacuated fluid (s) may be adequately treated, for example heated or cooled, and recycled to selected areas of the main chamber or rotating chamber.
  • a device for supplying and discharging solid particles can also adequately treat the discharged solid particles, for example regenerate them, and recycle them in selected areas of the main chamber or the rotary chamber.
  • the present invention can be installed in existing industrial imities, for example by replacing internal cyclones in a conventional fluidized bed reaction chamber, to improve the separation between the evacuated fluid and the solid particles and thus allow the use of particles. sods of different sizes, of higher concentration and / or to increase the flow rate of the fluid. It also improves the circulation and agitation of solid particles within the reaction chamber. It also makes it possible to work with smaller fluid flow rates, insofar as the fluid discharged and thus recycled in the reaction chamber can contribute to the fluidization of the solid particles.
  • the present invention is particularly useful for processes requiring a large fluid flow and / or involving solid particles of very different sizes and / or very small (micro or nanoparticles).
  • Figure 1 is a schematic view of a longitudinal section of an exemplary rotating chamber with centrifugal discharge.
  • FIG. 2 is a schematic view of the cross section of an exemplary fin wheel according to the plane AA 'of FIG.
  • Figure 3 is a schematic view of a cross section of a rotary chamber with centrifugal discharge in a plane intersecting an example of blades surrounding the inlet openings.
  • Figure 4 is a schematic view of a portion of a cross-section of another example of blades surrounding the inlet openings of a rotary centrifugal delivery chamber.
  • Fig. 5 is a schematic view of a longitudinal section of an example of a centrifugal delivery rotary chamber within a conventional fluidized bed reactor with blades surrounding the outside inlet openings. of the rotating side wall and inside the rotating circular wall.
  • FIG. 6 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotary centrifugal delivery chamber, comprising a transmission shaft connected to a compressor and to a turbine.
  • FIG. 7 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotary chamber with centrifugal discharge, comprising two finned wheels
  • FIG. 8 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotary centrifugal delivery chamber, comprising a hollow transmission shaft for feeding solid particles inside the rotary chamber.
  • FIG. 9 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotary centrifugal delivery chamber, comprising double walls, a wall dividing the rotary chamber into two parts and a hollow transmission shaft for feeding particles. solids inside the rotary chamber and a cooling fluid between the double walls.
  • FIG. 10 is a schematic view of a cross section of an example of the hollow fin wheel of Fig. 9.
  • FIG. 11 is a schematic view of a cross-section of an example of the hollow blades surrounding the inlet openings of the rotary centrifugal delivery chamber of FIG. 9
  • FIG. 12 is a schematic view of the longitudinal section of another example of a rotary centrifugal delivery chamber, inside a main circular chamber, used to circulate microparticles between the main chamber and the rotary chamber. even with a small flow of fluid
  • FIG. 13 is a schematic view of the section of an injector making it possible to disaggregate agglomerates of nano or microparticles before feeding them into a main chamber
  • FIG. 14 is a diagrammatic view of the longitudinal section of a rotary centrifugal delivery chamber similar to that of FIG. 9 with a feed of solid particles by a fixed tube, fixed opposite the openings of a chamber rotary strongly and doubly flared
  • FIG. 15 is a schematic view of the longitudinal section of an example in which the fixed central evacuation tube (6) is flared, enters the rotary chamber and separates the inlet opening from the central outlet opening.
  • FIG. 16 is a longitudinal section of another example of a rotary centrifugal delivery chamber comprising a rotating separation wall (130) and where the fluid is discharged through the hollow transmission shaft which passes through the rotary chamber
  • FIG. 17 is a diagrammatic view of the longitudinal section of an example of a rotary centrifugal delivery chamber with a finned wheel arranged in the middle part and two fixed central evacuation tubes separating the inlet openings from the outlet openings 0
  • FIG. 18 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a centrifugal discharge rotary chamber with a rotating separation wall (130) and an inner impeller (113) with vanes (114) separating the rotating chamber into two parts ( 101) and (102)
  • FIG. 19 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a centrifugal discharge rotary chamber divided by a two-part rotating partition wall (130), (103) and (104), each part communicating with a central tube fixed discharge (6 1) and (63) Details
  • the device for discharging one or more fluids, gaseous or liquid, fed into a main chamber containing solid particles fluidized by said fluid or fluids is characterized in that it comprises 0 - the main chamber, a rotating chamber, which is delimited by a rotating circular wall, surrounding and rotatable about an axis of rotation and closed by two rotating side walls,
  • a rotation device for rotating said rotary circular wall preferably comprising a transmission shaft along said axis of rotation,
  • At least one central evacuation tube whose end surrounds said axis of rotation and communicates with said central outlet opening of said rotary chamber
  • the end of said fixed central evacuation tube and said central outlet opening are opposite and close to each other.
  • the end of said fixed central evacuation tube penetrates inside said rotary chamber through said central outlet opening.
  • said central outlet opening is surrounded by a rotary tube, connected to said rotary circular wall by a rotary side wall or spokes, said rotary tube surrounding or penetrating into said central tube fixed evacuation.
  • the device for discharging one or more fluids, gaseous or liquid, fed into a main chamber containing solid particles that are fluidized by the fluid or said fluids is characterized in that comprises:
  • a rotating chamber which is defined by a rotating circular wall, surrounding and rotatable about an axis of rotation;
  • a rotation device for rotating said rotary circular wall preferably comprising a transmission shaft along said axis of rotation; Characterized in that it comprises:
  • a device for discharging said fluid or fluids comprising at least one fixed central evacuation tube whose end surrounds said central axis and enters said rotary chamber through one of its open lateral sides;
  • a finned wheel fixed around the other end of said rotary circular wall; 5 - one or more discharge openings along said other end of said rotary circular wall allowing fluid and solid particles along said rotary circular wall inside said rotary chamber to enter the space located between said fins and being pushed back into said main chamber by centrifugal force.
  • the lateral side of the rotary chamber situated on the side of said finned wheel, is closed by a rotatable side wall.
  • this side side is open and the impeller is parallel and close to a fixed side wall of the main chamber.
  • the rotating circular wall and the impeller can be connected to the rotating device by spokes, vanes or other suitable means.
  • the device for discharging one or more fluids, gaseous or liquid, fed into a main chamber containing solid particles fluidized by said fluid or fluids comprises:
  • a rotating chamber which is defined by a rotating circular wall, surrounding and rotatable about an axis of rotation and the lateral sides of which are open;
  • a rotation device for rotating said rotary circular wall preferably comprising a transmission shaft along said axis of rotation; characterized in that it comprises:
  • a finned wheel fixed between the ends of said rotary circular wall, preferably along its middle part, around and outside said rotary circular wall; 5 one or more discharge openings along said rotary circular wall allowing the fluid and solid particles along said rotary circular wall inside said rotary chamber to penetrate into the space between said fins and to be pushed back into said main chamber by the centrifugal force.
  • a device for discharging said fluid or fluids comprising at least two fixed central evacuation tubes, each penetrating along said central axis in said rotary chamber through one of said open lateral sides;
  • the device for discharging one or more fluids, gaseous or liquid, fed into a main chamber containing solid particles fluidized by said fluid or fluids comprises:
  • a rotating chamber which is defined by a rotating circular wall, surrounding and rotatable about an axis of rotation and two lateral sides that can be opened or closed by one or two rotatable sidewalls;
  • a rotation device for rotating said rotary circular wall preferably comprising a transmission shaft along said axis of rotation;
  • a device for discharging said fluid or fluids comprising at least two fixed central evacuation tubes, the end of each surrounding said central axis and communicating with one of said central outlet openings of said rotary chamber allowing evacuating from said rotary chamber the fluid or fluids which are entered by said inlet openings in said rotary chamber.
  • the end of said fixed central evacuation tubes and said central outlet openings are opposite and close to each other.
  • an end of at least one of said central evacuation tubes penetrates inside said rotary chamber through at least one of said central outlet openings.
  • at least one of said central outlet openings is surrounded by a rotary tube, connected to said rotary circular wall by a rotary side wall or spokes, said rotary tube surrounding or penetrating into a said fixed central evacuation tubes.
  • FIG. 1 is a diagrammatic view of a longitudinal section of an example of a rotary chamber (100) with centrifugal discharge, in a main chamber (1), supplied with one or more fluids (3), gaseous or liquid, containing or fed by solid particles (2) fluidized by the fluid or said fluids to describe the device and the operation of the present invention.
  • the main chamber (1) of any shape, may be, for example, a reservoir of a relatively large size or a reactor, generally fixed, delimited by a wall called fixed circular wall (24), of any shape, which may be for example polygonal, elliptical or cylindrical, surrounding the rotary chamber (100). It can be closed by walls, called fixed side walls, (25) and (25.1).
  • the main chamber (1) is fed through a tube (83) by a fluid supply device
  • This fluid supply device can be disposed elsewhere, for example along the fixed circular wall (24) and can be reduced to one or more simple jets of fluid for swirling or agitating solid particles contained in the said master bedroom.
  • the main chamber (1) can also be fed by a device for feeding solid particles (2), possibly driven by a fluid, for example by the tube (82). It may also have a device for discharging solid particles (4) for example through the tube (84), preferably disposed where these solid particles can accumulate under the effect of centrifugal force and / or gravity .
  • the solid particles discharged from the rotary chamber by the centrifugal force can be concentrated along the fixed circular wall (24). by centrifugal force. If the influence of the gravity and / or the size of the solid particles are sufficient the solid particles discharged can also be concentrated in the bottom of the main chamber (1), but in general, the centrifugal force preferably being at least an order of magnitude greater than the force of gravity in the processes using this device, the movement of the solid particles is mainly influenced by the fluid flows and the turbulence they generate.
  • the axis of rotation (105) of the rotating chamber (100) may have any inclination and the words “up” and “down” are only a reference to the position in the figure.
  • the rotatable chamber (100) rotatable about the axis of rotation (105) is generally delimited by two rotatable sidewalls (11) and (26) traversing the axis of rotation (105) and a wall rotating ring (8), which is provided along its surface on the side of the rotary side wall (11), with inlet openings (10), through which the fluid (9) to be discharged can enter, and the along its surface near the opposite rotary side wall (26), discharge openings (27) which open onto a finned wheel (13) (14X attached to the outside of said rotary circular wall (8), comprising for example a ring or annular disk (13) provided with fins (14), schematized by the rectangles (14), being able to resemble the fins of a compressor or centrifugal pump
  • the annular disc may be flat or curved,
  • the inlet openings (10) may be surrounded or delimited by vanes (39), schematized by the rectangles (39), which guide the fluid (9) and the solid particles entrained by the fluid (9) inside the rotary chamber (100).
  • the vanes (39) may be in the form of vanes and are attached to the rotatable side wall (11) and to a ring (40) which is secured along and within the rotary circular wall (8).
  • the rotating circular wall (8) is in the form of a slightly tapered or flared tube to facilitate sliding of the solid particles along its inner surface and to increase the cross section of the rotating chamber (100).
  • side of the central outlet opening (115) which is also the side of the finned wheel.
  • the shape of the rotating circular wall may be different, as well as the relative position of the inlet and outlet openings and the finned wheel or wheels.
  • the rotatable side wall (11) opposite to the central outlet opening (115) is a closed disc delimited by the rotating circular wall.
  • the following figures show by other examples that it can extend beyond the rotating chamber and / or be recessed within the rotary chamber and / or comprise inlet openings and / or be replaced by spokes (42), in Figure 14, or blades suitably inclined. It can even be totally open.
  • the other rotatable side wall (26) is at the other end of the rotating circular wall (8).
  • a fixed central evacuation tube (6) connected to a fluid evacuation device (5), symbolized by an arrow (5), surrounds the axis of rotation (105).
  • the fixed central evacuation tube (6) is fixed to a fixed side wall (25) of the main chamber (1) parallel to and close to the impeller wheel (13), and its end ( 110) is opposite and close to the central outlet opening (115) of the rotary chamber (100).
  • the fixed central evacuation tube (6) can also enter the rotary chamber (100), such as the fixed central evacuation tube (6.1) of the example of FIG. 5 or the central outlet opening (115). may be defined by a rotary tube penetrating into or surrounding the fixed tube as illustrated by FIGS. 8 and 16.
  • This device may also comprise a plurality of central concentric evacuation tubes, the inner tube penetrating the deepest in the rotary chamber, and / or several concentric rotary tubes, the inner tube penetrating the deeper into the fixed tube or tubes, in order to better distribute the flow of fluids passing through the different inlets and / or to discharge them separately
  • This particular embodiment is not illustrated by a figure.
  • the rotary chamber (100) is connected to a device for rotating it.
  • a transmission shaft (12) which runs along the axis of rotation (105). It is attached to the side wall (11) and is actuated by a motor (7) via a pulley (7.1).
  • H passes through the central outlet opening (115) and the fixed central evacuation tube (6).
  • the transmission shaft (12) is guided by supports, shown schematically by the guides or bearings (16.1) to (16.3), which may comprise tamping or sealing membranes and / or ball bearings.
  • the support (16.2) is fixed to the walls of the main chamber (1) by fixed radii, schematized by the rectangles (17) and the support (16.3) is fixed to the fixed central evacuation tube (6) by radii or fixed fins, represented diagrammatically by the rectangles (20) which may possibly make it possible to convert the speed of rotation of the fluid into pressure or longitudinal velocity or to make it possible to increase the speed of rotation of the fluid in order to feed it into a co-axial cyclone as illustrated in FIGS. 8, 9 and 14. It may be hollow so as to be able to supply a fluid (60) which may, for example, be used for lubricating and / or cooling the guides, from (16.1) to (16.3). and / or prevent solid particles from entering.
  • a fluid 60
  • the finned wheel (13) acting as a compressor or centrifugal pump sucks through the discharge openings (27) a part of the fluid (9) and the solid particles (15) entrained by the fluid (9). accumulating and sliding along the rotary circular wall (8) due to the centrifugal force, and can (15) push back into the main chamber (1).
  • This device thus allows to discharge in the main chamber (1) at least a portion of the solid particles that have entered the rotary chamber (100) and the fluid entrained by the solid particles.
  • the fluid and the solid particles discharged (15) penetrate while turning in the main chamber (1) and separate under the effect of the centrifugal force: the solid particles are pushed towards and accumulate along the lateral wall ( 24) of the main chamber (1) and the fluid returns by swirling towards the inlet openings (10).
  • the amount of solid particles that can be reprocessed depends on the quality of the separation of the fluid and the solid particles inside the rotary chamber and therefore the centrifugal force or the speed of rotation, but also the path that the fluid must go through this rotating chamber and therefore distances between the inlet, outlet and discharge openings and also the presence of deflectors improving this separation, as illustrated by other examples below.
  • the amount of fluid discharged depends on the ratio between the suction force generated by the impeller (s) and the pressure difference between the main chamber (1) and the rotary chamber generated by the fluid discharge device (FIG. 5). If the latter is relatively high, the amount of fluid discharged can be very small. In this case a part of the fluid to be discharged can enter the fixed evacuation tube (6) without passing through the inlet openings and entrain solid particles therein, passing through the space between the impeller (13). (14) and the fixed side wall (25).
  • a separating fluid may be fed near the impeller to reduce the amount of fluid discharged without causing a significant amount of solid particles to the fixed evacuation tube, as shown in FIGS. and 19.
  • the suction force produced by the impeller mainly depends on the outer diameter of the fins, their shape and speed of rotation, but also on the difference in density of the reprocessed fluid (15) generally containing a high concentration. of solid particles and the incoming fluid (9), depending on the concentration difference of the solid particles and their relative density.
  • the pressure drop generated by the fluid discharge device (5) through the rotary chamber is, in general, mainly the pressure drop across the inlet openings (10). The latter depends on the flow rate of the fluid or fluids and the size of the inlet openings (10), but also on the speed of rotation depending on the shape of these inlet openings.
  • inlet openings surrounded by vanes the shape and orientation of which pushes the solid particles to prevent them from entering the rotating chamber, will generate a pressure drop all the greater that the speed of rotation is high.
  • the pressure drop decreases with the speed of rotation and can even be negative.
  • the amount of solid particles discharged into the main chamber, after entering the rotary chamber can be very high, which can increase the density of the fluid and solid particles (15) discharged into the impeller and therefore increase the discharge, without the need to have a finned wheel with a diameter substantially larger than that of the rotary chamber and blades that surround the inlet openings.
  • the axis of rotation (105) can be horizontal, vertical or inclined.
  • the master bedroom (1) does not have to be closed. It may, for example, be a tank or cistern without a lid, when the fluid is a liquid.
  • the support (16.2) is not essential and the spokes (17) can be connected to the fixed tube or the fixed side wall (25), which surrounds it, by a suitable reinforcement.
  • this device therefore makes it possible, for example, to evacuate from a main chamber containing fine solid particles, fluidized by one or more fluids supplied from this chamber. or said fluids without the solid particles, which are forced back into said chamber. It also ensures a continuous flow of solid particles between the rotary chamber and the main chamber, relatively reliant on the fluid discharge rate.
  • FIG. 2 is a schematic view of the cross-section of an example of the finned wheel (13), along the plane AA 'of FIG. 1. It shows the section of the rotary circular wall (8) comprising discharge openings (27), the section of the transmission shaft (12), which is hollow in this example and whose rotation speed is indicated by the arrows (21) and the section of the vanes (14), and the outer edge (13 3) of the ring (13), whose rotational speed, which is proportional to the radius, is indicated by the arrows (22).
  • the solid particles and the fluid, driven by the fins (14), is drawn through the discharge openings (27) and discharged outwards by centrifugal force
  • the ends of the fins (14) need not necessarily coincide with the edges of the rings (13). They may be shorter or longer. However, it is generally preferable that the outer diameter of the fins and the rotational speed be sufficiently large for the suction generated by the centrifugal force through the discharge openings (27) is greater than the suction generated by the fluid discharge device (5) through the rotary evacuation chamber (100)
  • FIG. 3 is a diagrammatic view, from bottom to top, of the cross section of the rotary evacuation chamber (100) of FIG. 1, along plane BB ', passing through an example with 6 vanes (39).
  • the spokes (41), in the background of the year water (40) are fixed to the rotating circular wall (8) and the transmission
  • the outer diameter of the 6 blades (39) is, in this example, equal to the diameter of the rotating circular wall (8) and the inner diameter is smaller than the diameter of the ring (40).
  • Their shape and orientation relative to the direction rotation are used to repel solid particles This is shown only as an example and is not limiting
  • angle of incidence (43) is defined as the angle formed by the tangent to the blade at a given point, point A in this example, and by the tangent to the circle passing through this point, they have angles of incidence that vary from one point to another.
  • 11 is relatively small, in this example, preferably less than 45 °, at the outer end of the blades so that the solid particles can slide along and outside the blades without being too strongly accelerated while being repulsed by those to the fixed side wall of the reaction chamber
  • the number of blades (39) is not too high, preferably less than that of the fins (14). ), and that the width of the inlet openings is sufficiently large as a function of the desired fluid flow rate
  • the inlet openings DB ', or (44) have an inclination (45) defined as the angle they form with the radius passing through their inner end and the fluid (9) passes through the inlet opening with an average angle of incidence (46) close to the inclination (45) of the discharge opening (44)
  • the angle when the inclination angle (45) is large the greater the width of the opening, and therefore the fluid inlet velocity is small
  • the greater the angle of incidence (46) the greater the tangential component of the velocity of the opening. penetration of the fluid (9) is small This is added to the tangential speed of rotation of the blades and therefore increases the centrifugal force exerted on the fluid
  • the centrifugal force exerted on the fluid (9) which enters the rotary chamber (100) through the inlet openings (44) is therefore all the greater as the inclination (45) of these openings ( 44) is slope, which improves the separation between the solid particles and the fluid, but this also increases the suction force or depression necessary for the penetration of the fluid (9) into the rotary chamber and therefore requires increasing the outer diameter of the impeller ( 14) so that the centrifugal force generated by this wheel is sufficient to compensate for this depression if it is necessary to prevent fluid from the main chamber entering the rotary chamber through the discharge openings, against the current, and thereby reducing the repression of solid particles.
  • the inlet openings (44) are relatively narrow and their inclination (45) is small, in order to obtain a very high centrifugal force and therefore to repel most of the particles. solids and thus to avoid their entry into the rotary chamber.
  • This requires finned wheels of outside diameter substantially larger than the outside diameter of the vanes (39) or rotating chamber.
  • the inlet openings (44) are relatively wide and their inclination (45) is large, in order to reduce the centrifugal force and therefore the pressure drop of the fluid which enters the inlet. rotating chamber between the vanes (39).
  • the distance between the inlet openings and the central outlet opening must be sufficiently long and the speed of rotation of the rotary chamber is sufficiently high to allow separation of the solid particles and the evacuated fluid (29). This can be improved by means of appropriate deflectors fixed inside the rotating chamber. It is also necessary that the discharge openings and the fins (14) are adapted to the greater circulation of solid particles,
  • the inlet openings (44) can be oriented in the direction opposite to the direction of rotation of the rotary chamber in order to further facilitate the entry of the fluid and the solid particles into the chamber. inside the rotating chamber and thus increase the circulation of solid particles.
  • blades Such an example of blades is illustrated in FIG. 4.
  • this device may require the use of deflectors or guides which can increase the speed of rotation of the fluid and solid particles inside the rotary chamber to ensure separating the fluid and the solid particles (15) discharged and the evacuated fluid (29).
  • Figure 9 Such an example is illustrated in Figure 9.
  • FIGURE 4 is a schematic view of a portion of a cross section of another example with 8 vanes whose orientation is inverted with respect to the direction of rotation.
  • the inlet openings AC, ... or (44) are oriented in the direction opposite to the direction of rotation of the rotary chamber.
  • the tangential component of the inlet velocity of the fluid (9) thus decreases the tangential fluid inlet velocity and thus decreases the centrifugal force and therefore the pressure drop across these inlets, which therefore makes it possible to increase the amount of fluid discharged by the impeller.
  • the concentration of the solid particles is higher along the inner edge of the blades.
  • the rotating circular wall is extended beyond the disk or the rotary side wall (U) whose diameter is smaller than the diameter of the circular wall.
  • rotatable to provide a passage for fluid (9) to enter the rotary chamber and vanes (39) are outside of the rotatable sidewall (11)
  • a ring (40) can be fixed along the end of the rotating circular wall located beyond the rotary side wall.
  • the blades (39) can be located between the wall rotating ring (11) and the ring (40) and forming with this ring (40) a paddle wheel fixed inside and along the end of the rotating circular wall (8) and outside the the rotating side wall (11)
  • the fluid (9) which enters the rotary chamber passing between the blades (39) must necessarily follow a radial direction from the rotary axis (105) to the rotating circular wall (8).
  • (39) can operate as fins (14) of the impeller and act as a compressor or a centrifugal pump which sucks the fluid (9) into the rotary chamber (100)
  • FIG. 5 is a schematic view of a longitudinal section of an example of a rotary chamber (100) inserted in a main chamber or reactor (1 1) with a conventional non-rotating fluidized bed
  • the rotary chamber (100 X delimited by the rotary circular wall (8), of cylindrical shape in this example, is open on the side of the impeller wheel (13) through which penetrates a fixed central evacuation tube (6). 1), of flared shape On the other side, it is extended beyond the rotary side wall (11), whose diameter is smaller than the diameter of the rotary circular wall (8) or which comprises one or more passages for the fluid (9) along the rotating circular wall (8) and is terminated by a ring (40) whose outer edge is fixed along and inside the end of the rotating circular wall (8)
  • inlet opening (10) through which the fluid (9) can enter the rotary chamber (100).
  • inlet (10) is surrounded by vanes (39), schematized by the rectangles (39), attached to the rotary side wall (11) and to the ring (40)
  • the impeller (14), located on the open side of the rotary chamber (100), comprises an annular ring or disc (13) of flared shape, and the fins (14) rotate close to the fixed side wall (25). of the reactor (1 1)
  • the rotary circular wall (8) is connected to the transmission shaft (12), connected to the motor (7), by the rotary side wall (11) and the ring (40), connected to each other by the blades (39). ) It is also connected to the transmission shaft by rotary spokes (41) which do not prevent the passage of the fluid (29) to be discharged.
  • the fins (14X the spokes (41) and the vanes (39) ) are connected by guides (131) to form smooth, continuous surfaces along which the solid particles can slide
  • the fixed central evacuation tube (6) is divided into two sections the section (6 1) which is flared and enters the rotary chamber (100) and the section (62) separated from (6 1) by an annular chamber co-axial (35), acting as an external cyclone, allowing, thanks to the centrifugal force can be very high inside the fixed central evacuation tube (6 1), to recover the solid particles (36) entrained in the fixed central evacuation tube (6 1), for example due to a malfunction, and to evacuate them through the tube (86)
  • the transmission shaft is held inside the fixed tube by bearings or stuffing, from (16 1) to (16 3), which may comprise ball bearings, fixed to the fixed tube (62) by fins or spokes fixed (20) and to the reactor wall (1 1) by the spokes (17)
  • bearings or ball bearings can be protected against dust by suitable devices
  • the bottom of the reaction chamber (1.1) which is generally substantially higher than wide, comprises a device (51), for example a porous wall or pierced with holes or slots, allowing supplying a fluid (3) so as to fluidize the solid particles (2) introduced by the tube (82).
  • the solid particles (4) can be discharged through the tube (84).
  • the reaction chamber (1.1) is generally flared (52) at its top near the fluid discharge device, generally including internal cyclones which are replaced by the rotating chamber (100), to separate the solid particles from the rising fluid.
  • the rotational speed and the shape of the blades (39) rotate the said fluid (9) and the solid particles that it drives into the rotary chamber.
  • the centrifugal force causes the solid particles to slide along the rotating circular wall (8) and separates them from the fluid (29) which is sucked through the fixed central evacuation tube (6.1) by the fluid evacuation device ( 5).
  • the solid particles (15) are sucked by the impeller (13) through the discharge openings (27) and are discharged by turning in the main chamber (1.1). accumulate along this wall due to the centrifugal force before descending, under the effect of gravity, into the fluidized bed.
  • a fluid supply device (54) such as a porous wall or pierced with slots or holes, can make it possible to supply a secondary fluid (55) for fluidizing these solid particles and thus locally form a rotating fluidized bed, while decreasing their speed of rotation along the wall.
  • the feed direction may be downward to accelerate the descent of these particles (19) to the conventional main fluidized bed in the lower part of the reaction chamber (1.1).
  • the blades (39) can push the fluid inside the rotary chamber (100), which reduces and even reverses the pressure difference between the rotary chamber. (100) and the main chamber (1.1), which reduces the outer diameter of the fins (14) or increase the diameter of the rotating circular wall (8).
  • the centrifugal force is essentially determined by the speed of rotation of the rotating chamber independently of the fluid inlet velocity (3). This ensures a good separation of the solid particles and the fluid almost independently of the fluid flow (3).
  • This device therefore makes it possible to improve the separation of the solid particles and the fluid in existing fluidized-bed installations and thus to increase the fluid flow rate and / or the concentration of the solid particles and / or to use more solid particles. small dimensions. It also makes it possible to increase the circulation of the solid particles in the main chamber and inside the rotary chamber, even when the flow rate of the fluid to be evacuated is low.
  • the outer diameter of the fins (14) being close to the diameter of the rotating chamber (100), the diameter of the fixed circular wall (24) can also be close to the diameter of the rotary chamber (100). This makes it possible to increase the volume of the rotary chamber relative to the volume of the main chamber and thus to improve the separation of the solid particles and the fluid inside the rotary chamber.
  • FIGURE 6 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a conical rotating chamber (100) in a main chamber (1), which is preferably cylindrical, but which may have another shape, polygonal and / or flared for example.
  • the rotating circular wall (8) and the vanes (39) form a cone section whose diameter is maximum close to the fixed central evacuation tube (6.1).
  • the rotatable side wall (11) is a disc whose outer edge diameter is comparable to the outer diameter of the fin wheel (14). It rotates close to the wall (25.1) of the fixed circular chamber (1) and serves as a guide to the fluid (55.5) which is fed at the end of the fixed circular chamber (1) and which forms a vortex (61) pushing the solid particles towards the fixed circular wall (24) and upwards.
  • the transmission shaft (12) may be hollow, in order to allow the supply of a fluid (60) which may, for example, circulate inside the disk (11), vanes (39), walls tube (8), rings (13) and (40), spokes (41) and / or fins (14) for cooling, each of these elements may be hollow to allow the circulation of the fluid of cooling.
  • a fluid (60) which may, for example, circulate inside the disk (11), vanes (39), walls tube (8), rings (13) and (40), spokes (41) and / or fins (14) for cooling, each of these elements may be hollow to allow the circulation of the fluid of cooling.
  • the fluid (9) entering the rotary chamber (100) is a gas
  • the fluid (60) may be a liquid sprayed inside the rotary chamber (100) to cool the gases therein or sprayed therein the main chamber (1) to react with the solid particles or impregnate them.
  • the transmission shaft (12) is connected to a rotary pump or compressor, symbolized by the propeller (62), which draws the fluid (3) and the compressor (63) to feed the different fluid inlets, ( 55.1) to (55.5). It is also connected to a turbine, symbolized by the propeller (65), which recovers the energy of the fluid (64) or sucks it to evacuate it, (5.1) and (5.2), for example to units of heat recovery or appropriate treatments and to be eventually recycled. H terminates with a pulley (7.1) which can actuate an alternator or which is actuated by a motor not shown in the figure.
  • the solid particles (2) can be introduced into the fixed circular chamber (1) through its circular wall (24) through the tube (82). They will accumulate between the upper vortex formed by the discharged fluid (15) and the lower vortex formed by the fluid (61) while being pushed by the vanes (39) of the rotary chamber which makes them rotate and by the device lateral fluid supply (54) which slow down their rotation and direct them downwards.
  • the thinnest or lightest particles accumulate along the rotating circular wall (8) and at the top of the main chamber (1) and the particles Larger or heavier descend along the fixed circular wall and accumulate in the bottom of the main chamber (1). They can be respectively evacuated by the tubes (84.2) and (84.1) located on each side of the main chamber (1).
  • the solid particles which are entrained by the fluid (9) inside the fixed central evacuation tube (6.1 X for example due to malfunctions or because they are too fine, can be separated from the fluid by the centrifugal force in the cyclone chamber (35) and be evacuated through the tube (86) This device allows the heavier solid particles to slide along the fixed circular wall
  • the fluid supply pressure may be higher in the lower part of the main chamber to compensate for the hydrostatic pressure due to the force of gravity inside the chamber.
  • the fluid supply pressure at the top of the circular wall for example (55.3) and (55.4), may be slightly less than the supply pressure of the fluids in bottom, (55.1) and (55.2), to compensate for the pressure difference along the side wall due to the force of gravity.
  • FIG. 7 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotating chamber divided into two parts, (103) and (104), by a disc (11.1) and comprising two wheels (13) and (13.2) with fins (14) and (14.1), close to the two opposite side walls (25) and (25.1) of a main chamber (1) and rotatable around the fixed central evacuation tubes (6.1) and (6.3) which enter the rotary chamber.
  • the fluid or fluids are fed through the fixed circular wall (24) by the supply device (54), for example a porous wall or pierced with holes or slots, which can feed the fluid radially with, for example, an axial component oriented in the same direction, as shown in FIG.
  • the finest particles can be evacuated through the central evacuation tubes (6.1) and (6.3) and be recovered in the coaxial annular chambers (35) and (35.1) by the tubes (86) and (86.1).
  • the two-outlet rotary chamber device makes it possible to increase the ratio between the height or the length of the rotary chamber and its diameter, or, for the same fluid flow rate, to reduce the diameter of the fixed central tubes. and evacuating the rotating circular wall (8) surrounding them and thus increasing the difference in centrifugal force between the fins (14) and the vanes (39). It also divides the fixed annular chamber (1) into two annular sections, traversed by fluids of different composition and / or temperatures, these fluids can be collected and recycled separately.
  • the separation disc (11.1) may have an outside diameter close to the fixed circular wall (54) or (24) in order to reduce the mixing of the fluids and the solid particle transfers between the two annular sections of the main chamber. (1).
  • this device can be used for a catalytic particle polymerization process introduced on one side of the main chamber, through the tube (82.2), and be evacuated on the other side, through the tube (84.1), the passage between the disk (11.1) and the fixed circular wall (54) or (24) being reduced to the space necessary to ensure adequate transfer of solid particles between the two parts separated by this disk (11.1).
  • the main fluid is a gas
  • This liquid may be a co-monomer or a cooling liquid. In other applications, this liquid may be used for coating or impregnating solid particles.
  • This device is also suitable for drying processes of solid particles supplied by the tube (82.2) and discharged through the tube (84.1).
  • the drying gas may be fed by the supply tubes (55.2) and (55.4) and discharged through the fixed central evacuation tube (6.3) to be recycled after appropriate treatment, for example heated and / or dried, by the supply tubes (55.1) and (55.3), and finally discharged through the fixed central evacuation tube (6.1).
  • This device can also be used for other processes, for example for the two-stage catalytic conversion of a fluid introduced by the supply tubes (55.2) and (55.4), evacuated by the fixed central evacuation tube ( 6.3) and recycled by the supply tubes (55.1) and (55.3) and discharged through the fixed central evacuation tube (6.1).
  • the fresh catalyst is fed through the tube (82.2) and discharged through the tube (84.1) to be optionally regenerated and recycled.
  • FIG. 8 is a diagrammatic view of the longitudinal section of another example of a rotary chamber (100) whose central opening for evacuating the rotary lateral wall (26) is surrounded by a rotating central outlet tube (90), of smaller diameter, concentric to and penetrating into the central evacuation tube (6.1) and having a hollow shaft (12) for feeding solid particles (88) or spraying a liquid (88) within the rotatable chamber (100) through the tubes (87).
  • the transmission shaft (12) is driven by a pulley (7.1) and a motor (7) located, in this example, on the opposite side to the outlet tube (6.1) to which it is held by the spokes or fins (20). fixed on the ball bearing (16.3). It does not enter the tube (6.2) and is closed by the deflector (70.1).
  • the rotating circular wall (8) of the rotary chamber (100) is in this example a rotating cylinder attached to the transmission shaft (12) by the rotating side wall (11) which extends inside the main chamber (1) and by the spokes (41) which are attached to the rotating central outlet tube (90) which enters the fixed central tube discharge (6.1) and which is connected to the rotary circular wall (8) by the rotary side wall (26).
  • the latter comprises discharge openings (27) through which the fluid and the solid particles (15) are sucked by the impeller wheel (13) and pushed back into the main chamber (1) along its circular wall fixed (24).
  • a fluid (3) containing solid particles in suspension is fed into the main chamber (1) by one or more tubes (83) preferably located on the side of the fixed central evacuation tube (6.1).
  • the solid particles are rotated by the blades (39) outside the rotating circular wall (8).
  • the sufficiently large solid particles are entrained by the centrifugal force and accumulate in the circular accumulation channel (94.1) of the main chamber (1) on the side of the inlet openings (10) and therefore on the opposite side to the pressure tubes.
  • supply (83) and the fixed output central tube (6.1) can be evacuated by the tube (84.1).
  • the thinnest solid particles are entrained by the fluid (9) within the rotary chamber (100) where they can be absorbed or react with the preferably larger solid particles (88) or droplets of a liquid, fed by the tubes (87) to increase their mass and thus to be separated more easily from the fluid by the centrifugal force which drives them to the discharge openings (27) of the rotary side wall (26) by where they are discharged to the circular accumulation channel (94.2), where they concentrate and can be evacuated through the tube (84.2) before entering the main chamber (1). Otherwise they are driven through the main chamber (1) and are recycled in the rotary chamber (100) or evacuated by the tube (84.1) after having reacted with the fluid and the solid particles (3) fed by the one or more tubes (83).
  • a tube (89) is used to feed a fluid into the space between the rotatable side wall (11) and the fixed wall of the main chamber (1) and deflectors (70) can guide the evacuated fluid and protect the bearing. ball (16.3), possibly also protected by jams, against the fine solid particles entrained by this fluid.
  • This device thus makes it possible to remove fines and large particles suspended in a fluid (3), gaseous or liquid, while separating them.
  • the entrainment of the finest particles by the centrifugal force combined with the action of the solid particles active (88) or drops of an active fluid fed into the rotary chamber (100) improves the removal of the finest solid particles suspended in the fluid (3).
  • This device also makes it possible to react the solid particles fed into the main chamber (1) with the solid particles or droplets (88) fed into the rotary chamber (100), for example to coat or impregnate them.
  • FIGURE 9 shows the schematic view of the longitudinal section of an exemplary rotating chamber, comprising double walls, the rotating partition wall (130) dividing the rotating chamber into two parts: a rotary reaction chamber (102) and a rotary separation chamber (101).
  • the hollow drive shaft (12) and (12.1) is divided by a separately fed two-piece plug (75) to feed solids (88) or spray droplets of liquid into the rotating chamber.
  • a device (59) passing through the tubes (87) and circulating another fluid (58), for example a cooling fluid, between the double walls of the rotary chamber and injecting it into the tube central discharge (6.1) and / or (6.2) through the openings (136) and / or in the main chamber (1) or (101) through the openings (135) or (137) shown in Figure 11.
  • a fluid (3) is fed into the main chamber (1) through the tubes (83) through a feeder (54), for example a porous wall or pierced with holes or slots.
  • D is mixed and can react with the rapidly rotating solid particles (15) which rotate rapidly Solid particles which have reacted with the fluid (3) can accumulate in the circular accumulation channel (94) under the reflection of the centrifugal force and they can be evacuated (4.1) through the tube (84.1).
  • the fluid (9), which can entrain solid particles enters the rotary reaction chamber (102) through the vanes (39) which increase or slow the rotational movement, according to their orientation, and which can repel part of the particles solids entrained by the fluid.
  • the blades (39) are oriented in the direction which pushes the solid particles, in order to accumulate them in the circular accumulation channel (94) from which they are evacuated by the tube (84.1) and therefore to separate them from the fluid (9) which enters the rotary reaction chamber (102), where it can react with the solid particles or droplets of a liquid supplied by the tube (87).
  • the blades (39) are oriented in the direction that favors the entry of the fluid (9 ⁇ accompanied by solid particles, generally light phis, in the rotary reaction chamber (101) where they can react with the solid particles (88) or droplets of a liquid fed by the tube (87) while preventing the solid particles from leaving through the inlet openings (10).
  • a deflector for example a ring (134), can hold the solid particles within the rotational reaction chamber (102 ⁇ ) to increase the duration of their residence time inside this chamber and thus their time. in contact with the fluid stream (9 ⁇ accompanied by solid particles)
  • the assembly is sucked towards the rotary separation chamber (101) through the passage (s) between the rotary separation wall (130) and the inner rotating circular wall ( 8.2) of the rotating chamber, between the guides (131) which may be vanes or fins and whose shape and orientation make it possible to increase the rotation speed of the fluid and the solid particles which have been braked by the fluid (9) due to the orientation and inclination of the blades (39) and / or the coriolis acceleration on the solid or liquid particles fed by the tubes (88), in order to better separate the fluid from the particles solids, which g smooth along the circular wall (8.2) of the chamber (102) to the discharge openings (27) arranged through the rotary side wall (26) to be discharged (15) by the impeller (13) ( 14) to the main chamber (1) by driving part of
  • the remainder of the fluid (29) is sucked by the fluid evacuation device (5) into the fixed central evacuation tube (6.1) through the rotating central outlet tube (90) and the spokes (41).
  • Q passes through the spokes or fins (20) which hold the transmission shaft (12.2) and through the cyclone (35) where are recovered the finest particles (36) by the tube (86).
  • the rotating separation wall (130) may have a flared shape and form a baffle with a deflector (139) to promote separation of the discharged fluid (29) and the fluid and the discharged solid particles (15).
  • a secondary fluid may be supplied by a tube (89) in the space between the rotatable side wall (11) and the fixed wall of the main chamber (1). It can react with the solid particles (4.1) before their evacuation and, depending on its flow rate, push the finest particles towards the main chamber (1).
  • the hollow transmission shaft (12) and (12.1) is divided by a plug (75) into two separately supplied parts, in order to be able to supply a fluid (58X for example a cooling fluid, by the transmission shaft (12.1 ) in the hollow rotary side wall (26) through the sleeve (132) and the hollow spokes (41), which fluid then flows into the hollow fins (14) and then into the space (8.3) between the rotating circular walls (8.1) and (8.2) and finally in the hollow vanes (39) from which it is injected into the main chamber (1) and / or the rotary chamber (102) through openings (135) and / or (137) shown in Figure 11.
  • a fluid 58X for example a cooling fluid
  • Another portion of the fluid (58) may be fed through the sleeve (133) into the hollow rotatable sidewall (11) and the rotating partition wall (130).
  • the latter can be connected to the rotating circular wall (8) by the hollow guides (131).
  • This fluid is then injected into the main chamber (1) and / or the rotating chamber (102), possibly passing through the hollow vanes (39).
  • Another part of the fluid (58) can be injected into the central evacuation tubes (6.1) and (6.2X through the openings (136 ⁇ for example to cool the evacuated fluid.
  • This device of FIG. 9 can be used in a process for gasification of carbonaceous solid particles originating, for example, from biomass milling.
  • the gas mixture containing coked residual solid particles is transferred into the rotary separation chamber (101) between the guides (131) which increase its rotational speed to better separate the solid particles from the gas mixture by the centrifugal force.
  • the coked residual solid particles are discharged by the finned wheel (13) into the fixed annular chamber (1) where they react with the oxidizing gas (3), for example a mixture of vapor and pure oxygen, of which the oxidation capacity is much greater than the amount of residual carbon to be oxidized.
  • This reaction completely burns the residual carbon and warms the gas (3) to the desired temperature before entering the rotary chamber (102).
  • the thinnest ash can be entrained by the fluid (9) in the rotating chambers and then by the evacuated fluid (29).
  • the fixed or finned spokes (20) may be shaped and oriented to increase the rotational speed of the evacuated fluid (29) to improve the separation of the fine ash and the evacuated fluid (29).
  • the larger ashes (4.1) can be accumulated by centrifugal force in the circular accumulation channel (94) and discharged through the tube (84).
  • the fluid mixture (29) from the gasification is discharged through the fixed central evacuation tube (6.1) inside which it can be cooled by a fluid (58), for example water or steam water, injected through the openings (136).
  • a complementary quantity of this same fluid can circulate between the double walls of the rotary chamber to cool them and, for example after evaporation, be injected into the main chamber (1).
  • This device can also be used for other processes, for example two-stage fluid catalytic conversion processes.
  • the fluid is fed through the tubes (3) through the device (54) into the main chamber where it undergoes a first transformation in contact with the catalyst (15) discharged by the impeller wheel (13) (14).
  • the spent catalyst is then discharged through the tube (84) and the transformed fluid (9) enters the rotary reaction chamber (102) where it is contacted with fresh or regenerated catalyst supplied by the tubes (87).
  • the fluid undergoes a second transformation in contact with the fresh catalyst which may for example have been heated or cooled to provide the calories or frigories necessary for endothermic or exothermic reactions. It is then separated in the rotary separation chamber of the pumped catalyst (15) to be evacuated (29).
  • FIG. 10 is an example of a cross-section of an example of the hollow fin wheel of FIG. 9, taken along the plane AA ', passing through the empty space (26.2) of the rotary lateral wall (26) of FIG. the rotating chamber. It shows in the center the section of the transmission shaft (12) through which the fluid (58) is fed into the double-walled sleeve (132.1) and (132.2) through the openings (134). The fluid passes inside the hollow spokes (41), and enters the hollow portion (26.2) of the hollow side wall (26) through the rotating central outlet tube (90). Then it circulates inside the hollow fins (14) and enters between the inner wall (8.2) and the outer wall of the rotary circular wall (8) through the openings schematized by the rectangles (8.3).
  • the solid particles and the discharged fluid (15) enter the passages or the space between the hollow fins (14) through the rotary side wall (26) along its wall (26.1) through the discharge openings, schematized by the rectangles (27).
  • the solid particles and the fluid are discharged by centrifugal force and enter the main chamber (1) through the space between the fixed circular wall (54) and the outer edge (13.3) of the wheel (13).
  • This figure illustrates an example where the thickness of the hollow fins is equal to the thickness of the passages or the free space between the fins and gradually widens from the center to the outside.
  • the passages between the said hollow fins could have been, for example, narrower and of constant section in order to reduce the flow rate and thus to increase the concentration of the solid particles therein.
  • FIGURE 11 is a cross section of an example of the hollow blades (39) along the inlet openings (10) of the rotary chamber of Figure 9, along the plane BB '. It shows in the center the section of the transmission shaft (12) by which the solid particles (88) are fed into the tubes (87) through the walls (133.1) and (133.2) of the sleeve (133).
  • the hollow vanes whose rectangular sections (39) are shown are provided with openings (135) and / or (137) through which the fluid (58) circulating inside the double walls of these vanes can be injected into the main chamber (1) and / or in the rotary reaction chamber (102).
  • the arrows (21) and (22) indicate the direction of rotation of the rotary chamber.
  • the fluid (9) from the main chamber (1) enters the rotating chamber (102) passing between the blades (39) in the opposite direction of rotation, which reduces the centrifugal force and therefore facilitates the passage of the fluid by reducing the pressure drop across the inlets (10). It also reduces the rotational speed of the fluid and solid particles inside the rotating chamber (102) and thus the centrifugal force, which facilitates the fluidization of the solid particles (88) fed into the chamber ( 102).
  • FIGURE 12 is a cross-section of another example of a discharge rotary chamber which is divided into two portions (101) and (102) by a rotating partition wall (130) and where the amount of fluid to be evacuated is relatively small and can be done by the transmission shaft (12 ⁇ which is hollow and provided with openings (147) through which the fluid can pass to be evacuated by the fluid discharge device (5) through the fixed central tube. evacuation (6).
  • Soda particles (2) mixed with a fluid are dispersed by a fluid jet (3) and introduced into the main circular chamber (1) by the flared tube (125) and other solid particles (128) are fed by a or a plurality of tubes (127) through the stationary side wall (25.1) directly into the open rotary chamber (102).
  • the tube or tubes (127) may also spray fine droplets of a liquid if the fluid supplied by the tube (3) is a gas.
  • the fluid (9) containing solid particles goes from the main circular chamber (1) to the rotating chamber (102) through the inlet openings (10), which is the space between the end of the rotating circular wall (8) and the fixed side wall (25.1).
  • blades whose orientation is similar to that of FIG. 11, can be fixed along the end of the rotary circular wall (8) and pass through part of this space (10) in order to promoting the passage of fluid (9) containing solid particles and preventing solid particles (128) from exiting through the inlet opening (10).
  • blades may be attached along and outside the rotary circular wall (8) and near the inlet opening (10), in order to increase the rotational speed. fluid in the fixed circular chamber (1) and thus to push back to the circular accumulation channel (94) the solid particles entrained by the fluid (9).
  • the mixture of fluid and welded particles entrained by the fluid (9.1) passes into the rotary separation chamber (101) between the guides (131) which guide the fluid to increase its rotational speed.
  • Deflectors (139) facilitate the separation of the discharged fluid (29) and solid particles accompanied by the discharged fluid (15) which are entrained by the finned wheel (13) through the discharge openings (27) to the master bedroom (1).
  • the fluid (29) is sucked through a filter (138) and openings (147) into the hollow transmission shaft (12) to the fixed central evacuation tube (6) through the discharge device. fluid (5).
  • a tube (84.1) makes it possible to evacuate the solid particles (4.1) which accumulate in the circular accumulation channel (94) under the effect of the centrifugal force generated by the rotary circular wall (8), which can be provided outer blades, if necessary. They can also be evacuated through the tube (84.2), for example to purge or drain the reactor.
  • This device makes it possible, for example, to react the solid particles (2), for example nano particles, fed by the flared tube (125) with the solid particles (128), for example microparticles, or the droplets of a liquid supplied by the tube or tubes (127).
  • nanoparticles (2) can be attached to ⁇ -particles (128) or fine droplets of a liquid (128) can impregnate microparticles (2) o which circulate between the chamber (101) and the main chamber (1). ).
  • FIG. 13 shows the section of an example of a device that can be used to feed nanoparticles (2) in the main chamber (1) by the flared tube (125), enabling the agglomerates to be separated from nanoparticles and disperse them.
  • a liquid or a compressed gas (3) fed by a tube (140) through a very small aperture (141) can form a powerful jet (142) passing through a chamber (144) where nano particle agglomerates are fed.
  • the injection speed of the fluid (3) must be sufficiently high to be able to break up the agglomerates of nanoparticles which are dispersed and slowed in the flared tube (125) before entering the main circular chamber (1) where they can be fixed. on the microparticles that turn inside said main circular chamber (1).
  • the nanoparticles can be replaced by or contained in a liquid which is sprayed very finely on the solid particles, for example microparticles circulating in the main chamber (1) and along the rotary circular wall (8) in order to coat them. or to impregnate them.
  • the device of FIGS. 12 and 13 can therefore be used in a process for impregnating or coating microparticles with a liquid and / or nanoparticles.
  • the finned wheel (13), the guides (131) and the blades, if any, along the inlet opening of the rotary chamber circulate the microparticles probes, fed into said rotary chamber, along the rotary circular wall (8) of said rotary chamber and in the main chamber which surrounds said rotary chamber and where they can react with the nanoparticles and / or the fine droplets of a liquid.
  • the agitation of the microparticles can prevent them from agglomeration and a drying gas or fixing fluid can be fed into the main chamber (1) between the inlet opening (10) and the flared tube (125). .
  • a drying gas or fixing fluid can be fed into the main chamber (1) between the inlet opening (10) and the flared tube (125).
  • the size and shape of the main chamber (1) and the rotating chamber (102), as well as the size of the central outlet opening, shown in this example by the output of the hollow transmission shaft (12) can be adapted to the need for drying or fixation.
  • FIGURE 14 shows the longitudinal section of a rotating centrifugal delivery chamber similar to that of FIG. 9 where the double rotating circular wall of (8.1) to (8.3) is doubly and strongly flared.
  • the rotary side wall (11) and the blades (39) have been replaced by hollow rotary spokes (42), which connect the sleeve (133) to the double rotating circular wall, which feed its hollow portion (8.3) with fluid, for example a cooling fluid, and which may be in the form of blades (39) arranged transversely
  • the inlet opening (10) through which the fluid (9) can enter the rotary reaction chamber (102) is the space 0 between the spokes or vanes (42) and the fixed side wall (25.1).
  • Solid particles (128) can be fed by one or more tubes (127) into the rotary reaction chamber (102) through the fixed side wall (25.1) of the main chamber (1) and rotatable vanes or spokes ( 42). This makes it possible to use the hollow transmission shaft (12) only for supplying a fluid serving for example for cooling the double walls of the rotary chamber through the sleeves (132) and (133) and the fluid discharged through the fluid evacuation device (5) through the openings (136).
  • the wheel (13) is reduced, in this example, at the end of the double rotary circular wall and the fins (14) are extended outside the rotary circular wall (8) and may be bent to longitudinally push the solid particles into the main chamber (1)
  • the fins (14) are also connected to the guides (131) which guide the fluid from the rotating chamber (102) between the baffle (134) and the rotating partition wall (130) along the rotatable circular wall (82)
  • a senna of tubes (832) also makes it possible to feed a fluid (3 2) longitudinally through the fixed lateral wall (25) at the ends of the fins (14)
  • Tubes (89 1) and (89) can supply a fluid in the space between the fixed central evacuation tube (6 1) and the rotary central outlet tube (90) or the rotary wall (26), as well as in the space between the bearing (164) and the bearing balls (162) to prevent solid particles from passing through these spaces
  • the operation of this device is similar to that of FIG. 9.
  • the solid particles (128) fed by the tube (s) (127) meet the fluid (9) inside the rotary reaction chamber (102) or their speed. of rotation can be substantially less than the rotational speed of the rotating chamber according to the orientation of the blades or spokes (42)
  • the mixture of fluids and solid particles (9 1) is then transferred to the rotary separation chamber (101) by the passageways arranged between the rotating separation wall (130) and the rotating circular wall (8 1) between guides (131) which are oriented to increase its rotational speed to better separate the fluid (29), which is discharged by the fluid evacuation device (5) through the rotating spokes or vanes (41) and fixed spokes or vanes (20), fluid and solid particles (15) which are driven by the wheel (13) with fins (14) at work to the main chamber (1) where they can react with the fluid or fluids (3), (3 1) and (32) supplied by the tubes (83), (83 1) and 83 2) through the wall pierced with holes (54) or the fixed side wall (25)
  • the solid particles can be discharged through the tube (84) and the fluid (9) is discharged through the rotary reaction chamber (102).
  • the finest solid particles (36) which are entrained by the fluid (9) and the fluid (29) can be recovered in the cyclone chamber (35) through the tube (86)
  • FIG. 15 shows the longitudinal section of another example of the rotary discharge chamber in which the fixed central evacuation tube (6) enters the rotary chamber (100) and separates the discharge opening (110) from the inlet opening (10) which is the open space between the rotating circular wall (8) and the wall, flared in this example, of the fixed central discharge tube (6).
  • the impeller (13) (14) ) and the discharge openings (27) are located on the opposite side of the rotating circular wall (8) of the rotary chamber (100) and thus beyond the fixed central evacuation tube (6)
  • the rotating circular wall (26) is replaced by vanes or spokes (41) which are connected to the vanes (14) and vanes (39) by the guides (131), the assembly forming continuous surfaces fixed on the long of the rotating circular wall (8) and the wheel (13) and connected to the transmission shaft (12) so as to form a rigid assembly which can rotate rapidly close to the fixed side wall (25) of the main chamber ( 1.3) and along which the solid particles can slide and be pushed back to the main chamber (1.3).
  • the bearings (16.1) and (16.3) which may comprise ball or roller bearings and between which a fluid may be supplied by a tube (89) to maintain a pressure greater than the pressure of the main chamber (1.3) to prevent fluid or solid particles from escaping through the space between the transmission shaft (12) and the bearing (16.3).
  • Solid particles (128) can be introduced through a tube (127) situated opposite the opening (10), which makes it possible to introduce these solid particles, for example microparticles, directly into the rotary chamber (100) without have to pass, for example, by the drive shaft. These solid particles along the rotating circular wall (8) between the guides (131). A portion (29) of the accompanying fluid is separated by centrifugal force and is discharged through the device (5) through the discharge opening (110) of the fixed tube. The other part of the fluid and the solid particles (15) are sucked through the discharge openings (27) and are discharged by the finned wheel (13) into the main chamber (1.3).
  • the fluid forms a vortex that supports the solid particles that can form an annular fluidized, dense, agitated and rapidly rotating bed along the fixed circular wall (24) of the main chamber (1.3) before being re-entrained by the swirling fluid (9) in the rotary chamber (100) through the opening or space (10) between the vanes (39).
  • solid particles (2) such as for example nano particles, or fine droplets of a liquid possibly containing nano particles, can be sprayed by a jet of gas (3) into the chamber
  • the solid particles (128) can first be introduced into the chamber (1.3) and then react with the fluid or the particles (2) for the time necessary to obtain a uniform and adequate coating or impregnation and finally be discharged through the tube (84) which can be located near the impeller, where the concentration of the solid particles may be the highest.
  • the tube (84) for discharging the solid particles is preferably located in the upper part of the chamber (1.3 X where the solid particles are passed at least once through the fluidized Ut)
  • the device thus makes it possible to obtain a continuous circulation of a dense rotating fluidized bed of solid micro particles and to coat, impregnate or react them with nanoparticles or very fine droplets of active liquid, in an almost watertight chamber.
  • FIG. 16 shows a longitudinal section of another example of a rotary chamber with centrifugal discharge, where the quantity of fluid to be discharged is sufficiently small to be discharged through the openings (147) by the hollow transmission shaft (12). which passes through the rotating chamber.
  • D is held within the fixed central evacuation tube (6) by bearings (16.2) and (16.4) and to the fixed side wall (25) by bearings (16.1) and (16.3), between which a fluid can be fed to maintain a pressure greater than the pressure of the main chamber (1.3).
  • D is connected to a motor, not shown, by a pulley (7.1).
  • a rotary separation wall (130) separates the rotating chamber into two parts, the rotary separation chamber (101) and the rotary reaction chamber (102), the latter being defined by the rotating circular wall. (8), extended by the blades (39), the rotary partition wall (130) and the fixed side wall (25.1) of the main chamber (1.3). The vanes (39) abut against an annular baffle (134) which accumulates solid particles in the rotary reaction chamber (102) and thus increases their residence time.
  • the passage (s) from the rotary reaction chamber (102) to the rotary separation chamber (101) between the rotating partition wall (130) and the rotating circular wall (8) have guides (131) which may be simple longitudinal members and which can join the fins (14) to form a continuous surface.
  • the device (125) for spraying fluid or feeding solid nanoparticles can be replaced by other devices for supplying fluid and / or solid particles, for example by means of a device fluid supply device similar to the device (54) of FIGS. 6 and 9.
  • a device fluid supply device similar to the device (54) of FIGS. 6 and 9.
  • FIG. 17 shows an example of a longitudinal section of a rotating centrifugal discharge chamber which is open, that is to say without rotary side walls, and inside which two fixed central evacuation tubes penetrate. , (6.1) and (6.3), which separate the inlet openings (10) from the two central discharge openings (110), located on each side of said rotary chamber and where the impeller wheel (13) (14) ) surrounds the middle of the rotary circular wall (8) of said rotary chamber.
  • a disc (11.1) separates the rotating chamber into two parts, (103) and (104) and the two-part finned wheel, the finned wheels (13) and (13.2) (14) and (14.2).
  • the outer edge of the disc (11.1) is close to the fixed circular wall (54) of the main chamber which it separates into two parts (1.3) and 1.4).
  • the devices (54) for supplying and discharging the main chamber are similar to those in FIG. 7 and the rotating chamber is similar to the rotary chamber of FIG. 15 contiguous to its reflection on a separation disk (11.1). and with a transmission shaft (12) passing through the double rotary chamber and passing through the two central evacuation tubes (6.1) and (6.3).
  • This dual-chamber device with two opposite discharge outlets allows each main chamber to be passed through fluids of different composition and / or at different temperatures. H therefore allows continuous operation for processes requiring two different reactions, for example the coating of solid particles followed by drying or catalytic polymerization of copolymers. It also ensures a better homogeneity.
  • the dimensions of each of the main chambers can be adapted to different reaction rates and therefore to different residence times of the solid particles required for the different reactions.
  • This device also allows the introduction of other solid particles or the spraying of a liquid inside one or both rotary chambers through the hollow transmission shaft (12) as in the device of FIG. (8) and / or the supply of solid or liquid particles in front of the blades (39), as in the device of Figure 15, to make them penetrate directly into the rotary chamber.
  • the device (125) for spraying nanoparticles or fine droplets of a liquid of FIGS. 14 and 15 may replace the device (54) for feeding a fluid into one or both of the main chambers (1.3) and ( 1.4) to improve the homogeneity of the continuous impregnation, for example microparticles by nano particles.
  • the microparticles are fed on one side, for example into the main chamber (1.3) by a tube (82) or into the rotary chamber (103) through a tube passing through the fixed side wall (25.1) in front of the inlet openings. (10).
  • the rotary chamber comprises:
  • a disk or a rotary separation wall (130) which divides it into two parts connected by one or more passages between said rotary separation wall (130) and the rotary circular wall, the part called rotary separation chamber (101 X which is located on the side of the central outlet opening, and the other part called rotary reaction chamber (102) where are said one or more inlet openings (10);
  • said inlet openings (10) may be located along the rotatable side wall (11) closing said rotary reaction chamber (102).
  • One or more tubes (127) for supplying fluid and / or solid particles can be fixed along the fixed side wall (25.1) of said main chamber (1) and located opposite said rotary wall (11). ), for introducing said fluid and / or said solid particles into said rotary reaction chamber (102) through said inlet openings (10).
  • the lateral side of said rotary reaction chamber (102) can be opened, without a rotating lateral wall (11) closing it; said inlet opening (10) being therefore free space between the end of said rotary circular wall (8) and the fixed side wall (25.1) closing said main chamber (1).
  • One or more tubes (127) can be fixed along said fixed lateral wall (25.1) in front of said open lateral side, for introducing said fluid and / or said solid particles into the rotary reaction chamber ( 102) called open.
  • FIG. 18 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a centrifugal discharge rotary chamber which is open, that is to say without a rotating lateral wall, and which is divided in two parts separated by a rotating wall of separation comprising an inner impeller (113) with blades (114).
  • This device can be advantageously used in various processes requiring a double reaction and / or a large circulation of solid particles to be transformed or catalytic particles to be regenerated, the description below describes, by way of illustration and in a nonlimiting manner, its use in a gasification process of carbonaceous solid particles, such as biomass.
  • the rotating chamber is divided into a rotary separation chamber (101) and a rotary reaction chamber (102) separated by a rotary partition wall (130), the diameter of which is smaller than the diameter of the rotary circular wall (8), and against which is fixed an inner impeller (113) with blades (114) comprising an annular disc (113) which is fixed against and along the inner surface of the rotating circular wall (8).
  • the blades (114) connect the annular disk (113) and the rotating circular wall (8) to the rotary partition wall (130) which is fixed on a sleeve (133) which protects and surrounds the transmission shaft (12). .
  • the vanes (14) of the finned wheel (13) are reamed to the blades (114) by guides (13i ⁇ ) to form continuous and smooth surfaces, and to increase the stiffness of the rotary chambers (101) and (102) around the transmission shaft (12).
  • the rotary circular wall (8) is cylindrical. As in all other figures, this is not limiting. It may be, for example, flared, curved or doubly flared, as illustrated in Figures 9, 14 or 17 and its surface may, for example, have the form of a corrugated sheet forming a succession of longitudinal channels.
  • the latter form can be advantageous, for example for processes involving heat exchanges between the main chamber and the rotary chambers, because it makes it possible to increase the heat exchange surface while increasing the longitudinal rigidity of the rotary circular wall and its adaptable to non-uniform thermal expansion.
  • Solid particles (128) for example ground biomass, are fed into the rotary reaction chamber (102) through the tube (127). They are repelled by the fluid (9), for example gas at very high temperature, which enters through the inlet opening (10) which is the free space between the rotary circular wall (8) and the fixed side wall (25.1) of the main chamber (1). If the speed of rotation is sufficient, a large part of these solid particles, mainly the larger particles, separate from the gas under the effect of the centrifugal force and are pushed towards the rotary circular wall (8) and form an annular vortex, schematized by the arrows (151).
  • the fluid (9) for example gas at very high temperature
  • Blades (39.2), secured along the annular disk (113 ⁇ ) can increase the centrifugal force and the swirling effect, if necessary.
  • the passage between the rotating separation wall (130) and the rotating circular wall (8) can be sufficiently narrow that the solid particles acquire a longitudinal velocity sufficient to slide them along the rotating circular wall (8) and guides. (131) towards the discharge opening (27), which is the space between the rotating circular wall (8) and the fixed side wall (25). ,
  • the centrifugal force separates the fluid (29), which is sucked by the fluid discharge device (5), from the fluid and the discharged solid particles (15), which are sucked by the finned wheel (13) (14). to the master bedroom (1).
  • a throat or accumulation channel (94.1) is used to concentrate the discharged solid particles (15) to form a buffer between the rotary separation chamber (101) and the main chamber (1) and thus to reduce the flow of repressed fluid .
  • another fluid for example water vapor
  • a fluid (3) for example a mixture of oxygen and water vapor, is fed into the main chamber (1) through the tube (83) through a feeder (54), for example a porous wall or pierced with holes.
  • This fluid can react with the solid particles discharged (15) which pass through the main chamber (1) and the fluid (9) resulting from this reaction, for example the very hot gas resulting from the combustion of the residual carbon, is sucked into the chamber rotary reaction (102) through the inlet opening (10).
  • Blades (39.1 X attached along the outer surface of the rotating circular wall (8) can generate a centrifugal force which pushes the solid particles (4), eg ashes, towards the throat or accumulation channel (94).
  • vanes (39.1) are not necessary if the rotating circular wall (8) is undulated, which is desirable if this wall is subjected to a high temperature gradient for example the difference in temperature between the main chamber, where the combustion of the gasification residues takes place and where the temperature may exceed 1,000 ° C, and the rotary chambers cooled by the energy consumed by the gasification, where the temperature can less than 500 ° C.
  • This also makes it possible to increase the contact surface for the solid particles which slide along the very hot rotary circular wall and therefore of a heat transfer which allows and to extend the reaction, for example gasification, within the rotary separation chamber (101).
  • Adequate devices, such as jams, can protect ball bearings (16.2) and (16.3).
  • a fixed sleeve (160) can surround the rotating sleeve (133) and a fluid, for example water vapor, can be fed between the two sleeves through the tube (89) to prevent the penetration of solid particles in this space.
  • the ball bearing (16.3) can also be protected by the supply of a fluid, through fixed and hollow spokes (20) or through the transmission shaft (12 ⁇ if it is hollow.
  • separation device (35) can recover solid particles which have been entrained by the fluid (29) and a cooling fluid can be injected into the rotary separation chamber (101) through a hollow transmission shaft (12) or fixed central evacuation tube (6.1) or (6.2).
  • This device can be used for other processes, such as catalytic modification of a fluid in two steps.
  • the fluid to be modified can be fed into the main chamber (1) through the porous wall or pierced with holes or slots (54) and be modified by the catalyst circulating in this chamber.
  • D can then undergo a second modification in the rotating reaction chamber (102) in contact with a fluid and / or regenerated catalytic particles, fed by the tube or tubes (127), before being evacuated through the chamber rotary separator (101).
  • the catalytic conversion of medium olefins from heavy cracking gasolines requires a regular regeneration of the catalyst, an order of magnitude less than the catalytic cracking of heavy petroleum fractions, but of one order. larger than the regeneration needs of the catalyst used for the conversion of light olefins from light cracking gasolines.
  • This device enables the portion of the catalyst flowing from the main chamber (1) to the rotary reaction chamber (102) to be withdrawn continuously from the tube (s) (84) and to re-feed it into this rotary chamber by means of or the tubes (127), after being regenerated in an external regenerator. If this part is enough substantial and if the temperature of these catalytic particles has been substantially increased in the external regenerator, the second phase of the conversion of olefins in the rotary reaction chamber can be done under the best conditions of higher temperature and lower pressure .
  • This device with an inner blade wheel ensures a good continuous flow of solid particles along the rotating circular wall (8) and in the main chamber (1). It can also allow the continuous regeneration of the catalyst in one of the chambers, main or rotary, and the conversion of a fluid in the other chamber. For example the conversion of ethylbenzene into styrene by oxidation-reduction requiring continuous regeneration of the catalyst. In this process, ethylbenzene is dehydrogenated with the aid of a suitable catalyst and the hydrogen produced reduces the catalyst which has been previously oxidized. This catalyst is then regenerated, that is to say oxidized in a regeneration chamber, for example with pure oxygen or mixed with water vapor.
  • the fluid to be converted for example ethylbenzene
  • the regeneration fluid (3) for example oxygen
  • the tube or tubes (83) through the porous wall or pierced with holes or slots (54).
  • the shape of the blades and vanes may be adapted so that the centrifugal force is sufficiently low in the rotary reaction chamber (102) to allow a good fluidization of the catalyst entrained by the fluid to be transformed (128), while having a speed of rotating the rotary circular wall (8) sufficiently high that the centrifugal force in the rotary separation chamber (101) allows a good separation of the fluid and the pumped particles (15) and the transformed and discharged fluid (29) by the fluid evacuation device (5).
  • the catalytic particles discharged by the finned wheel (13) (14) in the main chamber (1) can be regenerated by the fluid (3), for example oxygen, fed by a porous wall (54), before to be recycled to the rotary reaction chamber (102), the dimensions of which can be adapted to the residence time of the desirable fluid for its good conversion.
  • Catalytic particles that can be driven by the fluid (29 ⁇ can be replaced or recycled by a feeder, for example through a tube (89.1) or (127).
  • the main chamber In order to avoid the diffusion of the regeneration fluid to the rotary chambers and the diflusion of the fluid to be converted or converted to the main chamber (1) where they could react with the regeneration fluid, the main chamber, where the regeneration occurs, can be narrow and have circular accumulation channels, (94) and (94.1), along its two lateral sides to form a fluidized catalytic particle buffer. Separating fluids, for example water vapor, can be fed into these circular separation channels, for example by a porous wall, in order to fluidify the catalytic particles and to separate the main chamber from the rotary chambers by pushing back fluids from rotary chambers.
  • the wheel (13) To ensure good separation, it is desirable for the wheel (13) to enter the circular accumulation channel (94.1) and an outer ring surrounding the rotating circular wall (8) close to the fixed side wall. (25.1) enters the circular accumulation channel (94).
  • This device having only one central evacuation tube (6.1), the fluids produced during the regeneration of the catalyst are mixed with the transformed fluid. If it is necessary to separate them, it is necessary to provide a device with at least two central fluid discharge outlets, such as, for example, the one described in FIG. 19.
  • FIG. 19 is a schematic view of the longitudinal section of an example of a rotating centrifugal discharge chamber which is open and which is divided by a rotary separation wall (130), as in FIGS. 14 and 18, with a second tube central evacuation center (6.3) located on the other lateral side. It is particularly suitable for the catalytic conversion of fluids by means of catalysts to be regenerated continuously, such as for example the cracking of light olefins.
  • the fluid to be converted for example olefins of cracking gasolines, can be fed by one or more tubes (83) through a porous wall or pierced with holes or slots (54) in the main chamber (1). wherein it is converted using the continuously circulating catalyst pushed by the centrifugal force generated by the finned wheel (13) (14).
  • the catalytic particles and the transformed fluid (9) then enter the rotary chamber (104) through the inlet opening (10) which is the space between the rotating circular wall (8) and the fixed central tube. evacuation (6.1).
  • the blades (39) increase their rotational speed so that the evacuated fluid (29) separates from the catalytic particles that enter the rotary chamber (103) through the passageway (s) between the rotating partition wall (130) and the wall rotating circular (8).
  • this passage in the form of a siphon (161) in which a separation fluid (3.2), for example water vapor, is fed by the hollow transmission shaft (12) through the rotary hollow partition wall (130.1) to prevent a significant portion of the converted fluid from entering the rotary chamber (103).
  • the catalytic particles are then sucked by the finned wheel (13) through the discharge opening (27) which is the space between the stationary side wall (25) and the rotating circular wall (8).
  • the discharge opening (27) is preceded by a flare of the rotating circular wall (8) near the tubes (83.1), to form a rotating annular reaction zone (103.1) where the flow of catalytic particles can swirl under the influence of the catalyst regeneration fluid (3.1), for example oxygen which is fed by these tubes (83.1).
  • This fluid (3.1) reacts with the catalytic particles, for example it oxidizes the carbon deposited on the catalyst, and then it (29.1) is discharged by the fluid discharge device (5.1).
  • the catalytic particles Before returning to the main chamber (1), the catalytic particles pass through the accumulation channel (94), which acts as a siphon into which a separating fluid (3.2), for example water vapor, is supplied. by the tube or tubes (83.2) through a porous wall or pierced with holes or slits (54) to fluidize the catalytic particles and to prevent the regeneration fluid (3.1) from reacting with the fluid to be converted (3).
  • a separating fluid for example water vapor
  • a cylindrical main chamber (1) of small dimensions similar to that of FIG. 6, with or without compressor (62) and / or turbine (65), for example 60 cm in diameter and 50 cm high, ie a total volume of 140 liters, containing a rotary chamber with centrifugal discharge.
  • This main chamber is fed with solid particles of crushed biomass and for example 24 m 3 of air per minute, which makes it possible to burn, with an excess of air of approximately 50%, approximately 1.5 kg of carbon equivalent. per minute, which corresponds to a combustion capacity per m 3 per hour of 640 kg of carbon, or about 6 MW, from about 2.5 tonnes of biomass.
  • the rotating chamber may be cylindrical with blades similar to that of Figure 3. The 6 blades
  • the 39) may have a height of 30 cm, an outer circumference (39.1) of 30 cm in diameter and an inner circumference (39.2) of 20 cm diameter.
  • the 6 inlet openings (10) in the rotary chamber are 30 cm long and about 7 cm wide if their section at an inclination of about 45 °, which requires an average input speed of the flue gases, of which the volume has been multiplied by about 5, about 15 m / s, the tangential component of about 10 m / s is added to the speed of rotation of the blades. If the inside diameter (40.2) of the ring (40) is 25 cm, the longitudinal exhaust gas discharge velocity is about 40 m / s.
  • the average centrifugal force acting on the fluid entering the chamber is about 2,000 times gravity, which is sufficient to return the majority of the microparticles to the wall.
  • the outer diameter of the impeller wheel (13) is 50 cm, its tangential peripheral speed is about 80 m / s and the centrifugal force is about 2,500 times the gravity on 10 cm more than the vanes, which is sufficient to discharge a small portion of the flue gases with the finest solid particles that may have entered the rotary tube.
  • the disk (11) closing the bottom of the rotary chamber is 40 cm in diameter and 5 mm from the bottom wall of the chamber, its peripheral speed of rotation is 60 m / s and the radial feed speed of the 4 m 3 of air is about 11 m / s.
  • the solid particles that accumulate between the two vortices, the upper (15) formed by the repressed burnt gases and the lower (61) formed by the 4 m 3 of the fresh air supplied by the device (3) are strongly agitated and can remain or return inside the combustion chamber until their attrition almost total, which constitutes very good conditions of combustion. If the outlet (84.2) is closed, the finer particles will accumulate until their size is small enough to be retrieved by the outer device (35) and (86).
  • the outlet (84.2) If their accumulation is too great (depending on the quality of the fuel), they can be evacuated through the outlet (84.2).
  • the discharge of the slag can be done from below, (84.1) continuously or intermittently and to prevent the formation of agglomerates the percentage of the amount of fluid (3) fed along the disc (11) in the bottom of the chamber, can be increased intermittently to increase their rotation speed to break them.
  • Fresh air (60) can be introduced into the transmission shaft and pass through the disk (11) and / or the spokes (41) to pass through the vanes (39), the rotary tube (8) and the wheel (13) and finally be injected into the main chamber (1) by the ends of the fins (14) to cool these elements that would be hollow.
  • the combustion capacity of the solid particles of this device is related to the reaction rate and therefore to the average size of the solid particles, until the limit is the evacuation capacity of the flue gases.
  • main (IX combustion can be completed in a second chamber serving as a boiler and / or work in a combustion chamber with two outputs as shown in Figure 7.
  • D is also possible to work at a much higher pressure, for example with the help of an external compressor or centrifugal compressor (62), which substantially increases the flow of air and biomass.
  • a part of the combustion energy can be recovered directly in a turbine (65) and the residual heat of flue gases (5.1) and (5.2) can be recovered in a boiler 2 - Manufacture of synthesis gas from crushed biomass:
  • the scheme of Figure 9 or 14 or 18 allows carbonaceous solid particles, coming for example from ground biomass fed by the tubes (87) or (127), to come into contact with a very hot gas (9), for example at more than 1000 ° C., and partially oxidizing, but whose oxidation capacity is an order of magnitude less than the amount of biomass to be gasified, in order to gasify all that is gasifiable, in a relatively short time, in the rotary reaction chamber (102).
  • the gas mixture containing coked residual solid particles is then transferred to the rotary separation chamber (101) between the guides (131) which increase its rotational speed in order to separate it from the solid
  • the centrifugal force separates the fluid mixture (29), which comes from the gasification and is evacuated by the fixed central evacuation tube (6.1), coked residual solid particles (15), which are discharged by the impeller (13). ) with fins (14) in the main circular chamber (1).
  • An oxidizing gas (3) for example a mixture of vapor and pure oxygen, whose oxidation capacity is much greater than the residual amount of carbon to be oxidized, contained in the coked solid particles (15) is fed into the main chamber (1) through the device (54) to oxidize them.
  • This reaction makes it possible to heat the gas (3) to the desired temperature before entering the rotary chamber (102) and the ashes (4.1) can be accumulated by the centrifugal force in the circular accumulation channel (94) and are evacuated through the tube (84).
  • a cooling fluid (58), for example water or water vapor, is supplied between the double walls of the rotary chamber, by the hollow transmission shaft (12) or (12.1), in order to cool them and then, for example after evaporation, be injected into the main chamber (1) through the openings (135) of the figure (11) of the hollow vanes (39). It can also be injected through the openings (136) to cool down the fluid mixture (29) containing the synthesis gas.
  • the rotating walls are not cooled, since this type of device can be of robust construction, withstanding very high temperatures.
  • the rotary circular wall can be corrugated, in order to better distribute the expansion and improve the heat transfer between the main chamber at very high temperature and the rotating chambers, much less hot.
  • a volume of 0.1 m 3 per second of a fluid that can be, for example, air, pure oxygen or water vapor, containing 20 kg of biomass, or 72 tons per hour , containing 25% carbon, ie 5 kg / s, can be introduced into the gasification chamber (102) via the transmission shaft tube (12) with an internal diameter of about 10 cm or by a tube (127) through the fixed side wall (25.1).
  • This biomass is mixed with, for example, a volume of about 50 mVs of about 12 kg / s of flue gas (9) heated to about 1000 ° C and still containing the equivalent of 1.8 kg / s of In gasification, for example, after gasification, about 16% of solid residues from the gasification can be obtained, ie approximately 3.2 kg / s, still containing 25% of carbon, ie 0.8 kg / s, and about 70 mVs of a gas mixture (29), containing the synthesis gas at, for example, 500 ° C.
  • the carbon-containing gasification residues (15) are separated from the fluid (29) in the rotary separation chamber (101) and are discharged by the finned wheel (13) into the main chamber (1). They are burned by a mixture of pure oxygen and water vapor, containing for example 4 kg / s of oxygen, of which there remains a surplus of about 1.8 kg / s which is sent with the fluid ( 9) in the gasification chamber (102) where they can oxidize about 10% of the carbon contained in the biomass.
  • the amount of steam is determined by the desired temperature. It is for example 7.2 kg / s, which gives about 12 kg / s of gas (9) or about 50 m 3 / s at 1000 0 C.
  • the separating power of the separation chamber also depends on its length. If it is 0.5 m, the average radial velocity of the fluid (29) is about 16 m / s, which is sufficient to cause the finest particles, of the order of magnitude of the micron, in the central evacuation pipe (6.1), despite the centrifugal force of 560 G. They must therefore be separated and recovered in the cyclone (35).
  • the rotational speed and the rate of gas and biomass can be adjusted to limit the amount of solid particles entrained by the fluid (29).
  • the speed of hot gas inlet (9) is about 50 m / s, which is sufficient to drive the biomass particles in the rotating chamber (102) in a swirling motion and to form a swirling annular fluidized bed whose density depends on the flow rate of the gas, the size of the particles solid and average centrifugal force inside the gasification chamber.
  • the residence time of the solid biomass particles which depends on the concentration of these solid particles in the gasification chamber and therefore the centrifugal force and their size, must be long enough to allow them to gasify.
  • Suitable deflectors for example a ring (134) or an inner wheel (113) and vanes (39.2) can easily generate sufficient centrifugal force to maintain the largest solid particles during the time necessary for their complete gasification, possibly exceeding one minute.
  • the average residence time of the synthesis gas in the gasification chamber is only about 0.2 seconds, which can be favorable for the production of unstable intermediate products, which can serve as active and recoverable raw materials, but which require rapid cooling, which can be achieved as soon as it enters the separation chamber, by spraying a suitable cooling liquid, for example, small water droplets.
  • the scheme of Figure 7 is well suited to the polymerization and copolymerization of catalytic solid particles. Indeed, the smaller the size of the catalytic particles, the higher the rate of polymerization will be and therefore also the flow of monomer, fresh and recycled, which generally serves as a cooling fluid must therefore be avoided that the very high flow of fluid It causes very small catalytic particles, while ensuring sufficient agitation of the polymerized particles which gradually become heavier and heavier.
  • Micrometric catalytic particles can be introduced through the tube (82.2) into the main chamber (1.3). These particles will circulate whirling, first in this chamber. They will be gradually polymerized and will become heavier. The lightest particles can be entrained by the fluid inside the rotating chamber
  • the flow rates of the fluid can be adapted to the particle size of the solid particles which is smaller in the upper part.
  • the length and / or the diameter of the lower main chamber (1.4) may be larger because it contains larger particles whose catalytic activity is generally reduced.
  • the composition, the flow rate and the temperature of the fluids may also be different depending on the polymerization objectives.
  • the fluids discharged in (5.1) and (5.2) can be recycled after appropriate treatment, for example after cooling, in the same main chambers and, if the rotary chamber is equipped with double walls, a part of this fluid and / or fluid cool may be used to cool the hollow walls of the rotary chamber through the hollow shaft transmission and / or be injected by the edge of the separating disc (11.1) and / or fins (14) and
  • the main fluid is a gas
  • a liquid in one of the chambers through the transmission shaft and radii (41) hollow.
  • This liquid may be a comonomer or a coolant.
  • 4 - Catalytic Modification of a Fluid The diagrams of FIGS. 3, 6, 7 and 17 may also be used for the catalytic modification of a fluid, for example the hydrogenation, dehydrogenation or cracking of the molecules of a fluid, the solid particles suspended in the fluid serving of catalyst. These solid particles can be removed continuously and recycled after appropriate treatment The finest particles can also be removed separately, for example for disposal.
  • the scheme of Figure 12 can be used for impregnating or coating microparticles with nanoparticles.
  • Agglomerates of microparticles (128) can be fed through the fixed sidewall (25.1) through the tubes (127) into the rotating chamber (102). They (15) are sucked through the rotary chamber (101) by the impeller (13) fins (14) and discharged to the main chamber (1).
  • the turbulence generated by the finned wheel and Coriolis acceleration is normally sufficient to break up the agglomerates of microparticles.
  • the device of FIG. 13 makes it possible to break up the agglomerates of nanoparticles by means of a powerful jet of gas before feeding them through the tube (125) into the main chamber (1) where they meet the turbulent flow of the microparticles. including active sites to which they can attach.
  • Part of the microparticles are concentrated by the centrifugal force in the accumulation channel (94) from which they can be discharged through the tube (84.1) and the other part returns to the chamber (102) by means of the centrifugal force. inlet opening (10).
  • the continuous circulation of the microparticles is ensured by the finned wheel (13) (14) which acts as a centrifugal compressor.
  • the device (5) allows the gas (29) to be drawn through the openings (147) of the transmission hollow shaft (12) and a filter (138) to maintain a constant pressure in the reactor. Centrifugal force and appropriate deflectors (139) provide separation of the microparticles and the exhaust gas (29).
  • the process can operate batchwise. Firstly, the reactor is fed with microparticles (128) through the tube (127) and gradually filled with microparticles which circulate between the chambers (102), (101) and (1), the gas being discharged by the device (5). ). When the quantity of microparticles is sufficient, the supply is interrupted and the device of FIG. 13 begins feeding nano particles through the tube (125), the gas being evacuated by the device (5). This supply is interrupted when the impregnation of the microparticles is sufficient. The properly impregnated microparticles are then discharged through the tube (84.1).
  • This batch operation makes it possible to ensure a relatively homogeneous impregnation over a period long enough to limit the flow rate of the fluid (29) to be evacuated and thus to limit the risks of entrainment of solid particles with the fluid (29).
  • all of these operations can be done continuously, if it is necessary to have a high rate.
  • the reactor is first supplied by the tube (127), by a fluid (128) containing for example 20% of microparticles at a rate of 1.2 mVminute for one minute, which makes it possible to fill the main chamber, the space around the impeller and a layer about 5 cm thick along the circular wall, which represents a volume of about 1.2 m 3 with an average concentration of 20% of microparticles.
  • the fluid evacuation device (5) must discharge about 1.2 m 3 of gas in order to maintain the pressure in the reactor. If the particle filter is 0.7 m in diameter, the radial velocity of the gas passing through it is less than 1 cm / sec, which is insufficient to drive the microparticles repulsed by a centrifugal force of 1000 times the gravity.
  • the flow passing between the guides (131) ) is 100 1 / s, requiring an average longitudinal speed of about 0.5 m / s if the thickness of the passage along the guides is 5 cm.
  • the supply of microparticles is replaced by a feed of 1.2 mVmin of a gas injected at a speed of about 300 m / s through an injector of 9 mm in diameter, allowing to disintegrate and to supply in the fixed annular chamber, through the tube (125), for example 1.2 liters of nanoparticles per minute, during the period necessary to supply the desired quantity of nanoparticles, for example in one minute.
  • the nanoparticles can settle, relatively uniformly, on the active sites of the microparticles which circulate by rotating turbulently between the main chamber and the rotary chamber and travel on average 4 revolutions around the rotary circular wall (8 ).
  • the fluid evacuation device (5) discharges the 1.2 m 3 of gas supplied by the tube (125) without causing the nanoparticles that have attached to the microparticles or the microparticles because of the force very high centrifugal.
  • the two feeds are stopped and the microparticles, impregnated or coated by the nanoparticles, are evacuated by the tube (84), which can be located on the side of the impeller if the process operates batchwise.
  • the fluid evacuation device (5) inverted through the filter (138) which can be removed from the microparticles he has stopped.
  • the microparticles can be fed into the rotating chamber (103) through a tube passing through the fixed side wall (25.1) opposite the inlet opening (10) and be discharged through the tube (84) after having circulated successively in the main rooms (1.3) and (1.4).
  • the fluid supply device (54) can be replaced by nano particle supply devices by tubes (125) as described in the figure
  • the shape and dimensions of the rotating and main chambers and the fixed central evacuation tubes can be adapted to the specific needs of this application.

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Abstract

Dispositif d'évacuation d'un fluide (5) alimenté dans une chambre de réaction (1) contenant des particules solides fluidifiées par le dit fluide, au travers d'une chambre rotative (100) munie d'une roue (13) à ailettes (14), qui peut refouler dans la dite chambre de réaction les particules solides qui se concentrent le long de la paroi circulaire rotative (8) de la dite chambre rotative sous l'effet de la force centrifuge et procédés de polymérisation catalytique, de combustion, de gazéification, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluide utilisant ce dispositif.

Description

DISPOSITIF D'EVACUATION D'UN FLUIDE AU TRAVERS D'UNE CHAMBRE ROTATIVE AVEC CIRCULATION INTERIEURE ET REFOULEMENT CENTRIFUGE DE PARTICULES SOLIDES FLUIDIFIEES ET PROCEDES UTH TSANT CE DISPOSITIF Domaine technique de l'invention La présente invention se rapporte à un dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquide, alimentés dans une chambre de réaction contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides, au travers d'une chambre rotative munie d'une roue à ailettes, permettant de refouler dans Ia dite chambre de réaction les particules solides qui ont été entraînées par le fluide à l'intérieur de la dite chambre rotative et à des procédés de polymérisation catalytique, de gazéification, de combustion, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluides utilisant ce dispositif. Arrière plan technologique de l'invention
Pour éviter que des particules solides en suspension dans un fluide ne soient évacuées en même temps que le fluide, on utilise généralement la force centrifuge, par exemple à l'aide de cyclones ou en faisant tourner l'ensemble du fluide et des particules solides à l'intérieur de la chambre qui les contient et qui peut elle-même être rotative.
Généralement, la vitesse de rotation du fluide et des particules solides étant faible à proximité et le long du tube d'évacuation du fluide, les particules solides de petites dimensions sont entraînées à l'intérieur du dit tube d'évacuation. Pour réduire cet entraînement de particules solides, on peut utiliser une cheminée rotative telle que décrite dans la demande de brevet PCT/EP2007/053941 déposée par TOTAL PETROCHEMICALS RESEARCH FELUY, le 23-04-2007, au nom du même inventeur. Toutefois la dépression, qui est nécessaire pour vaincre la force centrifuge générée par la dite chambre rotative et pour aspirer et évacuer le fluide au travers de ses ouvertures à l'intérieur du tube central fixe d'évacuation du fluide, peut aussi aspirer le fluide et les particules solides en suspension dans ce fluide au travers de l'espace, généralement étroit, entre la dite chambre rotative et les parois du dit tube central fixe d'évacuation du fluide. Sommaire de l'invention
La présente invention comprend:
- un dispositif d'alimentation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, dans une chambre de réaction, appelée ci-après chambre principale, contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides;
- un dispositif d'évacuation du ou des dits fluides au travers d'au moins un tube appelé ci-après tube central fixe d'évacuation, caractérisé en ce que ce dispositif d'évacuation comprend:
- une chambre pouvant tourner à l'intérieur de la dite chambre principale, appelée ci-après chambre rotative, délimitée par une paroi circulaire rotative entourant un axe central, appelé axe de rotation, au travers de laquelle le ou les dits fluides sont évacués, la dite chambre rotative comprenant;
- un dispositif de rotation permettant de la faire tourner autour du dit axe de rotation; - une ou plusieurs ouvertures d'entrée, situées le long d'une ou des deux extrémités et/ou entre les deux extrémités de sa paroi circulaire rotative et/ou le long d'une ou de ses deux parois latérales;
- des aubes ou guides permettant de faire tourner le ou les dits fluides et les particules solides entraînées par le ou les dits fluides au travers des dites ouvertures d'entrée à l'intérieur de la dite chambre rotative;
- au moins une ouverture centrale de sortie, autour du dit axe de rotation, communiquant avec le dit tube central fixe d'évacuation;
- une ou plusieurs ouvertures de refoulement le long de sa paroi circulaire rotative, située(s) de préférence du côté opposé au côté des dites ouvertures d'entrée ou des deux côtés ou entre les dites ouvertures d'entrée, communiquant avec au moins une roue à ailettes, qui est fixée autour et à l'extérieur de la dite paroi circulaire rotative et qui peut, sous l'effet de la force centrifuge, refouler de la dite chambre rotative vers la dite chambre principale les particules solides qui ont été entraînées à l'intérieur de la dite chambre rotative par le ou les dits fluides et qui s'accumulent le long de la dite paroi circulaire rotative de la dite chambre rotative sous l'effet de la force centrifuge.
Dans la présente invention, les particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides alimentés dans la dite chambre principale peuvent être tourbillonnantes et/ou former un lit fluidifié classique, sous l'effet de la pesanteur, et/ou rotatif, sous l'effet de la force centrifuge. La dite chambre principale et la dite chambre rotative peuvent contenu- différentes zones où les particules solides peuvent avoir des comportements différents, par exemple glisser le long de certaines parois, tourbillonner dans certaines zones, former un lit fluidifié classique, sous l'influence de Ia gravité, et/ou un lit fluidifié rotatif, sous l'influence de la force centrifuge, dans d'autres zones. Les particules solides peuvent également avoir des tailles très différentes et donc des comportements différents. Les plus grosses peuvent glisser le long de certaines parois et les plus petites peuvent tourbillonner dans certaines zones et se concentrer le long de certaines parois dans d'autres zones.
Dans la présente invention, le ou les dits fluides à évacuer peuvent pénétrer dans la dite chambre rotative par les dites ouvertures d'entrée en y entraînant des particules solides et être aspirés hors de la dite chambre rotative au travers de la ou des dites ouvertures centrales de sortie par le ou les dits tubes centraux fixe d'évacuation, reliés au dit dispositif d'évacuation. La force centrifuge générée par la rotation de la dite paroi circulaire rotative concentre les dites particules solides, entraînées par le ou les dits fluides à l'intérieur de la dite chambre rotative, le long de la dite paroi circulaire rotative d'où elles peuvent être aspirées au travers des dites ouvertures de refoulement et refoulées dans la dite chambre principale par la force centrifuge générées par la rotation de la ou des dites roues à ailettes agissant comme une pompe ou un compresseur centrifuge. Selon différents modes de réalisation de la présente invention les dites ouvertures d'entrées peuvent être d'un côté ou des deux côtés ou dans la partie médiane de la dite chambre rotative, les ouvertures de refoulement étant respectivement de l'autre côté, dans la partie médiane ou des deux côtés de la dite chambre rotative. Le nombre de roue à ailettes peut aussi être supérieur à 2, les ouvertures d'entrées étant situées dans les intervalles qui séparent les roues à ailettes. Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'évacuation du ou des dits fluides peut se faire par au moins un tube central fixe d'évacuation pénétrant dans la dite chambre rotative du ou des côtés de la ou des dites roues à ailettes, les dites ouvertures d'entrées étant du côté opposé ou entre les dites roues ailettes.
Selon un autre mode de réalisation de la présente invention, l'évacuation du ou des dits fluides peut se faire par au moins un tube central fixe d'évacuation pénétrant dans la dite chambre rotative par un de ses côtés et séparant de la dite ouverture centrale de sortie, la ou les dites ouvertures d'entrée situées du même côté, la dite roue à ailettes étant du côté opposé.
Selon un autre mode de réalisation, la roue à ailettes peut être autour de la partie médiane de la dite chambre rotative et l'évacuation du ou des dits fluides peut se faire par au moins un tube central fixe d'évacuation pénétrant dans la dite chambre rotative par un de ses côtés et par au moins un autre tube central fixe d'évacuation pénétrant dans la dite chambre rotative par l'autre côté, les dits tubes centraux fixes séparant les dites ouvertures centrales de sortie des dites ouvertures d'entrées situées de chaque côté de la dite chambre rotative.
Dans la présente invention la ou les dites ouvertures centrales de sortie de la dite chambre rotative peut ou peuvent être entourées d'un ou de tubes rotatifs d'évacuation fixés à la dite chambre rotative, de préférence concentriques à la ou aux extrémités du ou des dits tubes centraux fixes d'évacuation, entourant ou étant entourés par la ou les dites extrémités.
Selon un mode de réalisation particulier, le dit dispositif d'évacuation peut être relié à au moins deux tubes fixes concentriques d'évacuation, l'extrémité du tube intérieur pénétrant plus profondément à l'intérieur de la chambre rotative au travers d'un de ses côtés, afin de permettre l'évacuation séparée de fluide pénétrant dans la dite chambre rotative par des ouvertures d'entrée plus éloignées du dit côté. Dans la présente invention, la ou les roues à ailettes situées aux extrémités de la dite chambre rotative sont de préférence parallèles et à proximité d'une paroi de la dite chambre principale contenant le ou les dits fluides à évacuer.
Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, la chambre rotative peut avoir à chacune de ses deux extrémités une roue à ailettes, situées de préférence à proximité de deux côtés opposés de la dite chambre principale et au moins deux ouvertures centrales d'évacuation, une de chaque côté, en face de ou entourant ou entourée par l'extrémité de au moins deux tubes centraux fixes d'évacuation, au moins un de chaque côté, par où le ou les fluides sont évacués, les ouvertures d'entrées étant situées entre ces deux extrémités. Selon un mode particulier de réalisation, les dites ouvertures d'entrée sont situées de part et d'autre d'un disque ou d'une paroi rotative de séparation divisant la chambre rotative transversalement en deux parties. La dite paroi rotative de séparation peut être prolongée à l'extérieur de la dite chambre rotative et donc pénétrer dans la dite chambre principale afin d'y délimiter deux zones séparées.
Selon un autre mode de réalisation particulier de la présente invention, la chambre rotative peut avoir une roue centrale à ailettes située autour de la partie médiane de la dite chambre rotative et des dites ouvertures d'entrée et ouvertures centrales de sorties situées à chacune des deux extrémités de la dite chambre rotative, de préférence à proximité de deux côtés opposés de la dite chambre principale, les dites ouvertures d'entrée et centrales de sortie étant séparées par l'extrémité de dits tubes centraux fixes d'évacuation pénétrant de chaque côté dans la dite chambre rotative. Selon un mode particulier de réalisation, la dite roue centrale à ailettes est divisée transversalement par un disque ou une paroi rotative de séparation qui divise aussi la chambre rotative en deux parties. La dite paroi rotative de séparation peut être prolongée à l'extérieur de la dite chambre rotative et donc pénétrer dans la dite chambre principale afin d'y délimiter deux zones séparées.
Dans la présente invention, l'expression "roue à ailettes" doit être prise dans le sens le plus large. Elle se rapporte à un dispositif circulaire rotatif :
- qui peut tourner autour de l'axe de rotation de la chambre rotative et qui comprend - des ailettes ou parois délimitant des espaces libres ou passages reliant les ouvertures de refoulement de la dite chambre rotative à la dite chambre principale, les dits espaces libres ou passages ayant une direction substantiellement radiale et leur extrémité extérieure étant à l'extérieur de la dite chambre rotative;
- une roue ou un dispositif circulaire rotatif reliant entre elles les dites ailettes ou parois.
Ainsi la roue à ailettes comprend généralement un ou deux disques annulaires auxquels sont fixés des ailettes. Le ou les disques annulaires peuvent avoir une forme évasée et les ailettes peuvent avoir une largeur variable et être droites ou courbées afin de modifier la direction longitudinale et radiale et la section des passages entre les ailettes et le long du ou entre les disques annulaires. L'épaisseur des ailettes peut être constante ou progressive. Par exemple, elles peuvent s'élargir en s'éloignant du centre, comme illustré par la figure 10.
Par extension, l'expression "roue à ailettes" dans la description de la présente invention peut se rapporter également à de simples tubes rotatifs, dont une extrémité est fixée à la paroi circulaire rotative autour des ouvertures de refoulement et l'autre extrémité pénètre dans la chambre principale à l'extérieur de la chambre rotative. Les dits simples tubes rotatifs peuvent être droits ou courbés, de section pouvant varier et de forme quelconque, par exemple ronde ou rectangulaire. Les espaces libres à l'intérieur des tubes sont les passages par où des particules solides et un fluide peuvent être refoulés par la force centrifuge de Ia chambre rotative vers la chambre principale. Dans la présente invention, ces dits simples tubes rotatifs étant fixés à la paroi circulaire rotative ne doivent pas nécessairement être reliés entre eux par un disque annulaire pour être assimilés à une roue à ailettes.
Dans la présente invention le ou les dits tubes centraux fixes d'évacuation et/ou le ou les dits tubes rotatifs d'évacuation peuvent avoir une forme évasée ou doublement évasée.
Dans la présente invention, la dite paroi circulaire rotative peut avoir une forme cylindrique, mais elle peut aussi avoir des courbures variables, de préférence périodiques, comme une surface ondulée, ou être polygonale. Sa forme peut être évasée ou bombée, la partie la plus large étant de préférence située du ou des côtés de la ou des dites roue à ailettes afin de faciliter le glissement des particules solides vers les dites ouvertures de refoulement et/ou de réduire Ie volume occupé par la dite chambre rotative à l'intérieur de la dite chambre principale. Dans un mode particulier de la présente invention, la partie la plus large peut aussi être du côté de la ou des dites ouvertures d'entrée. L'expression " paroi circulaire" est donc employée ici dans le sens le plus large d'une paroi de forme quelconque, fermée sur elle-même, entourant un axe central, qui est de préférence un axe de symétrie. Cette paroi peut contenir des ouvertures et être discontinue par endroits, par exemple une succession d'aubes. Elle délimite un volume ou une chambre dont les côtés latéraux peuvent être ouverts ou fermés par des parois latérales pouvant contenir des ouvertures. L'expression " rotatif se rapportant aux dites parois circulaires ou volumes délimités par les dites parois circulaires signifie ici "pouvant tourner autour du dit axe central, également appelé axe de rotation".
Dans la présente invention, le diamètre extérieur de la ou des roues à ailettes étant plus grand que le plus grand diamètre de la chambre rotative, la différence de pression générée par la rotation de cette ou ces roues à ailettes est de préférence suffisante pour permettre de refouler vers la dite chambre principale le fluide, qui est dans le ou les espaces, de préférence étroits, situés entre la ou les parois rotatives entourant la ou les dites ouvertures centrales d'évacuation et la ou les extrémités du ou des dits tubes centraux fixes d'évacuation et/ou la ou les parois fixes qui le ou les entourent. Ce refoulement empêche l'aspiration et l'évacuation de particules solides par ce ou ces espaces vers le ou les dits tubes centraux fixes d'évacuation, tout en refoulant dans la dite chambre principale les particules solides entraînées par le fluide dans la chambre rotative au travers des ouvertures d'entrées. Il permet donc de diminuer substantiellement l'entraînement et donc les pertes de particules solides au travers du ou des tubes centraux fixes d'évacuation du ou des fluides. Il permet également d'obtenir une circulation longitudinale du fluide et des particules solides allant des ouvertures d'entrée vers les ouvertures de refoulement à l'intérieur de la chambre rotative et dans le sens inverse dans la chambre principale.
Dans la présente invention, la quantité de fluide qui est refoulée et la qualité de la séparation entre le fluide évacué et les particules solides augmentent avec Ia vitesse de rotation de la chambre rotative et le diamètre extérieur de la ou des roues à ailettes. Elles diminuent lorsque la différence de pression entre la chambre principale et la chambre rotative augmente et donc lorsque le débit du fluide à évacuer augmente. Elles dépendent aussi des dimensions, de la position et de la forme des ouvertures d'entrées et des caractéristiques du fluide et des particules solides en suspension. Dans la présente invention les ouvertures d'entrées peuvent être entourées d'aubes qui guident le fluide à l'intérieur de la chambre rotative tout en repoussant au moins partiellement les particules solides qui sont entraînées par le fluide afin de réduire la concentration des particules solides dans le fluide qui pénètre à l'intérieur de la chambre rotative. Toutefois il est nécessaire que la dépression générée par ces aubes soit inférieure à la dépression générée par la dite roue à ailettes, généralement située à l'autre extrémité de la chambre rotative afin de permettre à cette dernière d'aspirer et de refouler dans la chambre principale une partie du fluide qui est entré dans la chambre rotative entre les dites aubes. Pour cette raison le diamètre extérieur des dites aubes doit être inférieur, de préférence inférieur à 75%, à celui des dites ailettes.
Selon un mode de réalisation particulier de la présente invention, l'orientation et la forme des dites aubes favorise la pénétration du fluide à l'intérieure de la dite chambre rotative, ce qui réduit la différence de pression entre la chambre principale et la chambre rotative et peut même l'inverser, afin d'augmenter la circulation du fluide et donc aussi la circulation des particules solides le long de la paroi circulaire rotative et de la roue à ailettes.
Selon un autre mode de réalisation particulier, la paroi latérale rotative fermant la chambre rotative du côté des dites ouvertures d'entrée entourées d'aubes peut être à l'intérieure de la dite chambre rotative et comprendre des passages ou ouvertures d'entrée dans la dite chambre rotative. Les dites aubes entourant les dits passages ou ouvertures d'entrée peuvent être du côté extérieur de la dite paroi latérale rotative, et à l'intérieur de la paroi circulaire rotative Elles peuvent être délimitées par un anneau qui est fixé le long et à l'intérieur de la dite paroi circulaire rotative
Selon un mode particulier de réalisation, les dites aubes et le dit anneau forment une roue a aubes à l'intérieur de et s'appuyant sur la paroi circulaire rotative et à l'extérieur de et s'appuyant contre la paroi latérale rotative Cette disposition impose au fluide qui pénètre dans la chambre rotative en passant entre les dites aubes de suivre une direction allant du centre vers l'extérieur, ce qui permet aux aubes d'agir comme une pompe ou un compresseur centrifuge et donc de diminuer substantiellement et même d'inverser la différence de pression entre la chambre principale et la chambre rotative Ceci permet d'augmenter substantiellement le refoulement du fluide et des particules solides et/ou de réduire le diamètre extérieur de la dite roue à ailettes qui peut être proche du diamètre de la chambre rotative
Selon un mode particulier de réalisation, la dite paroi latérale rotative située a l'intérieur de la dite chambre rotative peut être une paroi rotative de séparation séparant la dite chambre rotative en deux parties une chambre rotative de réaction située du côté des ouvertures d'entrée, où le ou les fluides peuvent réagir avec les particules solides tourbillonnantes et une chambre rotative de séparation, située du côté de la roue à ailettes et du tube central fixe d'évacuation, où le fluide à évacuer est séparé des particules solides par la force centrifuge
Dans la présente invention, la force centrifuge peut être d'un ou plusieurs ordres de grandeur supérieurs a la force de gravité L'axe de rotation de la dite chambre rotative peut dès lors avoir une orientation quelconque II peut être vertical, horizontal ou incliné Dès lors, la signification des mots "haut" et "bas", dans les descriptions ci-apres, se rapporte à la figure déente, sans indiquer la direction de la force de la pesanteur, sauf mentions spécifiques Dans la présente invention le fluide évacué par le ou les dits tubes centraux fixes d'évacuation tourne généralement très rapidement n peut encore contenir des particules solides qui se concentrent le long de sa paroi en raison de la force centrifuge et qui peuvent être récupérées dans une chambre annulaire coaxiale faisant office de cyclone L'énergie de rotation du fluide peut aussi être partiellement récupérée à l'aide d'ailettes fixées à l'intérieure du dit tube fixe et convertissant la vitesse de rotation en vitesse axiale et/ou en pression Dans la présente invention le fluide évacué par le ou les dits tubes centraux fixes d'évacuation peut actionner une turbine centrifuge fixée sur un arbre de transmission longeant l'axe de rotation et entraînant la paroi circulaire rotative Le même arbre de transmission peut être relié a une pompe ou un compresseur centrifuge faisant parbe du dispositif d'alimentation de fluide dans la chambre principale
Dans la présente invention, la chambre principale peut être délimitée par une paroi circulaire fixe qui entoure la paroi circulaire rotative Cette paroi circulaire fixe peut être de forme quelconque, de préférence avec un axe de symétrie identique ou parallèle a l'axe de rotation de la chambre rotative Dans un mode particulier de réalisation, cette paroi circulaire fixe peut être cylindrique ou polygonale et relativement proche de la paroi circulaire rotative Le fluide et les particules solides, refoulées dans la chambre principale par la roue à ailettes et éventuellement par les aubes entourant les dites ouvertures d'entrée, font tourner l'ensemble du fluide et des particules solides contenues dans la chambre principale Les particules solides, sous l'effet de la force centrifuge, se concentrent le long de sa paroi circulaire fixe Celle-ci peut être pourvue d'un dispositif d'alimentation de fluide alimentant du fluide dans des directions principalement radiales afin de réduire cette concentration en compensant au moins partiellement la force centrifuge et en ralentissant la vitesse de rotation de ces particules solides. Les directions d'alimentation du fluide peuvent avoir des composantes axiales et/ou tangenuelles afin de guider les particules solides dans la direction souhaitée et/ou d'augmenter ou de réduire davantage la vitesse de rotation de ces particules
Dans la présente invention, si le fluide est un liquide, la chambre principale contenant ce liquide peut ne pas être pleine II suffit que la chambre rotative soit sous la surface du liquide pour permettre le refoulement des particules solides accompagnées de liquide par la roue à ailettes.
Selon un mode de réalisation particulier, la présente invention peut comprendre un tube rotatif central creux, pouvant servir d'arbre de transmission creux entre la paroi circulaire rotative et le dispositif permettant de la faire tourner, par où un fluide, pouvant par exemple servir de fluide de refroidissement, peut être introduit entre des doubles parois de la chambre rotative ou au travers de rayons rotatifs creux et finalement injecté à l'intérieur de la chambre principale ou de la chambre rotative ou évacué par l'autre extrémité du dit arbre de transmission creux.
Selon un autre mode de réalisation particulier, le dit arbre de transmission creux, peut permettre d'introduire des particules soudes à l'intérieur de la chambre rotative ou, lorsque le dit fluide ou mélange de fluides est un gaz, de pulvériser de fines gouttelettes d'un liquide à l'intérieur de la chambre rotative ou de la chambre principale.
Selon un autre mode de réalisation particulier, des particules solides peuvent être introduites directement dans la chambre rotative à l'aide de tubes fixes passant par la chambre principale et dont l'extrémité est en face des o ouvertures d'entrée de la dite chambre rotative.
La dite chambre rotative peut aussi être divisée en plusieurs chambres rotatives par une ou des parois rotatives de séparation comprenant des passages le long de la paroi circulaire rotative permettant au fluide et aux particules solides de passer d'une chambre à l'autre, les dites plusieurs chambres rotatives comprenant:
- une ou plusieurs chambres rotatives de réaction, situées du côté des dites ouvertures d'entrées, dans la ou5 lesquelles les fines gouttelettes d'un liquide ou les particules solides introduites par l'arbre de transmission creux ou en face des ouvertures d'entrée peuvent réagir avec le fluide et/ou avec les particules solides contenues dans le fluide provenant de la chambre principale;
- une ou plusieurs chambres rotatives de séparation, situées du côté des ouvertures de refoulement et de la ou des ouvertures d'évacuation, dans laquelle le fluide ou mélange de fluides évacués vers le tube central fixe d'évacuation se0 sépare du fluide ou mélange de fluides et des particules solides qui sont refoulées par la ou les roues à ailettes vers la dite chambre principale.
Les dits passages peuvent comprendre des guides qui guident le fluide et les particules solides dans le sens de la rotation afin d'augmenter leur vitesse tangentielle et donc la force centrifuge afin d'améliorer la séparation entre le ou les fluides évacués et les particules solides refoulées. 5 La ou les dites chambres de séparation peuvent comprendre des déflecteurs qui améliorent la séparation entre le ou les fluides évacués et les particules solides refoulées.
Selon un mode particulier de réalisation de l'invention, la dite chambre rotative, délimitée par une paroi circulaire rotative entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation, comprend:
- au moins une roue à ailettes fixée autour et à l'extérieur d'une extrémité de la dite paroi circulaire rotative; 0 - une paroi rotative de séparation qui divise la dite chambre rotative en deux parties reliées par un ou plusieurs passages le long de la dite paroi circulaire rotative;
- au moins une roue intérieure à aubes fixée le long de la dite paroi rotative de séparation, à l'intérieur et du côté de l'autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative, la dite roue intérieure comprenant un disque annulaire ou anneau dont le bord extérieur est fixé contre la surface intérieure de la dite paroi circulaire rotative; 5 et le dispositif d'évacuation de fluide comprend au moins un tube central fixe d'évacuation pénétrant dans ou faisant face à l'ouverture centrale de sortie de la dite chambre rotative du côté de la dite roue à ailettes.
Selon un mode particulier de réalisation, le dit dispositif d'évacuation de fluide comprend également un tube central fixe d'évacuation pénétrant dans ou faisant face à l'ouverture centrale de sortie de la dite chambre rotative du côté de la dite autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative. Selon un mode particulier de réalisation, au moins un des côtés latéraux de la dite chambre rotative n'est pas fermé par une paroi latérale rotative, ce ou ces côtés latéraux étant ouverts. Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif d'alimentation de particules solides et/ou de fluide comprend au moins un tube fixe d'alimentation faisant face à ou pénétrant au travers d'un des dits côtés latéraux ouverts de la dite chambre rotative.
Dans la présente invention le ou les fluides évacués peuvent être adéquatement traités, par exemple5 réchauffées ou refroidies, et recyclés dans des zones choisies de la chambre principale ou de la chambre rotative. Un dispositif d'alimentation et d'évacuation de particules solides peut également permettre de traiter adéquatement les particules solides évacuées, par exemple les régénérer, et les recycler dans des zones choisies de la chambre principale ou de la chambre rotative.
La présente invention peut être installée dans des imités industrielles existantes, par exemple en remplacement de cyclones internes dans une chambre de réaction à lit fluidifié classique, pour améliorer la séparation entre le fluide évacué et les particules solides et donc de permettre l'utilisation de particules soudes plus petites ou de différentes tailles, d'une concentration plus élevée et/ou d'augmenter le débit du fluide. Elle améliore également la circulation et l'agitation des particules solides à l'intérieur de la chambre de réaction. Elle permet également de travailler avec de plus petits débits de fluide, dans la mesure où le fluide refoulé et donc recyclé dans la chambre de o réaction peut contribuer à la fluidisation des particules solides.
La présente invention est particulièrement utile pour les procédés nécessitant un grand débit de fluide et/ou impliquant des particules solides de dimensions très différentes et/ou très petites (micro ou nano particules).
Elle est également particulièrement adaptée aux procédés nécessitant une forte circulation de particules solides et un petit débit de fluide. Elle peut s'utiliser avantageusement dans des procédés de séchage, d'imprégnation et d'enrobage5 de poudres, de combustion ou de gazéification de particules solides et de polymérisation de particules catalytiqucs très actives et de petites dimensions, car elle permet une forte concentration et agitation des particules solides, avec la réintroduction des plus petites particules dans la chambre principale sans qu'il ne soit nécessaire d'entraîner ou même de fluidifier les plus grosses. Elle est également adaptée à la transformation catalytique de fluides nécessitant un bon contact suivi d'une bonne séparation fluide/particules catalytiques, un court temps de séjour du fluide et une bonne0 circulation et agitation des particules catalytiques, qui peuvent être régénérées en continu.
Brève description des dessins
La figure 1 est une vue schématique d'une section longitudinale d'un exemple de chambre rotative à refoulement centrifuge.
La figure 2 est une vue schématique de la section transversale d'un exemple de roue à ailettes selon le5 plan AA' de la figure 1.
La figure 3 est une vue schématique d'une section transversale d'une chambre rotative à refoulement centrifuge selon un plan coupant un exemple d'aubes entourant les ouvertures d'entrées.
La figure 4 est une vue schématique d'une partie d'une coupe transversale d'un autre exemple d'aubes entourant les ouvertures d'entrées d'une chambre rotative à refoulement centrifuge. 0 La figure 5 est une vue schématique d'une section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge à l'intérieur d'un réacteur à lit fluidifié classique avec des aubes entourant les ouvertures d'entrée à l'extérieur de la paroi latérale rotative et à l'intérieur de la paroi circulaire rotative.
La figure 6 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge, comprenant un arbre de transmission relié à un compresseur et à une turbine 5 La figure 7 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge, comprenant deux roues à ailettes
La figure 8 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge, comprenant un arbre de transmission creux permettant d'alimenter des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative. La figure 9 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge, comprenant des parois doubles dont une paroi divisant la chambre rotative en deux parties et un arbre de transmission creux permettant d'alimenter des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative et un fluide de refroidissement entre les parois doubles.
La figure 10 est une vue schématique d'une section transversale d'un exemple de la roue à ailettes creuses5 de la figure 9. La figure 11 est une vue schématique d'une section transversale d'un exemple des aubes creuses entourant les ouvertures d'entrées de la chambre rotative à refoulement centrifuge de la figure 9
La figure 12 est une vue schématique de la section longitudinale d'un autre exemple d'une chambre rotative à refoulement centrifuge, à l'intérieur d'une chambre circulaire principale, permettent de faire circuler des microparticules entre la chambre principal et la chambre rotative, même avec un petit débit de fluide
La figure 13 est une vue schématique de la section d'un injecteur permettant de désagréger des agglomérats de nano ou microparticules avant de les alimenter dans une chambre principale
La figure 14 est une vue schématique de la section longitudinale d'une chambre rotative à refoulement centrifuge semblable à celle de la figure 9 avec une alimentation de particules solides par un tube fixe, fixé en face o des ouvertures d'entrée d'une chambre rotative fortement et doublement évasée
La figure 15 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple où le tube central fixe d'évacuation (6) est évasé, pénètre dans la chambre rotative et sépare l'ouverture d'entrée de l'ouverture centrale de sortie
La figure 16 est une section longitudinale d'un autre exemple de chambre rotative à refoulement5 centrifuge comprenant une paroi rotative de séparation (130) et où le fluide est évacué par l'arbre de transmission creux qui traverse la chambre rotative
La figure 17 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative a refoulement centrifuge avec une roue a ailettes disposée dans la partie médiane et deux tubes centraux fixes d'évacuation séparant les ouvertures d'entrée des ouvertures de sortie 0 La figure 18 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative a refoulement centrifuge avec une paroi rotative de séparation (130) et une roue intérieure (113) à aubes (114) séparant la chambre rotative en deux parties (101) et (102)
La figure 19 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative à refoulement centrifuge divisée par une paroi rotative de séparation (130) en deux parties, (103) et (104), chaque partie5 communiquant avec un tube central fixe d'évacuation (6 1) et (63) Description détaillée
Selon un mode particulier de l'invention, le dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, alimentés dans une chambre principale contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides, est caractérisé en ce qu'il comprend 0 - a l'inteneur de la chambre principale, une chambre rotative, qui est délimitée par une paroi circulaire rotative, entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation et fermée par deux parois latérales rotatives,
- un dispositif de rotation permettant de faire tourner la dite paroi circulaire rotative, comprenant de préférence un arbre de transmission longeant le dit axe de rotation,
- une ou des ouvertures d'entrée le long d'une extrémité de la dite paroi circulaire rotative permettant au dit ou dits5 fluides de pénétrer à l'intérieur de la dite chambre rotative ,
- au moms une ouverture centrale de sortie au travers de la dite paroi latérale rotative située du côté de l'autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative, autour du dit axe central, permettant d'évacuer de la dite chambre rotative le ou les dits fluides qui sont entrés par les dites ouvertures d'entrée dans la dite chambre rotative ,
- au moms un tube central fixe d'évacuation dont l'extrémité entoure le dit axe de rotation et communique avec la0 dite ouverture centrale de sortie de la dite chambre rotative ,
- une roue à ailettes, fixée autour et à l'extérieur de la dite autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative ,
- une ou des ouvertures de refoulement le long de la dite autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative permettant au fluide et aux particules solides longeant la dite paroi circulaire rotative à l'intérieur de la dite chambre rotative de pénétrer dans l'espace situé entre les dites ailettes et d'être refoulé dans la dite chambre principale par la5 force centrifuge Selon un mode de réalisation particulier, l'extrémité du dit tube central fixe d'évacuation et la dite ouverture centrale de sortie sont en face et à proximité l'une de l'autre. Selon un autre mode de réalisation particulier, l'extrémité du dit tube central fixe d'évacuation pénètre à l'intérieur de la dite chambre rotative au travers de la dite ouverture centrale de sortie. Selon un autre mode de réalisation particulier, la dite ouverture centrale de sortie est entourée d'un tube rotatif, relié à la dite paroi circulaire rotative par une paroi latérale rotative ou des rayons, le dit tube rotatif entourant ou pénétrant dans le dit tube central fixe d'évacuation.
Selon un autre mode particulier de l'invention, le dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, alimentés dans une chambre principale contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits o fluides, estcaractérisé en ce qu'il comprend:
- à l'intérieur de la chambre principale contenant le ou les dits fluides, une chambre rotative , qui est délimitée par une paroi circulaire rotative , entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation;
- un dispositif de rotation permettant de faire tourner la dite paroi circulaire rotative, comprenant de préférence un arbre de transmission longeant le dit axe de rotation; 5 caractérisé en ce qu'il comprend:
- un dispositif d'évacuation du ou des dits fluides, comprenant au moins un tube central fixe d'évacuation dont l'extrémité entoure le dit axe central et pénètre dans la dite chambre rotative au travers d'un de ses côtés latéraux ouvert;
- une ouverture d'entrée délimitée par l'espace circulaire entre le dit tube central fixe d'évacuation et la dite paroi0 circulaire rotative permettant au dit ou dits fluides de pénétrer à l'intérieur de la dite chambre rotative ;
- au moins une ouverture centrale de sortie délimitée par l'extrémité du dit tube central fixe d'évacuation permettant d'évacuer de la dite chambre rotative le ou les dits fluides qui sont entrés par la dite ouverture d'entrée dans la dite chambre rotative ;
- une roue à ailettes, fixée autour de l 'autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative ; 5 - une ou des ouvertures de refoulement le long de la dite autre extrémité de la dite paroi circulaire rotative permettant au fluide et aux particules solides longeant la dite paroi circulaire rotative à l'intérieur de la dite chambre rotative de pénétrer dans l'espace situé entre les dites ailettes et d'être refoulé dans la dite chambre principale par la force centrifuge.
Selon un mode particulier de réalisation, le côté latéral de la chambre rotative, situé du côté de la dite roue0 à ailettes, est fermé par une paroi latérale rotative. Selon un autre mode particulier de réalisation, ce côté latéral est ouvert et la roue à ailettes est parallèle et proche d'une paroi latérale fixe de la chambre principale. La paroi circulaire rotative et la roue à ailettes peuvent être reliées au dispositif de rotation par des rayons, des aubes ou d'autres moyens adéquats.
Selon un autre mode particulier de l'invention, le dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides, gazeux5 ou liquides, alimentés dans une chambre principale contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides, comprend:
- à l'intérieur de la chambre principale contenant le ou les dits fluides, une chambre rotative, qui est délimitée par une paroi circulaire rotative, entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation et dont les côtés latéraux sont ouverts; - un dispositif de rotation permettant de faire tourner la dite paroi circulaire rotative, comprenant de préférence un arbre de transmission longeant le dit axe de rotation; caractérisé en ce qu'il comprend:
- une roue à ailettes , fixée entre les extrémités de la dite paroi circulaire rotative, de préférence le long de sa partie médiane, autour et à l'extérieur de la dite paroi circulaire rotative; 5 - une ou des ouvertures de refoulement le long de la dite paroi circulaire rotative permettant au fluide et aux particules solides longeant la dite paroi circulaire rotative à l'intérieur de la dite chambre rotative de pénétrer dans l'espace situé entre les dites ailettes et d'être refoulé dans la dite chambre principale par la force centrifuge.
- un dispositif d'évacuation du ou des dits fluides, comprenant au moins deux tubes centraux fixes d'évacuation, chacun pénétrant le long du dit axe central dans la dite chambre rotative au travers d'un des dits côtés latéraux ouverts;
- deux ouvertures d'entrée, chacune étant délimitée par l'espace entre un des dits tubes centraux fixe d'évacuation et une des dites extrémités de la dite paroi circulaire rotative permettant au dit ou dits fluides de pénétrer à l'intérieur de la dite chambre rotative ; - au moins deux ouvertures centrales de sortie délimitées chacune par l'extrémité des dits tubes centraux fixes d'évacuation pénétrant dans la dite chambre rotative permettant d'évacuer de la dite chambre rotative le ou les dits fluides qui sont entrés par les dites ouvertures d'entrée dans la dite chambre rotative.
Selon un autre mode particulier de l'invention, le dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides, gazeux ou liquides, alimentés dans une chambre principale contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides, comprend:
- à l'intérieur de la chambre principale contenant le ou les dits fluides, une chambre rotative , qui est délimitée par une paroi circulaire rotative , entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation et deux côtés latéraux pouvant être ouverts ou fermés par une ou deux parois latérales rotatives;
- un dispositif de rotation permettant de faire tourner la dite paroi circulaire rotative, comprenant de préférence un arbre de transmission longeant le dit axe de rotation;
- une ou des ouvertures d'entrée situées entre les extrémité de la dite paroi circulaire rotative, de préférence le long de sa partie médiane permettant au dit ou dits fluides de pénétrer à l'intérieur de la dite chambre rotative ;
- au moins deux roues à ailettes, chacune fixée autour d'une dite extrémité de la dite paroi circulaire rotative ;
- des ouvertures de refoulement le long de chacune des extrémités de la dite paroi circulaire rotative permettant au fluide et aux particules solides longeant la dite paroi circulaire rotative à l'intérieur de la dite chambre rotative de pénétrer dans l'espace situé entre les dites ailettes et d'être refoulés dans la dite chambre principale par la force centrifuge;
- au moins deux ouvertures centrales de sortie opposées, situées chacune au travers d'une des dites parois latérales rotatives ou des dits côtés latéraux ouverts de la dite chambre rotative autour du dit axe central ; - un dispositif d'évacuation du ou des dits fluides, comprenant au moins deux tubes centraux fixes d'évacuation, l'extrémité de chacun entourant le dit axe central et communiquant avec une des dites ouvertures centrales de sortie de la dite chambre rotative permettant d'évacuer de la dite chambre rotative le ou les fluides qui sont entrés par les dites ouvertures d'entrée dans la dite chambre rotative.
Selon un mode de réalisation particulier, l'extrémité des dits tubes centraux fixes d'évacuation et des dites ouvertures centrales de sortie sont en face et à proximité l'une de l'autre. Selon un autre mode de réalisation particulier, une extrémité d'au moins un des dits tubes centraux fixes d'évacuation pénètre à l'intérieur de la dite chambre rotative au travers d'au moins une des dites ouvertures centrales de sortie. Selon un autre mode de réalisation particulier, au moins une des dites ouvertures centrales de sortie est entourée d'un tube rotatif, relié à la dite paroi circulaire rotative par une paroi latérale rotative ou des rayons, le dit tube rotatif entourant ou pénétrant dans un des dits tubes centraux fixes d'évacuation.
La FIGURE 1 est une vue schématique d'une section longitudinale d'un exemple de chambre rotative (100) à refoulement centrifuge, dans une chambre principale (1), alimentée par un ou plusieurs fluides (3), gazeux ou liquide, contenant ou alimentée par des particules solides (2) fluidifiées par le ou les dits fluides permettant de décrire le dispositif et Ie fonctionnement de la présente invention. La chambre principale (1), de forme quelconque, peut être, par exemple, un réservoir d'une dimension relativement grande ou un réacteur, généralement fixe, délimité par une paroi appelée paroi circulaire fixe (24), de forme quelconque, pouvant être par exemple polygonale, elliptique ou cylindrique, entourant la chambre rotative ( 100). Elle peut être fermée par des parois, appelées parois latérales fixes, (25) et (25.1 ). La chambre principale ( 1 ) est alimentée au travers d'un tube (83) par un dispositif d'alimentation de fluide
(3) pouvant fluidifier des particules solides contenues dans la dite chambre principale, comme illustré dans cet exemple par une paroi poreuse ou percée de trous (51), disposée le long de la paroi latérale fixe (25.1), située dans le bas de la chambre principale, permettant de suspendre les particules solides dans un Ut fluidifié classique. Ce dispositif d'alimentation de fluide peut être disposé ailleurs, par exemple le long de la paroi circulaire fixe (24) et peut être réduit à un ou plusieurs simples jets de fluide permettant de faire tourbillonner ou d'agiter des particules solides contenues dans la dite chambre principale.
La chambre principale (1) peut aussi être alimentée par un dispositif d'alimentation de particules solides (2), éventuellement entraînées par un fluide, par exemple par le tube (82). Elle peut aussi avoir un dispositif d'évacuation de particules solides (4) par exemple par le tube (84), de préférence disposé là où ces particules solides peuvent s'accumuler sous l'effet de la force centrifuge et/ou de la gravité.
Par exemple, si la forme de la paroi circulaire fixe (24) entourant la chambre rotative (100) est cylindrique, les particules solides refoulées de la chambre rotative par la force centrifuge, peuvent se concentrer le long de la paroi circulaire fixe (24) par la force centrifuge. Si l'influence de la gravité et/ou de la taille des particules solides sont suffisantes les particules solides refoulées peuvent aussi se concentrer dans le bas de la chambre principale (1), mais d'une manière générale, la force centrifuge étant de préférence d'au moins un ordre de grandeur supérieur à la force de gravité dans les procédés utilisant ce dispositif, le mouvement des particules solides est principalement influencé par les flux de fluides et la turbulence qu'ils génèrent Dans ce cas, l'axe de rotation (105) de la chambre rotative (100) peut avoir une inclinaison quelconque et les mots "haut" et "bas" ne sont qu'une référence à la position dans la figure. La chambre rotative (100), pouvant tourner autour de l'axe de rotation (105), est généralement délimitée par deux parois latérales rotatives, (11) et (26), traversant l'axe de rotation (105) et par une paroi circulaire rotative (8), qui est pourvue, le long de sa surface du côté de la paroi latérale rotative (11), d'ouvertures d'entrées (10), par où peut entrer le fluide (9) à évacuer, et le long de sa surface proche de la paroi latérale rotative opposée (26), des ouvertures de refoulement (27) qui débouchent sur une roue (13) à ailettes (14X fixée à l'extérieur de la dite paroi circulaire rotative (8), comprenant par exemple un anneau ou disque annulaire (13) muni d'ailettes (14), schématisées par les rectangles (14), pouvant ressembler aux ailettes d'un compresseur ou pompe centrifuge. Le disque annulaire peut être plat ou bombé, concave ou convexe, et les ailettes peuvent aussi être entre deux disques annulaires (13), parallèles ou à distance variant progressivement afin d'influencer la vitesse du fluide et des particules solides qui s'écoulent entre les ailettes en fonction des objectifs. Selon un mode particulier de l'invention, les ouvertures d'entrée (10) peuvent être entourées ou délimitées par des aubes (39), schématisées par les rectangles (39), qui guident le fluide (9) et les particules solides entraînées par le fluide (9) à l'intérieur de la chambre rotative (100). Dans cet exemple, les aubes (39) peuvent avoir la forme d'ailettes et elles sont fixées à la paroi latérale rotative (11) et à un anneau (40) qui est fixé le long et à l'intérieur de la paroi circulaire rotative (8). Dans cet exemple, la paroi circulaire rotative (8) a la forme d'un tube légèrement conique ou évasé afin de faciliter le glissement des particules solides le long de sa surface intérieure et d'augmenter la section de la chambre rotative (100) du côté de l'ouverture centrale de sortie (115) qui est aussi le côté de la roue à ailettes. Les figures suivantes montrent que la forme de la paroi circulaire rotative peut être différente, ainsi que la position relative des ouvertures d'entrée et de sortie et de la ou des roues à ailettes. Dans cet exemple, la paroi latérale rotative (11) opposée à l'ouverture centrale de sortie (115) est un disque fermé délimité par la paroi circulaire rotative. Les figures suivantes montrent par d'autres exemples qu'elle peut s'étendre au-delà de la chambre rotative et/ou être en retrait à l'intérieur de la chambre rotative et/ou comprendre des ouvertures d'entrée et/ou être remplacée par des rayons (42), sur la figure 14, ou des aubes adéquatement inclinées. Elle peut même être totalement ouverte.
L'autre paroi latérale rotative (26) est à l'autre extrémité de la paroi circulaire rotative (8). D'autres exemples, illustrés par les figures suivantes, montrent qu'elle peut se prolonger le long des ailettes (14) ou être en retrait à l'intérieur de la chambre rotative et/ou être remplacée par des ailettes ou rayons rotatifs (41) ou même être totalement ouverte. Un tube central fixe d'évacuation (6), relié à un dispositif d'évacuation du fluide (5), symbolisé par une flèche (5), entoure l'axe de rotation (105). Dans cet exemple le tube central fixe d'évacuation (6) est fixé à une paroi latérale fixe (25) de la chambre principale (1) parallèle à et proche de la roue (13) à ailettes (14), et son extrémité (110) est en face et proche de l'ouverture centrale de sortie (115) de la chambre rotative (100).
Le tube central fixe d'évacuation (6) peut aussi pénétrer dans la chambre rotative (100), comme le tube central fixe d'évacuation (6.1) de l'exemple de la figure 5 ou l'ouverture centrale de sortie (115) peut être délimitée par un tube rotatif pénétrant dans ou entourant le tube fixe comme illustré par les figures 8 et 16. Ce dispositif peut également comprendre plusieurs tubes concentriques centraux fixes d'évacuation, le tube intérieur pénétrant le plus profondément dans la chambre rotative, et/ou plusieurs tubes rotatifs concentriques, le tube intérieur pénétrant le plus profondément dans le ou les tubes fixes, afin de mieux répartir les flux de fluides passant par les différentes entrées et/ou de les évacuer séparément Ce mode particulier de réalisation n'est pas illustré par une figure.
La chambre rotative (100) est reliée à un dispositif permettant de la faire tourner. Dans cet exemple, c'est un arbre de transmission (12), qui longe l'axe de rotation (105). Il est fixé à la paroi latérale (11) et il est actionné par un moteur (7) par l'intermédiaire d'une poulie (7.1). H traverse l'ouverture centrale de sortie (115) et le tube central fixe d'évacuation (6). Des rayons rotatifs (41), schématisés par les rectangles (41), disposés le long de l'ouverture centrale de sortie (115), le relient à la paroi latérale rotative (26) tout en laissant passer le fluide évacué (29), afin d'augmenter la rigidité de la chambre rotative (100) et de réduire les possibilités de vibration.
L'arbre de transmission (12) est guidé par des supports, schématisés par les guides ou coussinets de (16.1) à (16.3), qui peuvent comprendre des bourrages ou membranes d'étanchéité et/ou des roulements à billes. Le support (16.2) est fixé aux parois de la chambre principale (1) par des rayons fixes, schématisés par les rectangles (17) et le support (16.3) est fixé au tube central fixe d'évacuation (6) par des rayons ou ailettes fixes, schématisées par les rectangles (20) qui peuvent éventuellement permettre de convertir la vitesse de rotation du fluide en pression ou en vitesse longitudinale ou permettre d'augmenter la vitesse de rotation du fluide afin de l'alimenter dans un cyclone co- axial comme illustré dans les figures 8, 9 et 14. Il peut être creux afin de pouvoir y alimenter un fluide (60) qui peut, par exemple, servir à la lubrification et/ou au refroidissement des guides, de (16.1) à (16.3) et/ou empêcher les particules solides d'y pénétrer.
La roue (13) à ailettes (14) agissant comme un compresseur ou pompe centrifuge aspire par les ouvertures de refoulement (27) une partie du fluide (9) et les particules solides (15) entraînées par le fluide (9), s'accumulant et glissant le long de la paroi circulaire rotative (8) en raison de la force centrifuge, et peut les (15) refouler dans la chambre principale ( 1 ). Ce dispositif permet donc de refouler dans la chambre principale (1) au moins une partie des particules solides qui sont entrées dans la chambre rotative (100) et du fluide entraîné par les particules solides. Ensuite le fluide et les particules solides refoulés (15) pénètre en tournant dans la chambre principale (1) et se séparent sous l'effet de la force centrifuge: les particules solides sont poussées vers et s'accumulent le long de la paroi latérale (24) de la chambre principale (1) et le fluide retourne en tourbillonnant vers les ouvertures d'entrée (10). La quantité de particules solides qui peuvent être refoulées dépend de la qualité de la séparation du fluide et des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative et donc de la force centrifuge ou de la vitesse de rotation, mais aussi du chemin que le fluide doit parcourir dans cette chambre rotative et donc des distances entre les ouvertures d'entrée, de sortie et de refoulement et aussi de la présence de déflecteurs améliorant cette séparation, comme l'illustrent d'autres exemples ci-après.
La quantité de fluide refoulé dépend du rapport entre la force d'aspiration générée par la ou les roues à ailettes et la différence de pression entre la chambre principale (1) et la chambre rotative générée par le dispositif d'évacuation du ou des fluides (5). Si cette dernière est relativement élevée, la quantité de fluide refoulé peut être très faible. Dans ce cas une partie du fluide à évacuer peut pénétrer dans le tube fixe d'évacuation (6) sans passer par les ouvertures d'entrée et y entraîner des particules solides, en passant par l'espace entre la roue (13) à ailettes ( 14) et la paroi latérale fixe (25).
Pour certaines applications, un fluide de séparation peut être alimenté à proximité de la roue à ailettes afin de réduire la quantité de fluide refoulé sans entraîner une quantité significative de particules solides vers le tube fixe d'évacuation, comme illustré par les figures 14, 18 et 19. La force d'aspiration produite par la roue à ailette dépend principalement du diamètre extérieur des ailettes, de leur forme et de la vitesse de rotation, mais aussi de la différence de densité du fluide refoulé (15) contenant généralement une forte concentration de particules solides et du fluide entrant (9), dépendant de la différence de concentration des particules solides et de leur densité relative.
La chute de pression générée par le dispositif d'évacuation du ou des fluides (5) au travers de la chambre rotative est, en général, principalement la chute de pression au travers des ouvertures d'entrée (10). Cette dernière dépend du débit du ou des fluides et de la taille des ouvertures d'entrée (10), mais aussi de la vitesse de rotation en fonction de la forme de ces ouvertures d'entrée.
Par exemple, des ouvertures d'entrée entourées d'aubes, dont la forme et l'orientation repousse les particules solides pour les empêcher d'entrer dans la chambre rotative, vont générer une chute de pression d'autant plus grande que la vitesse de rotation est élevée. Dans ce cas, il est nécessaire d'avoir un rapport entre le diamètre extérieur des ailettes et des dites aubes suffisamment élevé, de préférence supérieur à 4/3, pour que la force d'aspiration générée par la roue à ailettes soit suffisante pour pouvoir refouler du fluide et des particules solides dans la chambre principale.
Par contre si la forme et l'orientation des dites aubes facilite l'entrée du fluide et des particules solides dans la chambre rotative, la chute de pression diminue avec la vitesse de rotation et peut même être négative. Dans ce cas, la quantité de particules solides refoulée dans la chambre principale, après être entrées dans la chambre rotative, peut être très élevée, ce qui peut augmenter la densité du fluide et des particules solides (15) refoulées dans la roue à ailettes et donc augmenter le refoulement, sans qu'il soit nécessaire d'avoir une roue à ailettes d'un diamètre sensiblement plus grand que celui de la chambre rotative et des aubes qui entourent les ouvertures d'entrée. L'axe de rotation (105) peut être horizontal, vertical ou incliné. La chambre principale (1) ne doit pas nécessairement être fermée. Elle peut, par exemple, être une cuve ou citerne sans couvercle, lorsque le fluide est un liquide. Le support (16.2) n'est pas indispensable et les rayons (17) peuvent être reliés au tube fixe ou à la paroi latérale fixe (25), qui l'entoure, par une armature adéquate.
La force centrifuge à l'intérieur de la chambre rotative pouvant être très élevée, ce dispositif permet donc, par exemple, d'évacuer d'une chambre principale contenant de fines particules solides, fluidifiées par un ou plusieurs fluides alimentés de cette chambre, le ou les dits fluides sans les particules solides, qui sont refoulées dans la dite chambre. Il permet également d'assurer une circulation continue des particules solides entre la chambre rotative et la chambre principale, de manière relativement peu dépendante du débit d'évacuation du fluide.
La FIGURE 2 est une vue schématique de la section transversale d'un exemple de la roue (13) à ailettes (14), selon le plan AA', de la figure 1. Elle montre la section de la paroi circulaire rotative (8) comprenant des ouvertures de refoulement (27), la section de l'arbre de transmission (12), qui est creux dans cet exemple et dont la vitesse de rotation est indiquée par les flèches (21 ) et la section des ailettes (14), ainsi que le bord extérieur (13 3) de l'anneau (13) dont la vitesse de rotation, qui est proportionnelle au rayon, est indiquée par les flèches (22) Les particules solides et le fluide, entraîné par les ailettes (14), est aspiré au travers des ouvertures de refoulement (27) et refoulé vers l'extérieur par la force centrifuge
Les extrémités des ailettes (14) ne doivent pas nécessairement coïncider avec les bords des anneaux (13) Elles peuvent être plus courtes ou plus longues Toutefois il est généralement préférable que le diamètre extérieur des ailettes et la vitesse de rotation soient suffisamment grands pour que l'aspiration générée par la force centrifuge au travers des ouvertures de refoulement (27) soit supérieure à l'aspiration générée par le dispositif d'évacuation de fluide (5) au travers de la chambre rotative d'évacuation (100)
La FIGURE 3 est une vue schématique, du bas vers le haut, de la section transversale de la chambre rotative d'évacuation (100) de la figure 1, selon le plan BB', traversant un exemple à 6 aubes (39) On y distingue le bord de l'ouverture centrale de sortie (115χ situé en arrière plan, le bord extérieur (8 1) et intérieur (82) de la paroi circulaire rotative (8χ qui est cylindrique dans cet exemple et dont le sens et la vitesse de rotation est symbolisée par les flèches (22) , l'anneau (40) dont le bord extérieur (40 1 ) coïncide avec le bord intérieur (8.2) de la paroi circulaire rotative, et son bord intérieur (402), en avant plan les sections (39) de 6 aubes dont les extrémités extérieures, AB, A1B', ou (39 1) ont le même diamètre que le bord extérieur (8 1) du tube rotatif (8) et dont les extrémités intérieures CD, CT)', ou (392) pénétrent dans la chambre rotative au-delà du bord intérieur (402) de l'anneau (40) Les rayons (41), en arrière plan de l'anneau (40), sont fixés à la paroi circulaire rotative (8) et à l'arbre de transmission (12) qui est creux sur cette figure et dont la vitesse de rotation, proportionnelle à son rayon, est symbolisée par les flèches (21 )
Le diamètre extérieur des 6 aubes (39) est, dans cet exemple, égal au diamètre de la paroi circulaire rotative (8) et le diamètre intérieur est inférieur au diamètre de l'anneau (40) Leur forme et leur orientation par rapport au sens de rotation permettent de repousser les particules solides Ceci n'est montré qu'à titre d'exemple et n'est donc pas limitatif
Si l'angle d'incidence (43) est défini comme étant l'angle formé par la tangente à l'aube en un point donné, le point A dans cet exemple, et par la tangente au cercle passant par ce point, elles ont des angles d'incidence qui varient d'un point à l'autre. 11 est relativement petit, dans cet exemple, de préférence inférieur a 45°, à l'extrémité extérieure des aubes pour que les particules solides puissent glisser le long et à l'extérieur des aubes sans être trop fortement accélérées tout en étant repoussées par celles-ci vers la paroi circulaire latérale fixe de la chambre de réaction
Afin d'offrir une résistance à l'air pas trop élevée pour que la diminution de pression du fluide (9) qui doit pénétrer dans la chambre en passant entre les aubes (39) soit plus faible que la force centrifuge générée par la roue à ailettes (14) sur les particules solides et le fluide (15) qui doivent retourner dans la chambre de reaction, il est souhaitable que le nombre des aubes (39) ne soit pas trop élevé, de préférence moins élevé que celui des ailettes (14), et que la largeur des ouvertures d'entrée soit suffisamment grande en fonction du débit de fluide souhaité
Les ouvertures d'entrée DB', ou (44) ont une inclinaison (45) définie comme étant l'angle qu'elles forment avec le rayon passant par leur extrémité intérieure et le fluide (9) traverse l'ouverture d'entrée avec un angle d'incidence moyen (46) voisin de l'inclinaison (45) de l'ouverture d'évacuation (44) Pour une différence donnée entre le diamètre extérieur et intérieur des aubes et un débit donné du fluide, plus l'angle d'inclinaison (45) est grand, plus la largeur de l'ouverture est grande et donc la vitesse d'entrée du fluide est petite Plus l'angle d'incidence (46) est grand, plus la composante tangenùelle de la vitesse de pénétration du fluide (9) est petite Celle-ci s'ajoute à la vitesse tangentielle de rotation des aubes et donc augmente la force centrifuge qui s'exerce sur le fluide
Dès lors, la force centrifuge exercée sur le fluide (9) qui pénètre dans la chambre rotative (100) au travers des ouvertures d'entrées (44) est donc d'autant plus forte que l'inclinaison (45) de ces ouvertures (44) est pente, ce qui améliore la séparation entre les particules solides et le fluide, mais ceci augmente aussi la force d'aspiration ou dépression nécessaire à la pénétration du fluide (9) dans la chambre rotative et nécessite donc d'augmenter le diamètre extérieur de la roue à ailettes (14) pour que la force centrifuge générée par cette roue soit suffisante pour compenser cette dépression s'il est nécessaire d'éviter que du fluide de la chambre principale pénètre dans la chambre rotative par les ouvertures de refoulement, à contre courant, et réduise ainsi le refoulement des particules solides.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, les ouvertures d'entrée (44) sont relativement étroites et leur inclinaison (45) est petite, afin d'obtenir une force centrifuge très élevée et donc de repousser la plus grande partie des particules solides et donc d'éviter leur entrée dans la chambre rotative. Ceci nécessite des roues à ailettes de diamètre extérieur substantiellement plus grand que le diamètre extérieur des aubes (39) ou de la chambre rotative.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, les ouvertures d'entrée (44) sont relativement larges et leur inclinaison (45) est grande, afin de réduire la force centrifuge et donc la chute de pression du fluide qui pénètre dans la chambre rotative entre les aubes (39). Mais, comme cela permet à un plus grand nombre de particules solides de pénétrer dans la chambre rotative, il faut que la distance entre les ouvertures d'entrée et l'ouverture centrale de sortie soit suffisamment longue et la vitesse de rotation de la chambre rotative soit suffisamment élevée pour permettre la séparation des particules solides et du fluide évacué (29). Celle-ci peut être améliorée à l'aide de déflecteurs appropriés, fixés à l'intérieur de la chambre rotative. Il faut également que les ouvertures de refoulement et les ailettes (14) soient adaptées à la plus grande circulation de particules solides,
Le choix du mode de réalisation, des formes et des dimensions doit être fait en fonction du débit souhaité du fluide, de la taille des particules solides qu'il faut repousser par les aubes (39) ou renvoyer dans la chambre par la roue à ailettes (14) et des objectifs de circulation des particules solides.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention les ouvertures d'entrées (44) peuvent être orientées dans le sens opposé au sens de rotation de la chambre rotative afin de faciliter davantage l'entrée du fluide et des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative et donc d'augmenter la circulation des particules solides. Un tel exemple d'aubes est illustré dans la figure 4. Toutefois ce dispositif peut nécessiter l'utilisation de déflecteurs ou guides qui peuvent augmenter la vitesse de rotation du fluide et des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative afin d'assurer la séparation du fluide et des particules solides (15) refoulées et du fluide évacué (29). Un tel exemple est illustré dans la figure 9.
La FIGURE 4 est une vue schématique d'une partie d'une coupe transversale d'un autre exemple à 8 aubes dont l'orientation est inversée par rapport au sens de rotation. Les ouvertures d'entrées AC, ... ou (44) sont orientées dans le sens opposé au sens de rotation de la chambre rotative. La composante tangentielle de la vitesse d'entrée du fluide (9) diminue donc la vitesse tangentielle d'entrée du fluide et donc diminue la force centrifuge et donc la chute de pression au travers de ces entrées, ce qui permet donc d'augmenter la quantité de fluide refoulé par la roue à ailettes. La concentration des particules solides est plus élevée le long du bord intérieur des aubes. Leur densité étant plus élevée que celle du fluide, la force centrifuge peut encore les repousser vers la chambre principale (1 ), mais si le débit du fluide est relativement élevé, une quantité importante de particules solides est entraînée par le fluide (9) à l'intérieur de la chambre rotative et donc la quantité de particules solides refoulées dans la chambre principale (1) peut être importante. Ce type d'aubes permet donc d'obtenir une bonne circulation de particules solides le long de la paroi circulaire rotative. Cette possibilité est très utile pour les procédés où il est souhaitable d'avoir une bonne circulation des particules solides ou de faire réagir ces particules solides avec d'autres solides ou des liquides alimentés à l'intérieur de la chambre rotative.
Selon un autre mode de réalisation particulier de l'invention, la paroi circulaire rotative est prolongée au- delà du disque ou de la paroi latérale rotative (U) dont le diamètre est inférieur au diamètre de la paroi circulaire rotative afin d'obtenir un passage permettant au fluide (9) de pénétrer dans la chambre rotative et les aubes (39) sont à l'extérieur de la paroi latérale rotative (11)
Selon un mode particulier de réalisation, un anneau (40) peut être fixé le long de l'extrémité de la paroi circulaire rotative située au-delà de la paroi latérale rotative Dans ce cas, les aubes (39) peuvent être situées entre la paroi latérale rotative (11) et l'anneau (40) et former avec cet anneau (40) une roue à aubes fixée a l'intérieur et le long de l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8) et à l'extérieur de la paroi latérale rotative (11)
Suivant cette disposition, le fluide (9) qui pénètre dans la chambre rotative en passant entre les aubes (39) doit nécessairement suivre une direction radiale allant de l'axe rotatif (105) vers la paroi circulaire rotative (8) Dès lors les aubes (39) peuvent fonctionner comme les ailettes (14) de la roue à ailettes et agir comme un compresseur ou une pompe centrifuge qui aspire le fluide (9) dans la chambre rotative ( 100)
Ceci permet de réduire la différence de pression entre la chambre principale et la chambre rotative et même de l'inverser et donc d'obtenir un refoulement ou une circulation de particules solides très importante même si le diamètre de la roue à ailettes et/ou le débit du ou des fluides alimentés et évacués sont relativement petits Cette configuration est également très favorable à la séparation du fluide et des particules solides (15) refoulées du fluide évacué (29) Un tel exemple est illustré dans la figure 5
La FIGURE 5 est une vue schématique d'une section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative (100), insérée dans une chambre principale ou réacteur (1 1) à lit fluidifié non rotatif classique
La chambre rotative (100 X délimitée par la paroi circulaire rotative (8), de forme cylindrique dans cet exemple, est ouverte du côté de la roue (13) à ailettes (14) par où pénètre un tube central fixe d'évacuation (6 1), de forme évasée De l'autre côté, elle est prolongée au-delà de la paroi latérale rotative (11), dont le diamètre est inférieur au diamètre de la paroi circulaire rotative (8) ou qui comprend un ou plusieurs passages pour le fluide (9) le long de la paroi circulaire rotative (8) et elle est terminée par un anneau (40) dont le bord exteneur est fixé le long et à l'intérieur de l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8)
L'espace entre la paroi latérale rotative (11) et l'anneau (40) fait office d'ouverture d'entrée (10) par ou le fluide (9) peut pénétrer dans la chambre rotative (100) L'ouverture d'entrée (10) est entourée d'aubes (39), schématisées par les rectangles (39), fixées à la paroi latérale rotative (11) et à l'anneau (40)
La roue à ailettes (14), située du côté ouvert de la chambre rotative (100) comprend un anneau ou disque annulaire (13), de forme évasée, et les ailettes (14) tournent à proximité de la paroi latérale fixe (25) du réacteur (1 1)
L'espace entre l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8) et le tube central fixe (6 1) fait office d'ouverture de refoulement (27) et l'ouverture centrale de sortie (115) coïncide avec l'extrémité du tube central fixe d'évacuation
(6 1) qui sépare l'ouverture centrale de sortie ( 115) de l'ouverture de refoulement (27)
La paroi circulaire rotative (8) est reliée à l'arbre de transmission (12), connecte au moteur (7), par la paroi latérale rotative (11) et l'anneau (40), reliés entre eux par les aubes (39) Elle est aussi reliée à l'arbre de transmission par des rayons rotatifs (41) qui n'empêchent pas le passage du fluide (29) à évacuer Dans cet exemple, les ailettes (14X les rayons (41) et les aubes (39) sont reliées par des guides (131), afin de former des surfaces continues et lisses, le long desquels les particules solides peuvent glisser
Le tube central fixe d'évacuation (6) est divisé en deux tronçons le tronçon (6 1) qui est évasé et pénètre dans la chambre rotative (100) et le tronçon (62), séparé de (6 1) par une chambre annulaire co-axiale (35), faisant office de cyclone extérieur, permettant, grâce à la force centrifuge pouvant être très élevée à l'intérieur du tube central fixe d'évacuation (6 1), de récupérer les particules solides (36) entraînées dans le tube central fixe d'évacuation (6 1), par exemple en raison d'un disfonctionnement, et de les évacuer par le tube (86)
L'arbre de transmission est maintenu à l'intérieur du tube fixe par des coussinets ou bourrages, de (16 1) à (16 3), pouvant comprendre des roulements à billes, fixés au tube fixe (62) par des ailettes ou rayons fixes (20) et à la paroi du réacteur (1 1) par les rayons (17) Ces coussinets ou roulements à billes peuvent être protégés contre les poussières par des dispositifs adéquats Dans les réacteurs à lit fluidifié classique, le bas de la chambre de réaction (1.1), qui est généralement substantiellement plus haute que large, comprend un dispositif (51), comme par exemple une paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes, permettant d'alimenter un fluide (3) de manière à fluidifier les particules solides (2) introduites par le tube (82). Les particules solides (4) peuvent être évacuées par le tube (84). La chambre de réaction (1.1) est généralement évasée (52) à son sommet, à proximité du dispositif d'évacuation du fluide, comprenant généralement des cyclones internes qui sont remplacés par la chambre rotative (100), afin de séparer les particules solides du fluide ascendant. Toutefois, si le débit du fluide est élevé, ce qui est généralement souhaitable, une quantité importante de particules solides peut être entraînée par le fluide (9) qui est aspiré par le dispositif d'évacuation du fluide (5). La vitesse de rotation et la forme des aubes (39) font tourner le dit fluide (9) et les particules solides qu'il entraîne dans la chambre rotative. La force centrifuge fait glisser les particules solides le long de la paroi circulaire rotative (8) et les sépare du fluide (29) qui est aspiré au travers du tube central fixe d'évacuation (6.1) par le dispositif d'évacuation du fluide (5). Les particules solides (15) sont aspirées par la roue (13) à ailettes (14) au travers des ouvertures de refoulement (27) et sont refoulées en tournant dans la chambre principale (1.1) Une quantité importante de particules solides peut donc s'accumuler le long de cette paroi en raison de la force centrifuge avant de redescendre, sous l'effet de la pesanteur, dans le lit fluidifié. Un dispositif d'alimentation de fluide (54), comme une paroi poreuse ou percée de fentes ou de trous, peut permettre d'alimenter un fluide secondaire (55) pour fluidifier ces particules solides et ainsi former localement un lit fluidifié rotatif, tout en diminuant leur vitesse de rotation le long de la paroi. La direction d'alimentation peut être orientée vers le bas afin d'accélérer la descente de ces particules (19) vers le lit fluidifié principal classique dans la partie inférieure de la chambre de réaction (1.1).
Dans ce mode de réalisation particulier de l'invention, les aubes (39) peuvent pousser le fluide à l'intérieur de la chambre rotative (100), ce qui permet de réduire et même d'inverser la différence de pression entre la chambre rotative (100) et la chambre principale (1.1), ce qui permet de réduire le diamètre extérieur des ailettes (14) ou d'augmenter le diamètre de la paroi circulaire rotative (8). En outre la force centrifuge est essentiellement déterminée par la vitesse de rotation de la chambre rotative indépendamment de la vitesse d'entrée du fluide (3). Ceci permet d'assurer une bonne séparation des particules solides et du fluide presque indépendamment du débit du fluide (3).
Ce dispositif permet donc d'améliorer la séparation des particules solides et du fluide dans des installations à lit fluidifié existantes et donc d'augmenter le débit du fluide et/ou la concentration des particules solides et/ou d'utiliser des particules solides de plus petites dimensions. Il permet aussi d'augmenter la circulation des particules solides dans la chambre principale et à l'intérieur de la chambre rotative, même lorsque le débit du fluide à évacuer est faible.
Sa construction peut être aisée et robuste, et donc avantageuse pour des chambres rotatives de grand diamètre. Le diamètre extérieur des ailettes (14) pouvant être proche du diamètre de la chambre rotative (100), le diamètre de la paroi circulaire fixe (24) peut également être proche du diamètre de la chambre rotative (100). Ceci permet d'augmenter le volume de la chambre rotative par rapport au volume de la chambre principale et donc d'améliorer la séparation des particules solides et du fluide à l'intérieur de la chambre rotative.
La FIGURE 6 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative conique (100) dans une chambre principale (1), qui est de préférence cylindrique, mais qui peut avoir une autre forme, polygonale et/ou évasée par exemple. La paroi circulaire rotative (8) et les aubes (39) forment un tronçon de cône dont le diamètre est maximum à proximité du tube central fixe d'évacuation (6.1 ). La paroi latérale rotative ( 11 ) est un disque dont le diamètre du bord extérieur est comparable au diamètre extérieur de la roue à ailettes (14). Il tourne à proximité de la paroi (25.1) de la chambre circulaire fixe (1) et sert de guide au fluide (55.5) qui est alimenté à l'ultérieur de la chambre circulaire fixe (1) et qui forme un tourbillon (61) repoussant les particules solides vers la paroi circulaire fixe (24) et vers le haut. Un dispositif d'alimentation de fluide (54), par exemple une paroi poreuse ou percée de fentes ou de trous, permet d'alimenter le long de la paroi circulaire fixe (24) un ou plusieurs fluides, de (55.1) à (55.4), dans une direction généralement radiale afin d'éviter une trop forte concentration des particules solides le long de cette paroi, mais pouvant avoir une composante axiale, dirigée vers le bas dans cet exemple, pour forcer la circulation des particules solides et/ou tangentielle pour maintenir leur rotation à la vitesse souhaitée.
L'arbre de transmission (12) peut être creux, afin de permettre l'alimentation d'un fluide (60) qui peut, par exemple, circuler à l'intérieur du disque (11), des aubes (39), des parois du tube (8), des anneaux (13) et (40), des rayons (41) et/ou des ailettes (14) pour les refroidir, chacun de ces éléments pouvant être creux afin d'y permettre la circulation du fluide de refroidissement. Si le fluide (9) entrant dans la chambre rotative (100) est un gaz, le fluide (60) peut être un liquide pulvérisé à l'intérieur de la chambre rotative (100) pour y refroidir les gaz ou pulvérisé à l'intérieur de la chambre principale (1 ) pour réagir avec les particules solides ou les imprégner.
L'arbre de transmission (12) est relié à une pompe ou un compresseur rotatif, symbolisé par l'hélice (62), qui aspire le fluide (3) et le comprime (63) pour alimenter les différentes entrées de fluide, de (55.1) à (55.5). Il est également relié à une turbine, symbolisée par l'hélice (65), qui récupère l'énergie du fluide (64) ou l'aspire pour l'évacuer, (5.1) et (5.2), par exemple vers des unités de récupération de chaleur ou de traitements adéquats et pour être éventuellement recyclé. H se termine par une poulie (7.1) qui peut actionner un alternateur ou qui est actionnée par un moteur non représenté sur la figure.
Les particules solides (2) peuvent être introduites dans la chambre circulaire fixe (1) au travers de sa paroi circulaire (24) par le tube (82). Elles vont s'accumuler entre le tourbillon supérieur formé par le fluide refoulé (15) et le tourbillon inférieur formé par le fluide (61 ) tout en étant repoussée par les aubes (39) de la chambre rotative qui les fait tourner et par le dispositif latéral d'alimentation de fluide (54) qui ralenti leur rotation et les dirigent vers le bas.
Sous l'action combinée des fluides et des aubes de la chambre rotative les particules les plus fines ou les plus légères s'accumulent le long de la paroi circulaire rotative (8) et au sommet de la chambre principale (1) et les particules les plus grosses ou les plus lourdes descendent le long de la paroi circulaire fixe et s'accumulent dans le bas de la chambre principale (1). Elles peuvent être respectivement évacuées par les tubes (84.2) et (84.1) situés de chaque côté de la chambre principale (1).
Les particules solides qui sont entraînées par le fluide (9) à l'intérieur du tube central fixe d'évacuation (6.1 X par exemple en raison de disfonctionnements ou parce qu'elles sont trop fines, peuvent être séparées du fluide par la force centrifuge dans la chambre (35) servant de cyclone et être évacuées par le tube (86). Ce dispositif permet aux particules solides les plus lourdes de glisser le long de la paroi circulaire fixe
(24) ou (54) et de s'accumuler dans le bas de la chambre principale sans devoir nécessairement être fluidifiées. Il est particulièrement adapté aux procédés de gazéification ou de combustion de particules carbonées dont la taille diminue au fur et à mesure de leur combustion et qui produisent des scories qui peuvent être évacuées par le tube (84.1). S'il travaille sous pression avec des particules suffisamment petites pour que leur combustion soit rapide, il peut être utilisé dans un procédé de production d'énergie au moyen d'une turbine actionnée par la combustion de particules solides.
Lorsque l'axe de rotation est vertical, la pression d'alimentation du fluide peut être plus élevée dans la partie inférieure de la chambre principale afin de compenser la pression hydrostatique due à la force de gravité à l'intérieur de cette chambre. Si l'axe de rotation de la chambre rotative est horizontal, la pression d'alimentation des fluides au sommet de la paroi circulaire, par exemple (55.3) et (55.4), peut être légèrement inférieure à la pression d'alimentation des fluides dans le bas, (55.1) et (55.2), pour compenser la différence de pression le long de la paroi latérale due à la force de gravité.
La FIGURE 7 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple d'une chambre rotative divisée en deux parties, (103) et (104), par un disque (11.1) et comprenant deux roues (13) et (13.2) à ailettes (14) et (14.1), à proximité des deux parois latérales opposées (25) et (25.1) d'une chambre principale (1) et pouvant tourner autour des tubes centraux fixes d'évacuation (6.1) et (6.3) qui pénètrent dans la chambre rotative. Le ou lés fluides sont alimentés au travers de la paroi circulaire fixe (24) par le dispositif d'alimentation (54), par exemple une paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes, qui peut alimenter Ie fluide radialement avec, par exemple, une composante axiale orientée dans la même direction, comme représenté sur la figure 6, afin de concentrer les grosses particules dans le bas et les fines particules dans le haut, ou orientée dans des directions divergentes, comme représenté sur la figure 7, afin de répartir les grosses particules tout le long de la paroi circulaire latérale (54). Les particules les plus fines peuvent être évacuées par les tubes centraux fixes d'évacuation(6.1 ) et (6.3) et être récupérées dans les chambres annulaires coaxiales (35) et (35.1) par les tubes (86) et (86.1).
Un des avantages du dispositif de chambre rotative à deux sorties est de permettre d'augmenter le rapport entre la hauteur ou la longueur de la chambre rotative et son diamètre ou, pour un même débit de fluide, de réduire le diamètre des tubes centraux fixes d'évacuation et de la paroi circulaire rotative (8) qui les entourent et donc d'augmenter la différence de force centrifuge entre les ailettes (14) et les aubes (39). Il permet également de diviser la chambre annulaire fixe (1) en deux tronçons annulaires, traversés par des fluides de composition et/ou de températures différentes, ces fluides pouvant être récoltés et recyclés séparément. Dans ce cas le disque de séparation (11.1) peut avoir un diamètre extérieur proche de la paroi circulaire fixe (54) ou (24) afin de réduire le mélange des fluides et les transferts de particules solides entre les deux tronçons annulaires de la chambre principale ( 1 ).
Par exemple ce dispositif peut être utilisé pour un procédé de polymérisation de particules catalytiques introduites d'un côté de la chambre principale, par le tube (82.2), et être évacuées de l'autre côté, par le tube (84.1 ), le passage entre le disque ( 11.1 ) et la paroi circulaire fixe (54) ou (24) étant réduit à l'espace nécessaire pour assurer un transfert adéquat de particules solides entre les deux parties séparées par ce disque (11.1).
Si le fluide principal est un gaz, il est possible de pulvériser un liquide sur les particules solides tournant dans la chambre principale en passant par l'arbre de transmission et des rayons (41 ) creux ou par le disque ( 11.1 ). Ce liquide peut être un co-monomère ou un liquide de refroidissement Dans d'autres applications, ce liquide peut servir à l'enrobage ou l'imprégnation de particules solides. Ce dispositif convient également pour des procédés de séchage de particules solides alimentées par le tube (82.2) et évacuées par le tube (84.1 ). Le gaz de séchage peut être alimenté par les tubes d'alimentation (55.2) et (55.4) et évacué par le tube central fixe d'évacuation (6.3) pour être recyclé après traitement adéquat, par exemple réchauffé et/ou séché, par les tubes d'alimentation (55.1) et (55.3), et finalement évacués par le tube central fixe d'évacuation (6.1). Ce dispositif peut également être utilisé pour d'autres procédés, par exemple pour la transformation catalytique en deux étapes d'un fluide introduit par les tubes d'alimentation (55.2) et (55.4), évacué par le tube central fixe d'évacuation (6.3) et recyclé par les tubes d'alimentation (55.1) et (55.3) et évacué par le tube central fixe d'évacuation (6.1). Le catalyseur frais est alimenté par le tube (82.2) et évacué par le tube (84.1) pour être éventuellement régénéré et recyclé. La FIGURE 8 est la vue schématique de la section longitudinale d'un autre exemple d'une chambre rotative (100) dont l'ouverture centrale d'évacuation de la paroi latérale rotative (26) est entourée d'un tube central rotatif de sortie (90), de plus petit diamètre, concentrique au tube central fixe d'évacuation (6.1) et pénétrant dans celui-ci et dont l'arbre de transmission (12) est creux et permet d'alimenter des particules solides (88) ou de pulvériser un liquide (88) à l'intérieur de la chambre rotative (100) par les tubes (87). L'arbre de transmission (12) est entraîné par une poulie (7.1 ) et un moteur (7) situés, dans cet exemple, du côté opposé au tube de sortie (6.1) auquel il est maintenu par les rayons ou ailettes (20) fixées sur le roulement à billes (16.3). 11 ne pénètre pas dans le tube (6.2) et il est fermé par le déflecteur (70.1).
La paroi circulaire rotative (8) de la chambre rotative (100) est dans cet exemple un cylindre rotatif fixé à l'arbre de transmission (12) par le paroi latérale rotative (11) qui se prolonge à l'intérieur de la chambre principale (1) et par les rayons (41) qui sont fixés au tube central rotatif de sortie (90) qui pénètre dans le tube central fixe d'évacuation (6.1) et qui est relié à la paroi circulaire rotative (8) par la paroi latérale rotative (26). Cette dernière comprend des ouvertures de refoulement (27) par où le fluide et les particules solides (15) sont aspirés par la roue (13) à ailettes (14) et refoulés dans la chambre principale (1), le long de sa paroi circulaire fixe (24).
Un fluide (3) contenant des particules solides en suspension est alimenté dans la chambre principale (1) par un ou plusieurs tubes (83) situés de préférence du côté du tube central fixe d'évacuation (6.1). Les particules solides sont entraînées dans un mouvement de rotation par les aubes (39) extérieures à la paroi circulaire rotative (8). Les particules solides suffisamment grosses sont entraînées par Ia force centrifuge et s'accumulent dans le canal circulaire d'accumulation (94.1) de la chambre principale (1) du côté des ouvertures d'entrées (10) et donc du côté opposé aux tubes d'alimentation (83) et du tube central fixe de sortie (6.1). Elles peuvent être évacuées par le tube (84.1).
Les particules solides les plus fines sont entraînées par le fluide (9) à l'intérieur de la chambre rotative (100) où elles peuvent être absorbées ou réagir avec les particules solides (88), de préférence plus grosses, ou les gouttelettes d'un liquide, alimentées par les tubes (87) afin d'augmenter leur masse et donc d'être séparées plus facilement du fluide par la force centrifuge qui les entraîne vers les ouvertures de refoulement (27) de la paroi latérale rotative (26) par où elles sont refoulées vers le canal circulaire d'accumulation (94.2), où elles se concentrent et peuvent être évacuées par le tube (84.2) avant de pénétrer dans la chambre principale (1). Autrement elles sont entraînées au travers de la chambre principale (1) et sont recyclées dans la chambre rotative (100) ou évacuées par le tube (84.1 ) après avoir pu réagir avec le fluide et les particules solides (3) alimentées par le ou les tubes (83).
Le tube central fixe d'évacuation (6.1) débouchant sur une chambre annulaire fixe co-axiale servant de cyclone (35) permet de séparer le fluide évacué par le tube (6.2) des particules solides (36) entraînées dans le tube central fixe d'évacuation (6.1), par exemple en raison de disfonctionnements, et de les évacuer par le tube (86).
Un tube (89) permet d'alimenter un fluide dans l'espace entre la paroi latérale rotative (11) et la paroi fixe de la chambre principale (1) et des déflecteurs (70) peuvent guider le fluide évacué et protéger le roulement à bille (16.3), éventuellement protégé aussi par des bourrages, contre les fines particules solides entraînées par ce fluide. Ce dispositif permet donc d'éliminer les fines et les grosses particules en suspension dans un fluide (3), gazeux ou liquide, tout en les séparant L'entraînement des particules les plus fines par la force centrifuge combinée avec l'action des particules solides actives (88) ou des gouttes d'un fluide actif alimentées dans la chambre rotative ( 100) permet d'améliorer l'élimination des particules solides les plus fines en suspension dans ce fluide (3).
Ce dispositif permet également de faire réagir les particules solides alimentées dans la chambre principale (1) avec les particules solides ou gouttelettes (88) alimentées dans la chambre rotative (100), par exemple pour les enrober ou les imprégner.
La FIGURE 9 montre la vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative, comprenant des parois doubles, dont la paroi rotative de séparation (130) divisant la chambre rotative en deux parties: une chambre rotative de réaction (102) et une chambre rotative de séparation (101). L'arbre de transmission creux (12) et (12.1) est divisé par un bouchon (75) en deux parties alimentées séparément, afin de pouvoir alimenter des particules solides (88) ou de pulvériser des gouttelettes d'un liquide dans la chambre rotative de réaction par un dispositif (59) au travers des tubes (87) et de faire circuler un autre fluide, (58), par exemple un fluide de refroidissement, entre les doubles parois de la chambre rotative et de l'injecter dans le tube central d'évacuation (6.1) et/ou (6.2) par les ouvertures (136) et/ou dans la chambre principale (1) ou (101) par les ouvertures (135) ou (137) montrées sur la figure 11.
Un fluide (3) est alimenté dans la chambre principale (1) par les tubes (83) au travers d'un dispositif d'alimentation (54), par exemple une paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes. D est mélangé et peut réagir avec les particules solides refoulées (15) qui tournent rapidement Les particules solides ayant réagi avec le fluide (3) peuvent s'accumuler dans le canal circulaire d'accumulation (94) sous reflet de la force centrifuge et elles peuvent être évacuées (4.1) par le tube (84.1). Le fluide (9), pouvant entraîner des particules solides, pénètre dans la chambre rotative de réaction (102) au travers des aubes (39) qui augmentent ou ralentissent le mouvement de rotation, suivant leur orientation, et qui peuvent repousser une partie des particules solides entraînées par le fluide.
Selon un mode de réalisation particulier, les aubes (39) sont orientées dans le sens qui repousse les particules solides, afin de les accumuler dans le canal circulaire d'accumulation (94) d'où elles sont évacuées par le tube (84.1 ) et donc de les séparer du fluide (9) qui pénètre dans la chambre rotative de réaction (102), où il peut réagir avec les particules solides ou gouttelettes d'un liquide alimenté par le tube (87).
Selon un autre mode de réalisation particulier, les aubes (39) sont orientées dans le sens qui favorise l'entrée du fluide (9χ accompagné de particules solides, généralement les phis légères, dans la chambre rotative de réaction (101) où elles peuvent réagir avec les particules solides (88) ou les gouttelettes d'un liquide alimentées par le tube (87) tout en empêchant les particules solides de sortir par les ouvertures d'entrées (10).
Un déflecteur, par exemple un anneau (134), peut maintenir les particules solides à l'intérieur de la chambre rotative de réaction (102χ afin d'augmenter la durée de leur temps de résidence à l'intérieur de cette chambre et donc leur temps de contact avec le flux de fluide (9χ accompagné de particules solides. L'ensemble est aspiré vers la chambre rotative de séparation (101) au travers du ou des passages entre la paroi rotative de séparation (130) et la paroi circulaire rotative intérieure (8.2) de la chambre rotative, entre les guides (131) qui peuvent être des aubes ou des ailettes et dont la forme et l'orientation permettent d'augmenter la vitesse de rotation du fluide et des particules solides qui ont été freinées par le fluide (9) en raison de l'orientation et de l'inclinaison des aubes (39) et/ou par l'accélération de Coriolis sur les particules solides ou liquides alimentées par les tubes (88), afin de mieux séparer le fluide des particules solides, qui glissent le long de la paroi circulaire (8.2) de la chambre (102) vers les ouvertures de refoulement (27) aménagés au travers de la paroi latérale rotative (26) pour être refoulées (15) par la roue (13) à ailettes (14) vers la chambre principale (1) en entraînant une partie du fluide.
Le reste du fluide (29) est aspiré par le dispositif d'évacuation du fluide (5) dans le tube central fixe d'évacuation (6.1) au travers du tube central rotatif de sortie (90) et des rayons (41). Q passe au travers des rayons ou ailettes (20) qui maintiennent l'arbre de transmission (12.2) et au travers du cyclone (35) où sont récupérées les particules les plus fines (36) par le tube (86).
La paroi rotative de séparation (130) peut avoir une forme évasée et former une chicane avec un déflecteur (139) afin de favoriser la séparation du fluide évacué (29) et du fluide et des particules solides refoulées (15). Un fluide secondaire peut être alimenté par un tube (89) dans l'espace entre la paroi latérale rotative (11) et la paroi fixe de la chambre principale ( 1 ). Il peut réagir avec les particules solides (4.1) avant leur évacuation et, en fonction de son débit, refouler les particules les plus fines vers la chambre principale (1).
L'arbre de transmission creux (12) et (12.1) est divisé par un bouchon (75) en deux parties alimentées séparément, afin de pouvoir alimenter un fluide (58X par exemple un fluide de refroidissement, par l'arbre de transmission (12.1) dans la paroi latérale rotative creuse (26) au travers du manchon (132) et des rayons creux (41). Ce fluide passe ensuite dans les ailettes creuses (14) et puis dans l'espace (8.3) entre les parois circulaire rotative (8.1) et (8.2) et enfin dans les aubes creuses (39) d'où il est injecté dans la chambre principale ( 1 ) et/ou la chambre rotative (102) par des ouvertures (135) et/ou (137) montrées sur la figure 11.
Une autre partie du fluide (58) peut être alimentée au travers du manchon (133) dans la paroi latérale rotative creuse (11) et la paroi rotative de séparation (130). Cette dernière peut être reliée à la paroi circulaire rotative (8) par les guides creux (131). Ce fluide est ensuite injecté dans la chambre principale (1) et/ou la chambre rotative (102) en passant éventuellement par les aubes creuses (39).
Une autre partie du fluide (58) peut être injecté dans les tubes centraux fixes d'évacuation (6.1) et (6.2X par les ouvertures ( 136χ par exemple pour refroidir le fluide évacué. Ce dispositif de la figure 9 peut être utilisé dans un procédé de gazéification de particules solides carbonées provenant par exemple du broyage de biomasse.
11 permet de mettre en contact ces particules solides carbonées, alimentées par les tubes (88) avec un gaz (9) provenant de la chambre principale (1), très chaud et partiellement oxydant, mais dont la capacité d'oxydation est d'un ordre de grandeur inférieur à la quantité de biomasse à gazéifier, afin de gazéifier tout ce qui est gazéifiable, en un temps relativement court dans la chambre rotative de réaction (102).
Le mélange de gaz contenant des particules solides résiduelles cokéfiées est transféré dans la chambre rotative de séparation (101) entre les guides (131) qui augmentent sa vitesse de rotation afin de mieux séparer les particules solides du mélange de gaz par la force centrifuge. Les particules solides résiduelles cokéfiées sont refoulées par la roue (13) à ailettes (14) dans la chambre annulaire fixe (1) où elles réagissent avec le gaz oxydant (3), par exemple un mélange de vapeur et d'oxygène pur, dont la capacité d'oxydation est largement supérieure à la quantité de carbone résiduel à oxyder. Cette réaction permet de brûler complètement le carbone résiduel et de chauffer le gaz (3) à la température désirée avant de pénétrer dans la chambre rotative (102). Les cendres les plus fines peuvent être entraînées par le fluide (9) dans les chambres rotatives et ensuite par le fluide évacué (29). Elles peuvent être récupérées dans la chambre coaxiale (35) faisant office de cyclone. Les rayons fixes ou ailettes (20) peuvent être profilées et orientées de manière à augmenter la vitesse de rotation du fluide évacué (29) afin d'améliorer la séparation de ces cendres fines et du fluide évacué (29).
Les cendres plus grosses (4.1) peuvent être accumulées par la force centrifuge dans le canal circulaire d'accumulation (94) et sont évacuées par le tube (84). Le mélange de fluide (29) provenant de la gazéification est évacué par le tube central fixe d'évacuation (6.1) à l'intérieur duquel il peut être refroidi par un fluide (58), par exemple de l'eau ou de la vapeur d'eau, injecté au travers des ouvertures (136).
Une quantité complémentaire de ce même fluide peut circuler entre les doubles parois de la chambre rotative afin de les refroidir et, par exemple après évaporation, être injecté dans la chambre principale (1 ). Ce dispositif peut également être utilisé pour d'autres procédés, par exemple des procédés de transformation catalytique de fluides en deux étapes. Le fluide est alimenté par les tubes (3) au travers du dispositif (54) dans la chambre principale où il subit une première transformation au contact du catalyseur (15) refoulé par la roue (13) à ailettes (14). Le catalyseur usagé est ensuite évacué par le tube (84) et le fluide transformé (9) pénètre dans la chambre rotative de réaction (102) où il est mis en contact avec du catalyseur frais ou régénéré, alimenté par les tubes (87). Le fluide subit une deuxième transformation au contact du catalyseur frais qui peut par exemple avoir été chauffé ou refroidi pour apporter les calories ou frigories nécessaires aux réactions endothermiques ou exothermiques. Il est ensuite séparé dans la chambre rotative de séparation du catalyseur refoulé (15) pour être évacué (29).
La FIGURE 10 est un exemple d'une section transversale d'un exemple de la roue à ailettes creuses de la figure 9, suivant le plan AA', passant par l'espace vide (26.2) de la paroi latérale rotative (26) de la chambre rotative. On y montre au centre la section de l'arbre de transmission (12) par où Ie fluide (58) est alimenté dans le manchon à double paroi ( 132.1 ) et ( 132.2) par les ouvertures ( 134). Le fluide passe à l'intérieur des rayons creux (41 ), et pénètre dans la partie creuse (26.2) de la paroi latérale creuse (26) au travers du tube central rotatif de sortie (90). Ensuite il circule à l'intérieur des ailettes creuses (14) et pénètre entre la paroi intérieure (8.2) et la paroi extérieure de la paroi circulaire rotative (8) par les ouvertures schématisées par les rectangles (8.3).
Les particules solides et le fluide refoulé (15) pénètre dans les passages ou l'espace situé entre les ailettes creuses (14) au travers de la paroi latérale rotative (26) le long de sa paroi (26.1) par les ouvertures de refoulement, schématisées par les rectangles (27). Les particules solides et le fluide sont refoulés par la force centrifuge et pénètrent dans la chambre principale (1) en passant par l'espace situé entre la paroi circulaire fixe (54) et le bord extérieur ( 13.3) de la roue ( 13). Cette figure illustre un exemple où l'épaisseur des ailettes creuses est égale à l'épaisseur des passages ou de l'espace libre entre les ailettes et s'élargit progressivement depuis le centre vers l'extérieur. Les passages entre les dites ailettes creuses auraient pu être, par exemple, plus étroits et de section constante afin de réduire le débit et donc d'y augmenter la concentration des particules solides. La FIGURE 11 est une section transversale d'un exemple des aubes creuses (39) le long des ouvertures d'entrées (10) de la chambre rotative de la figure 9, suivant le plan BB'. On y montre au centre la section de l'arbre de transmission (12) par où les particules solides (88) sont alimentées dans les tubes (87) au travers des parois (133.1 ) et (133.2) du manchon (133). Les aubes creuses dont on voit les sections rectangulaires (39) sont pourvues d'ouvertures (135) et/ou ( 137) par où le fluide (58) qui circule à l'intérieur des doubles parois de ces aubes peut être injecté dans la chambre principale (1) et/ou dans la chambre rotative de réaction (102).
Les flèches (21) et (22) indiquent le sens de rotation de la chambre rotative. Dans cet exemple, le fluide (9) provenant de la chambre principale (1) pénètre dans la chambre rotative (102) en passant entre les aubes (39) dans le sens inverse du sens de rotation, ce qui réduit la force centrifuge et donc facilite le passage du fluide en réduisant la chute de pression au travers des entrées (10). Cela réduit également la vitesse de rotation du fluide et des particules solides à l'intérieur de la chambre rotative (102) et donc la force centrifuge, ce qui facilite la fluidisation des particules solides (88) alimentées à l'intérieur de cette chambre (102).
La FIGURE 12 est une section transversale d'un autre exemple de chambre rotative à refoulement qui est divisée en deux parties (101) et (102) par une paroi rotative de séparation (130) et où la quantité de fluide à évacuer est relativement faible et peut se faire par l'arbre de transmission (12χ qui est creux et pourvu d'ouvertures (147) par où le fluide peut passer pour être évacué par le dispositif d'évacuation de fluide (5) au travers du tube central fixe d'évacuation (6).
Des particules soudes (2) mélangées à un fluide sont dispersées par un jet de fluide (3) et introduites dans la chambre circulaire principale (1) par le tube évasé (125) et d'autres particules solides (128) sont alimentées par un ou plusieurs tubes (127) au travers de la paroi latérale fixe (25.1) directement dans la chambre rotative ouverte (102). Le ou les tubes (127) peuvent aussi pulvériser de fines gouttelettes d'un liquide si le fluide alimenté par le tube (3) est un gaz.
Le fluide (9) contenant des particules solides va de la chambre circulaire principale (1) à la chambre rotative (102) par l'ouvertures d'entrée (10), qui est l'espace entre l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8) et la paroi latérale fixe (25.1). Selon un mode de réalisation particulier, des aubes dont l'orientation est semblable à celle de la figure 11 , peuvent être fixées le long de l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8) et traverser une partie de cet espace (10) afin de favoriser le passage du fluide (9) contenant des particules solides et d'empêcher les particules solides (128) de sortir par l'ouverture d'entrée (10). Selon un autre mode particulier de réalisation, des aubes peuvent être fixées le long et à l'extérieur de la paroi circulaire rotative (8) et à proximité de l'ouverture d'entrée (10), afin d'augmenter la vitesse de rotation du fluide dans la chambre circulaire fixe (1) et donc de repousser vers le canal circulaire d'accumulation (94) les particules solides entraînées par le fluide (9).
Le mélange de fluide et de particules soudes entraînées par le fluide (9.1) passe dans la chambre rotative de séparation (101) entre les guides (131) qui guident le fluide pour augmenter sa vitesse de rotation. Des déflecteurs (139) favorisent la séparation du fluide évacué (29) et des particules solides accompagnées du fluide refoulé (15) qui sont entraînées par la roue (13) à ailettes (14) au travers des ouvertures de refoulement (27) vers la chambre principale (1). Le fluide (29) est aspiré au travers d'un filtre (138) et des ouvertures (147) dans l'arbre de transmission creux (12) vers le tube central fixe d'évacuation (6) par le dispositif d'évacuation de fluide (5).
Un tube (84.1) permet d'évacuer les particules solides (4.1) qui s'accumulent dans le canal circulaire d'accumulation (94) sous l'effet de la force centrifuge générée par la paroi circulaire rotative (8), qui peut être munie d'aubes extérieures, si nécessaire. Elles peuvent également être évacuées par le tube (84.2), par exemple pour purger ou vidanger le réacteur.
Des roulements à billes (16.1) et (16.2), protégés par des bourrages (16.3) et (16.4) entre lesquels un fluide de séparation (59) peut être alimenté par le tube (89) et par l'autre extrémité de l'arbre de transmission creux (12), symbolisent le dispositif permettant d'assurer l'étanchéité entre le dispositif rotatif et la chambre principale (1).
Ce dispositif permet, par exemple, de faire réagir les particules solides (2), par exemple des nano particules, alimentées par le tube évasé (125) avec les particules solides (128), par exemple des microparticules, ou les gouttelettes d'un liquide alimentées par le ou les tubes (127). Par exemple des nano particules (2) peuvent se fixer sur des πricroparticules (128) ou de fines gouttelettes d'un liquide (128) peuvent imprégner des microparticules (2) o qui circulent entre la chambre ( 101 ) et la chambre principale ( 1 ).
La FIGURE 13 montre la section d'un exemple d'un dispositif pouvant être utilisé pour l'alimentation de nano particules (2) dans la chambre principale (1) par le tube évasé (125), permettant de séparer les agglomérats de nano particules et de les disperser.
Un liquide ou un gaz comprimé (3) alimenté par un tube (140) au travers d'une très petite ouverture (141)5 peut former un puissant jet (142) traversant une chambre (144) où sont alimentées les agglomérats de nano particules (2). La vitesse d'injection du fluide (3) doit être suffisamment élevée pour pouvoir désagréger les agglomérats de nano particules qui sont dispersées et ralenties dans le tube évasé (125) avant de pénétrer dans la chambre circulaire principale (1) où elles peuvent se fixer sur les microparticules qui tournent à l'intérieur de la dite chambre circulaire principale (1). 0 Les nano particules peuvent être remplacées par ou contenues dans un liquide qui est pulvérisé très finement sur les particules solides, par exemple des microparticules circulant dans la chambre principale (1) et le long de la paroi circulaire rotative (8) afin de les enrober ou de les imprégner.
Le dispositif de la figure 12 et 13 peut donc être utilisé dans un procédé d'imprégnation ou d'enrobage de microparticules par un liquide et/ou des nano particules. La roue (13) à ailettes (14), les guides (131) et les aubes5 éventuelles le long de l'ouverture d'entrée de la chambre rotative font circuler les microparticules sondes, alimentées dans la dite chambre rotative, le long de la paroi circulaire rotative (8) de la dite chambre rotative et dans la chambre principale qui entoure la dite chambre rotative et où elles peuvent réagir avec les nano particules et/ou les fines gouttelettes d'un liquide.
L'agitation des microparticules peut les empêcher de s'agglomérer et un gaz de séchage ou un fluide de0 fixation peut être alimenté dans la chambre principale (1), entre l'ouverture d'entrée (10) et le tube évasé (125). La dimension et la forme de la chambre principale (1) et de la chambre rotative (102), ainsi que la dimension de l'ouverture centrale de sortie, représentée dans cet exemple par la sortie de l'arbre de transmission creux (12), peuvent être adaptés au besoin de séchage ou de fixation.
La FIGURE 14 montre la section longitudinale d'une chambre rotative à refoulement centrifuge5 semblable à celle de la figure 9 où la paroi circulaire rotative double, de (8.1) à (8.3) est doublement et fortement évasée. La paroi latérale rotative (11) et les aubes (39) ont été remplacées par des rayons rotatifs creux (42), qui relient le manchon (133) à la paroi circulaire rotative double, qui alimentent sa partie creuse (8.3) en fluide, par exemple un fluide de refroidissement, et qui peuvent avoir la forme d'aubes (39) disposées transversalement
L'ouverture d'entrée (10) par où le fluide (9) peut pénétrer dans la chambre rotative de réaction (102) est l'espace0 entre les rayons ou aubes (42) et la paroi latérale fixe (25.1).
Des particules solides (128) peuvent être alimentées par un ou plusieurs tubes (127) dans la chambre rotative de réaction (102) au travers de la paroi latérale fixe (25.1) de la chambre principale (1) et des aubes ou rayons rotatifs (42). Ceci permet de n'utiliser l'arbre de transmission creux (12) que pour l'alimentation d'un fluide servant par exemple au refroidissement des parois doubles de la chambre rotative au travers des manchons (132) et (133) et5 du fluide évacué par le dispositif d'évacuation de fluide (5) au travers des ouvertures ( 136). La paroi circulaire rotative étant fortement évasée, la roue (13) est réduite, dans cet exemple, à l'extrémité de la paroi circulaire rotative double et les ailettes (14) sont prolongées a l'extérieur de la paroi circulaire rotative (8) et peuvent être courbées afin de pousser longitudinalement les particules solides dans la chambre principale (1) Afin de former une surface continue et lisse le long desquelles les particules solides peuvent glisser, les ailettes (14) sont également reliées aux guides (131) qui guident le fluide provenant de la chambre rotative (102) entre le déflecteur (134) et la paroi rotative de séparation (130) le long de Ia paroi circulaire rotative (82)
Une séné de tubes (832) permettent également d'alimenter longitudinalement un fluide (3 2) au travers de la paroi latérale fixe (25) aux extrémités des ailettes (14) Des tubes (89 1) et (89) peuvent alimenter un fluide dans l'espace entre le tube central fixe d'évacuation (6 1) et le tube central rotatif de sortie (90) ou la paroi rotative (26), ainsi que dans l'espace entre le coussinet (164) et le roulement à billes (162) pour empêcher les particules solides de passer par ces espaces
Le fonctionnement de ce dispositif est semblable à celui de la figure 9 Les particules solides (128) alimentées par le ou les tubes (127) rencontrent le fluide (9) à l'intérieur de la chambre rotative de réaction (102) ou leur vitesse de rotation peut être sensiblement inférieure à la vitesse de rotation de la chambre rotative suivant l'orientation des aubes ou rayons (42) Le mélange des fluides et des particules solides (9 1 ) est ensuite transféré dans la chambre rotative de séparation (101) par les passages aménagés entre la paroi rotative de séparation (130) et la paroi circulaire rotative (8 1) entre des guides (131) qui sont orientés de manière a augmenter sa vitesse de rotation pour mieux séparer le fluide (29), qui est évacué par le dispositif d'évacuation de fluide (5) au travers des rayons ou ailettes rotatives (41) et des rayons ou ailettes fixes (20), du fluide et des particules solides (15) qui sont entraînées par la roue (13) a ailettes (14) au travers des ouvertures de refoulement (27) vers la chambre principale (1) où ils peuvent réagir avec le ou les fluides (3), (3 1) et (32) alimentés par les tubes (83), (83 1) et (83 2) au travers de la paroi percée de trous (54) ou de la paroi latérale fixe (25)
Après cette seconde réaction les particules solides peuvent être évacuées par le tube (84) et le fluide (9) est évacué au travers de la chambre rotative de réaction (102) Les particules solides les plus fines (36) qui sont entraînées par le fluide (9) et le fluide (29) peuvent être récupérées dans la chambre (35) servant de cyclone par le tube (86)
Dans cet exemple, seule la paroi circulaire rotative, de (8 1) à (8 3) est double, dans l'hypothèse ou seule cette paroi rotative est exposée à une température très élevée de Ia chambre principale (1), dans la mesure ou les températures des chambres circulaires rotatives (102) et (101) peuvent être refroidies par l'introduction de particules solides (127) générant une réaction endotheπnique, par exemple de gazéification, et/ou par un fluide de refroidissement injecté par les ouvertures (136) Par exemple lorsque ce dispositif est utilisé dans un procède en deux phases de gazéification de particules carbonées, les particules solides (128) refroidissent le gaz (9) et ne sont que partiellement oxydées dans la chambre rotative (102X ce qui permet d'y maintenir une température pas trop élevée, tandis que la combustion totale des particules solides résiduelles cokéfiés (15) refoulées dans la chambre principale
( 1 ) permet d'obtenir une température très élevée dans la chambre principale ( 1 )
La FIGURE 15 montre la section longitudinale d'un autre exemple de la chambre rotative à refoulement où le tube central fixe d'évacuation (6) pénètre dans la chambre rotative (100) et sépare l'ouverture d'évacuation (110) de l'ouverture d'entrée (10) qui est l'espace ouvert entre Ia paroi circulaire rotative (8) et la paroi, évasée dans cet exemple, du tube central fixe d'évacuation (6) La roue (13) à ailettes (14) et les ouvertures de refoulement (27) sont situées du côté opposé de la paroi circulaire rotative (8) de la chambre rotative (100) et donc au-delà du tube central fixe d'évacuation (6)
Dans cet exemple la paroi circulaire rotative (26) est remplacées par des aubes ou rayons (41) qui sont reliés aux ailettes ( 14) et aux aubes (39) par les guides (131), l'ensemble formant des surfaces continues fixées le long de la paroi circulaire rotative (8) et de la roue (13) et reliés à l'arbre de transmission (12) afin de former un ensemble rigide pouvant tourner rapidement à proximité de la paroi latérale fixe (25) de la chambre principale (1.3) et le long duquel les particules solides peuvent glisser et être refoulées vers la chambre principale (1.3). L'arbre de transmission
(12) est maintenu par les coussinets (16.1) et (16.3) qui peuvent comprendre des roulement à billes ou à rouleaux et entre lesquels un fluide peut être alimenté par un tube (89) afin de maintenir une pression supérieure à la pression de la chambre principale (1.3) pour éviter des sorties de fluide ou de particules solides par l'espace entre l'arbre de transmission (12) et Ie coussinet (16.3).
Des particules solides (128) peuvent être introduites par un tube (127) situé en face de l'ouverture (10), ce qui permet d'introduire ces particules solides, par exemple des πiicroparticules, directement dans la chambre rotative (100) sans devoir passer, par exemple, par l'arbre de transmission. Ces particules solides longent la paroi circulaire rotative (8) entre les guides (131). Une partie (29) du fluide qui les accompagne est séparée sous l'effet de la force centrifuge et est évacuée par le dispositif (5) au travers de l'ouverture d'évacuation (110) du tube fixe. L'autre partie du fluide et les particules solides (15) sont aspirées au travers des ouvertures de refoulement (27) et sont refoulées par la roue (13) à ailettes (14) dans la chambre principale (1.3). Le fluide forme un tourbillon qui supporte les particules solides qui peuvent former un lit fluidifié annulaire, dense, agité et tournant rapidement le long de la paroi circulaire fixe (24) de la chambre principale (1.3) avant d'être entraînées à nouveau par le fluide tourbillonnaire (9) dans la chambre rotative (100) au travers de l'ouverture ou espace (10), entre les aubes (39).
D'autres particules solides (2), comme par exemple des nano particules, ou de fines gouttelettes d'un liquide contenant éventuellement des nano particules, peuvent être pulvérisées par un jet de gaz (3) dans la chambre
(1.3), sur le lit fluidifié, au travers du tube évasé (125) et réagir avec les microparticules dont l'agitation peut être suffisante pour empêcher leur agglomération.
Si le procédé utilisant ce dispositif, par exemple un procédé d'enrobage ou d'imprégnation de microparticules, est un procédé discontinu, les particules solides (128) peuvent être d'abord introduites dans la chambre (1.3) et réagir ensuite avec le fluide ou les particules (2) pendant la durée nécessaire à l'obtention d'un enrobage ou d'une imprégnation uniforme et adéquate et être finalement évacuées par le tube (84) qui peut être localisé à proximité de la roue à ailettes, là où la concentration des particules solides peut être la plus élevée.
Cette approche séquentielle permet de minimiser la quantité de fluide (29) qu'il faut évacuer pour maintenir la pression dans Ia chambre (1.3) au niveau souhaité, ce qui réduit le risque d'entraînement de microparticules au travers du tube central fixe d'évacuation (6) et donc la dimension des filtres à particules qu'il faut utiliser, ceux-ci pouvant être purgés durant la phase d'évacuation des particules solides.
Lorsque le procédé utilisant ce dispositif est continu, le tube (84) d'évacuation des particules solides est localisé de préférence dans la partie supérieure de la chambre (1.3 X là où les particules solides sont passées au moins une fois au travers du Ut fluidifié et ont donc pu réagir avant d'être évacuées. Ce dispositif permet donc d'obtenir une circulation continue d'un lit fluidifié rotatif dense de micro particules solides et de les enrober, de les imprégner ou de les faire réagir avec des nano particules ou de très fines gouttelettes d'un liquide actif, dans une chambre quasiment étanche.
La FIGURE 16 montre une section longitudinale d'un autre exemple de chambre rotative à refoulement centrifuge, où la quantité de fluide à évacuer est suffisamment faible pour être évacuée au travers des ouvertures (147), par l'arbre de transmission (12) creux qui traverse la chambre rotative. D est maintenu à l'intérieur du tube central fixe d'évacuation (6) par des coussinets (16.2) et (16.4) et à la paroi latérale fixe (25) par des coussinets (16.1 ) et (16.3), entre lesquels un fluide peut être alimenté pour y maintenir une pression supérieure à la pression de la chambre principale (1.3). D est relié à un moteur, non représenté, par une poulie (7.1).
Une paroi rotative de séparation (130) sépare la chambre rotative en deux parties, la chambre rotative de séparation ( 101 ) et la chambre rotative de réaction ( 102), cette dernière étant délimitée par la paroi circulaire rotative (8), prolongée par les aubes (39), la paroi rotative de séparation (130) et la paroi latérale fixe (25.1) de la chambre principale (1.3). Les aubes (39) s'appuient contre un déflecteur annulaire (134) qui permet d'accumuler des particules solides dans la chambre rotative de réaction (102) et donc d'augmenter leur temps de résidence.
Le ou les passages de la chambre rotative de réaction (102) à la chambre rotative de séparation (101) entre la paroi rotative de séparation (130) et la paroi circulaire rotative (8) ont des guides (131) qui peuvent être de simples longerons et qui peuvent rejoindre les ailettes (14) afin de former une surface continue.
Dans les schémas des figures 15 et 16, le dispositif (125) de pulvérisation de fluide ou d'alimentation de nano particules solides peut être remplacé par d'autres dispositifs d'alimentation de fluide et ou de particules solides, par exemple par un dispositif d'alimentation de fluide semblable au dispositif (54) des figures 6 et 9. Dans le schéma de la figure 15, les formes des parois coniques ou évasées de la paroi circulaire rotative
(8) et de la partie du tube central fixe d'évacuation (6) située à l'intérieur de la chambre rotative peuvent! être modifiées afin de diviser la chambre rotative en deux parties, pour obtenir une chambre rotative de réaction (102) pouvant contenir une accumulation de particules solides, comme dans le schéma de la figure 16. Ceci permet, par exemple, d'utiliser ce schéma modifié, pour des procédés de gazéification de particules solides, comme dans les schémas des figures 9 et 14.
La FIGURE 17 montre un exemple d'une section longitudinale d'une chambre rotative à refoulement centrifuge qui est ouverte, c'est-à-dire sans parois latérales rotatives, et à l'intérieur de laquelle pénètre deux tubes centraux fixes d'évacuation, (6.1) et (6.3), qui séparent les ouvertures d'entrées (10) des deux ouvertures centrales d'évacuation (110), situées de chaque côté de la dite chambre rotative et où la roue (13) à ailettes (14) entoure le milieu de la paroi circulaire rotative (8) de la dite chambre rotative.
Un disque (11.1) sépare la chambre rotative en deux parties, (103) et (104) et la roue à ailettes en deux parties, les roues (13) et (13.2) à ailettes (14) et (14.2). Le bord extérieur du disque (11.1) est proche de la paroi circulaire fixe (54) de la chambre principale qu'il sépare en deux parties (1.3) et 1.4).
Les dispositifs (54) d'alimentation et d'évacuation de la chambre principale sont semblables à ceux de la figure 7 et la chambre rotative est semblable à la chambre rotative de la figure 15 accolée à son reflet sur un disque de séparation (11.1) et avec un arbre de transmission ( 12) traversant la chambre rotative double et passant au travers des deux tubes centraux fixes d'évacuation (6.1) et (6.3).
La différence principale de ce dispositif avec celui de la figure 7 est que l'absence de roue à ailettes le long des parois fixes (25.1) et (25-2) favorise l'entrée des particules solides à l'intérieur des chambres rotatives (103) et ( 104) et donc une circulation importante de particules solides le long des parois circulaires rotatives (8.1 ) et (8.2) et à l'intérieur des chambres principales (1.3) et (1.4), comme dans les schémas des figures 15 et 16. Cette circulation continue de particules solides permet d'homogénéiser le contenu des chambres principales (1.3) et (1.4).
Ce dispositif à double chambre et à deux sorties d'évacuation opposées permet de faire traverser chaque chambre principale par des fluides de composition différentes et/ou à des températures différentes. H permet donc un fonctionnement continu pour des procédés nécessitant deux réactions différentes, par exemple l'enrobage de particules solides suivi d'un séchage ou la polymérisation catalytique de copolymères. Il permet aussi d'assurer une meilleure homogénéité. Les dimensions de chacune des chambres principales peuvent être adaptées à des vitesses de réaction différentes et donc à de différents temps de séjour des particules solides nécessaires aux différentes réactions.
Ce dispositif permet également l'introduction d'autres particules solides ou la pulvérisation d'un liquide à l'intérieur d'une ou des deux chambres rotatives au travers de l'arbre de transmission creux (12) comme dans le dispositif de la figure (8) et/ou l'alimentation de particules solides ou liquides en face des aubes (39), comme dans le dispositif de la figure 15, pour les faire pénétrer directement dans la chambre rotative.
Le dispositif (125) de pulvérisation de nano particules ou de fines gouttelettes d'un liquide des figures 14 et 15 peut remplacer le dispositif (54) d'alimentation d'un fluide dans une ou dans les deux chambres principales (1.3) et (1.4) afin d'améliorer l'homogénéité de l'imprégnation en continu, par exemple de microparticules par des nano particules. Les microparticules sont alimentées d'un côté, par exemple dans la chambre principale (1.3) par un tube (82) ou dans la chambre rotative (103) par un tube traversant la paroi latérale fixe (25.1) en face des ouvertures d'entrée ( 10). Elles passent de la chambre rotative à la chambre principale par la roue ( 13) à ailettes ( 14), et retournent dans la chambre rotative par l'ouverture d'entrée (10) en tournant autour de la paroi rotative (8.1) durant un certain temps, jusqu'à ce qu'elles pénètrent dans la chambre principale ( 1.4) par le passage étroit entre la paroi circulaire fixe (54) et la paroi latérale rotative de séparation (11.1) et tournent successivement à l'intérieur de la chambre principale (1.4) et de la chambre rotative (104) poussées par la roue (13.2) à ailettes (14.2). Ceci permet de les imprégner successivement par les nano particules ou les micro gouttelettes injectées dans la chambre principale (1.3) et ensuite dans la chambre principale (1.4) ou bien de les imprégner dans la chambre principale (1.3) et de les sécher dans la o chambre principale ( 1.4).
Il est aussi possible de diviser Ia chambre rotative (103) et/ou (104) par des parois rotatives de séparation
(130) suivant des schémas semblables à celui de la figure 16, ce qui peut permettre, par exemple, de sécher ou fixer les particules solides dans les chambres rotatives (103.1) et (104.1) au fur et à mesure de leur imprégnation dans les chambres principales (1.3) et (1.4) en injectant le fluide de séchage ou de fixation en face des ouvertures d'entrée (10)5 et (10.1).
Les schémas semblables à ceux des figures 14, 15, 16 et 17, où des ouvertures d'entrées de la chambre rotative (100) sont situées en face d'une ou des deux parois latérales fixes de la chambre principale, sont avantageux lorsqu'il est souhaitable d'avoir un flux important de particules solides allant de la chambre principale vers la chambre rotative et/ou lorsque la quantité de fluide à évacuer par le tube central fixe d'évacuation (6) est relativement0 petite.
Ces schémas permettent également d'alimenter des particules solides directement dans la chambre rotative sans passer par l'arbre de transmission (12). Toutefois il est également possible d'alimenter des particules solides dans la chambre rotative au travers d'ouvertures d'entrée éloignées des parois de la chambre principale (1) en faisant traverser cette chambre par un tube fixe d'alimentation dont l'extrémité est à proximité des dites ouvertures d'entrée5 éloignées.
Selon un mode de réalisation particulier de l'invention, la chambre rotative comprend:
- un disque ou une paroi rotative de séparation (130) qui la divise en deux parties reliées par un ou plusieurs passages entre la dite paroi rotative de séparation (130) et la paroi circulaire rotative, la partie appelée chambre rotative de séparation (101 X qui est située du côté de l'ouverture centrale de sortie, et l'autre partie appelé chambre0 rotative de réaction ( 102) où se trouvent la ou les dites ouverture d'entrée ( 10);
- une roue (13) à ailettes (14) fixée autour de l'extrémité de la paroi circulaire rotative (8) du côté de l'ouverture centrale de sortie;
- une deuxième roue intérieure (113) à aubes (114) fixée à l'intérieur de la chambre rotative contre la dite paroi rotative de séparation (130) du côté de la chambre de réaction, la roue intérieure ou disque annulaire (113) étant fixé5 contre et le long de la surface intérieure de la paroi circulaire rotative et son diamètre intérieur laissant un passage permettant au fluide et aux particules solides qui sont entrées dans la chambre rotative de réaction (102) par les ouvertures d'entrée (10) d'être aspirées par la dite roue intérieure (113) à aubes (114) et refoulées dans la chambre rotative de séparation (101).
Selon un mode de réalisation particulier, les dites ouvertures d'entrée (10) peuvent être situées le long de0 la paroi latérale rotative (11) fermant la dite chambre rotative de réaction (102). Un ou plusieurs tubes (127) d'alimentation de fluide et/ou de particules solides peuvent être fixés le long de la paroi latérale fixe (25.1) de la dite chambre principale (1) et située en face de la dite paroi rotative (11), permettant d'introduire le dit fluide et/ou les dites particules solides dans la dite chambre rotative de réaction (102) au travers des dites ouvertures d'entrée (10).
Selon un autre mode de réalisation particulier, le côté latéral de la dite chambre rotative de réaction (102)5 peut être ouvert, sans paroi latérale rotative (11) la fermant; la dite ouverture d'entrée (10) étant dès lors l'espace libre entre l'extrémité de la dite paroi circulaire rotative (8) et la paroi latérale fixe (25.1) fermant la dite chambre principale (1). Un ou plusieurs tubes (127) peuvent être fixés le long de la dite paroi latérale fixe (25.1) en face du dit côté latéral ouvert, permettant d'introduire le dit fluide et/ou les dites particules solides dans la chambre rotative de réaction (102) dite ouverte. La FIGURE 18 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative à refoulement centrifuge qui est ouverte, c'est-à-dire sans paroi latérale rotative, et qui est divisée en deux partie séparées par une paroi rotative de séparation comprenant une roue intérieure (113) à aubes (114).
Ce dispositif pouvant être avantageusement utilisé dans divers procédés nécessitant une double réaction et/ou une circulation importante de particules solides à transformer ou de particules catalytiques à régénérer, la description ci-dessous décrit, à titre d'illustration et de manière non limitative, son utilisation dans un procédé de gazéification de particules solides carbonées, comme de la biomasse.
La chambre rotative est divisée en une chambre rotative de séparation (101) et une chambre rotative de réaction (102) séparées par une paroi rotative de séparation (130), dont le diamètre est inférieur au diamètre de la paroi circulaire rotative (8), et contre laquelle est fixée une roue intérieure (113) à aubes (114) comprenant un disque annulaire ( 113) qui est fixé contre et le long de la surface intérieure de la paroi circulaire rotative (8).
Les aubes (114) relient le disque annulaire (113) et la paroi circulaire rotative (8) à la paroi rotative de séparation (130) qui est fixée sur un manchon (133) qui protège et entoure l'arbre de transmission (12). Dans cet exemple, les ailettes (14) de la roue (13) à ailettes (14) sont renées aux aubes (114) par des guides (13iχ afin de former des surfaces continues et lisses, et d'augmenter la rigidité des chambres rotatives (101) et (102) autour de l'arbre de transmission (12).
Dans cet exemple la paroi circulaire rotative (8) est cylindrique. Comme dans toutes les autres figures, ceci n'est pas limitatif. Elle peut être, par exemple, évasée, bombée ou doublement évasée , comme illustré par les figures 9, 14 ou 17 et sa surface peut, par exemple, avoir la forme d'une tôle ondulée formant une succession de chenaux longitudinaux. Cette dernière forme peut être avantageuse, par exemple pour des procédés impliquant des échanges thermiques entre la chambre principale et les chambres rotatives, car elle permet d'augmenter la surface d'échange thermique tout en augmentant la rigidité longitudinale de la paroi circulaire rotative et son adaptabϋité à la dilatation thermique non uniforme.
Des particules solides (128), par exemple de la biomasse broyée, sont alimentées dans la chambre rotative de réaction (102) par le tube (127). Elles sont repoussées par le fluide (9), par exemple du gaz à très haute température, qui pénètre par l'ouverture d'entrée (10) qui est l'espace libre entre la paroi circulaire rotative (8) et la paroi latérale fixe (25.1) de la chambre principale (1). Si la vitesse de rotation est suffisante, une grande partie de ces particules solides, principalement les plus grosses, se sépare du gaz sous l'effet de la force centrifuge et sont repoussées vers la paroi circulaire rotative (8) et forment un tourbillon annulaire, schématisé par les flèches (151).
Des aubes (39.2), fixées le long du disque annulaire (113χ peuvent augmenter la force centrifuge et l'effet tourbillonnant, si nécessaire.
Les aubes (114), qui agissent comme un compresseur centrifuge, aspirent le fluide (9.1 ), qui est le résultat de la réaction entre les particules solides (128) et le fluide (9), par exemple le résultat de la gazéification de la biomasse par le gaz (9) à très haute température, et qui entraîne l'autre partie des particules solides, principalement les plus fines, par exemple les résidus de la gazéification qui contiennent encore une quantité significative de carbone, dans la chambre rotative de séparation (101). Le passage entre la paroi rotative de séparation (130) et la paroi circulaire rotative (8) peut être suffisamment étroit pour que les particules solides acquièrent une vitesse longitudinale suffisante pour les faire glisser le long de la paroi circulaire rotative (8) et des guides (131), vers l'ouverture de refoulement (27), qui est l'espace entre la paroi circulaire rotative (8) et la paroi latérale fixe (25). ,
30
La force centrifuge sépare le fluide (29), qui est aspiré par le dispositif d'évacuation du fluide (5), du fluide et des particules solides refoulées (15), qui sont aspirées par la roue (13) à ailettes (14) vers la chambre principale (1).
Une gorge ou canal d'accumulation (94.1) permet de concentrer les particules solides refoulées (15) afin de constituer un tampon entre la chambre rotative de séparation ( 101 ) et la chambre principale ( 1 ) et donc de réduire le flux de fluide refoulé. Afin d'éviter le refoulement d'une partie significative du fluide (9.1), un autre fluide, par exemple de la vapeur d'eau, peut être alimenté par le tube (89.1) dans l'espace entre la roue (13) à ailettes (14) et la paroi latérale fixe (25) et/ou le long du canal d'accumulation (94,1), par exemple au travers d'une paroi poreuse ou percée de trous. Un fluide (3), par exemple un mélange d'oxygène et de vapeur d'eau, est alimenté dans la chambre principale (1) par le tube (83) au travers d'un dispositif d'alimentation (54), par exemple une paroi poreuse ou percée de trous. Ce fluide peut réagir avec les particules solides refoulées (15) qui traversent la chambre principale (1) et le fluide (9) résultant de cette réaction, par exemple le gaz très chaud résultant de la combustion du carbone résiduel, est aspiré dans la chambre rotative de réaction (102) au travers de l'ouverture d'entrée (10). Des aubes (39.1 X fixées le long de la surface extérieure de la paroi circulaire rotative (8) peuvent générer une force centrifuge qui repousse les particules solides (4), par exemple des cendres, vers la gorge ou canal d'accumulation (94) d'où elles peuvent être évacuées par le tube (84). Les aubes (39.1 ) ne sont pas nécessaires, si la paroi circulaire rotative (8) est ondulée, ce qui est souhaitable si cette paroi est soumise à un gradient de température élevé, par exemple la différence de température entre la chambre principale, où se passe la combustion des résidus de gazéification et où la température peut dépasser les 1.000° C, et les chambres rotatives refroidies par l'énergie consommée par la gazéification, où la température peut être inférieure à 500° C. Cela permet également d'augmenter la surface de contact pour les particules solides qui glissent le long de la paroi circulaire rotative très chaude et donc d'un transfert de chaleur qui permet de prolonger la réaction, par exemple de gazéification, à l'intérieur de la chambre rotative de séparation (101). Des dispositifs adéquats, comme des bourrages, peuvent protéger les roulements à billes (16.2) et (16.3).
Un manchon fixe (160) peut entourer le manchon rotatif (133) et un fluide, par exemple de la vapeur d'eau, peut être alimenté entre les deux manchons par le tube (89), afin d'empêcher la pénétration de particules solides dans cet espace. Le roulement à bille (16.3) peut également être protégé par l'alimentation d'un fluide, au travers de rayons fixes et creux (20) ou au travers de l'arbre de transmission (12χ s'il est creux. Une chambre annulaire de séparation (35) peut récupérer les particules solides qui ont été entraînées par le fluide (29) et un fluide de refroidissement peut être injecté dans la chambre rotative de séparation (101) au travers d'un arbre de transmission creux (12) ou du tube central fixe d'évacuation (6.1) ou (6.2).
Ce dispositif peut être utilisé pour d'autres procédés, tels que la modification catalytique d'un fluide en deux étapes. Par exemple le fluide à modifier peut être alimenté dans la chambre principale (1) au travers de la paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes (54) et être modifié par le catalyseur qui circule dans cette chambre. D peut ensuite subir une deuxième modification dans la chambre rotative de réaction (102) au contact d'un fluide et/ou de particules catalytiques régénérées, alimentés par le ou les tubes (127), avant d'être évacué au travers de la chambre rotative de séparation (101).
Par exemple, la conversion catalytique d'oléfines moyennes provenant des essences lourdes de cracking, dont la valorisation est difficile, nécessite une régénération régulière du catalyseur, d'un ordre de grandeur inférieur au craquage catalytique des fractions pétrolières lourdes, mais d'un ordre de grandeur supérieur aux besoins de régénération du catalyseur utilisé pour la conversion d'oléfines légères provenant des essences légères de cracking. Ce dispositif permet de prélever, de manière continue par le ou les tubes (84), une partie du catalyseur circulant de la chambre principale (1) vers la chambre rotative de réaction (102) et de la réalimenter dans cette chambre rotative par le ou les tubes (127), après avoir été régénérée dans un régénérateur extérieur. Si cette partie est suffisamment substantielle et si la température de ces particules catalytiques a été augmentée de façon substantielle dans le régénérateur extérieur, la deuxième phase de la conversion des oléfines dans la chambre rotative de réaction peut se faire dans les meilleurs conditions de température plus élevée et de pression plus basse.
Ce dispositif avec une roue interne à aubes permet d'assurer une bonne circulation continue des particules solides le long de la paroi circulaire rotative (8) et dans la chambre principale (1). Il peut aussi permettre la régénération continue du catalyseur dans une des chambres, principale ou rotative, et la conversion d'un fluide dans l'autre chambre. Par exemple la transformation d'ethylbenzène en styrène par oxydoréduction nécessitant une régénération continue du catalyseur. Dans ce procédé, l'ethylbenzène est déshydrogéné à l'aide d'un catalyseur adéquat et l'hydrogène produit réduit le catalyseur qui a été préalablement oxydé. Ce catalyseur est ensuite régénéré, c'est-à-dire oxydé dans une chambre de régénération, par exemple avec de l'oxygène pur ou mélangé à de la vapeur d'eau.
Le fluide à transformer, par exemple l'ethylbenzène, peut être alimenté par le ou les tubes (127) à la place des particules solides (128) ; le fluide de régénération (3), par exemple de l'oxygène, peut être alimenté par le ou les tubes (83) au travers de la paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes (54). La forme des aubes et des ailettes peut être adaptée pour que la force centrifuge soit suffisamment faible dans la chambre rotative de réaction (102) pour permettre une bonne fluidisation du catalyseur entraîné par le fluide à transformer (128), tout en ayant une vitesse de rotation de la paroi circulaire rotative (8) suffisamment élevée pour que la force centriruge dans la chambre rotative de séparation (101) permette une bonne séparation du fluide et des particules catalytiques refoulées (15) et du fluide transformé et évacué (29) par le dispositif d'évacuation de fluide (5). Les particules catalytiques refoulées par la roue ( 13 ) à ailettes (14) dans la chambre principale ( 1 ) peuvent être régénérées par le fluide (3), par exemple de l'oxygène, alimenté par une paroi poreuse (54), avant d'être recyclées dans la chambre rotative de réaction (102), dont les dimensions peuvent être adaptées au temps de résidence du fluide souhaitable pour sa bonne conversion.
Des particules catalytiques pouvant être entraînées par le fluide (29χ elles peuvent être remplacées ou recyclées par un dispositif d'alimentation, par exemple au travers d'un tube (89.1 ) ou ( 127).
Afin d'éviter la diffusion du fluide de régénération vers les chambres rotatives et la diflusion du fluide à transformer ou transformé vers la chambre principale (1) où ils pourraient réagir avec le fluide de régénération, la chambre principale, où se produit la régénération, peut être étroite et avoir des canaux circulaires d'accumulation, (94) et (94.1 ), le long de ses deux côtés latéraux pour former un tampon de particules catalytiques fluidifiées. Des fluides de séparation, par exemple de la vapeur d'eau, peuvent être alimentés dans ces canaux circulaires de séparation, par exemple par une paroi poreuse, afin d'y fluidifier les particules catalytiques et de séparer la chambre principale des chambres rotatives en repoussant les fluides provenant des chambres rotatives.
Pour assurer une bonne séparation, il est souhaitable que la roue (13) pénètre à l'intérieur du canal circulaire d'accumulation (94.1) et qu'un anneau extérieur entourant la paroi circulaire rotative (8) à proximité de la paroi latérale fixe (25.1) pénètre dans le canal circulaire d'accumulation (94).
Ce dispositif n'ayant qu'un seul tube central d'évacuation (6.1), les fluides produits lors de la régénération du catalyseur sont mélangés au fluide transformé. S'il est nécessaire de les séparer, il faut prévoir un dispositif à au moins deux sorties centrales d'évacuation des fluides, comme, par exemple, celui qui est décrit dans la figure 19.
La FIGURE 19 est une vue schématique de la section longitudinale d'un exemple de chambre rotative à refoulement centrifuge qui est ouverte et qui est divisée par une paroi rotative de séparation (130), comme dans les figures 14 et 18, avec un deuxième tube central fixe d'évacuation (6.3) situé de l'autre côté latéral. H convient particulièrement à la transformation catalytique de fluides au moyen de catalyseurs devant être régénérés de manière continue, comme par exemple le craquage d'oléfines légères.
Le fluide à transformer, par exemple des oléfines d'essences de cracking, peut être alimenté par un ou plusieurs tubes (83) au travers d'une paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes (54) dans la chambre principale (1) où il est transformé à l'aide du catalyseur qui circule de manière continue poussé par la force centrifuge générée par la roue (13) à ailettes (14).
Les particules catalytiques et le fluide transformé (9) pénètrent ensuite dans la chambre rotative (104) au travers de l'ouverture d'entrée (10) qui est l'espace entre la paroi circulaire rotative (8) et le tube central fixe d'évacuation (6.1). Les aubes (39) augmentent leur vitesse de rotation pour que le fluide évacué (29) se sépare des particules catalytiques qui pénètrent dans la chambre rotative (103) au travers du ou des passages entre la paroi rotative de séparation (130) et Ia paroi circulaire rotative (8). Dans cet exemple, ce passage à la forme d'un siphon (161) dans lequel un fluide de séparation (3.2), par exemple de la vapeur d'eau, est alimenté par l'arbre de transmission creux (12) au travers de la paroi rotative de séparation creuse (130.1), afin d'empêcher une partie significative du fluide transformé de pénétrer dans la chambre rotative (103).
Les particules catalytiques sont ensuite aspirées par la roue (13) à ailettes (14) au travers de l'ouverture de refoulement (27) qui est l'espace entre la paroi latérale fixe (25) et la paroi circulaire rotative (8). Dans cet exemple, l'ouverture de refoulement (27) est précédée d'un évasement de la paroi circulaire rotative (8) à proximité des tubes (83.1), afin de former une zone annulaire rotative de réaction (103.1) où le flux de particules catalytiques peut tourbillonner sous l'influence du fluide (3.1 ) de régénération du catalyseur, par exemple de l'oxygène qui est alimenté par ces tubes (83.1). Ce fluide (3.1 ) réagit avec les particules catalytiques, par exemple il oxyde le carbone déposé sur le catalyseur, et ensuite, il (29.1) est évacué par le dispositif d'évacuation de fluide (5.1).
Avant de retourner dans la chambre principale (1), les particules catalytiques passent par le canal d'accumulation (94), qui fait office de siphon dans lequel est alimenté un fluide de séparation (3.2), par exemple de la vapeur d'eau, par le ou les tubes (83.2) au travers d'une paroi poreuse ou percée de trous ou de fentes (54) afin de fluidifier les particules catalytiques et d'empêcher le fluide de régénération (3.1 ) de réagir avec le fluide à transformer (3).
Tous les exemples de procédés utilisant des exemples de schémas ou modes particuliers de l'invention et les ordres de grandeurs décrits ci-dessus et ci-dessous ne sont donnés qu'à titre indicatif, afin d'illustrer différents modes particuliers de l'invention et leurs applications dans différents types de procédés, us ne sont pas limitatifs. De mêmes procédés peuvent utiliser différents schémas et modes particuliers de l'invention et de mêmes schémas et modes particuliers de l'invention peuvent être appliqués à différents procédés. Os peuvent également être combinés entre eux.
EXEMPLES D'APPLICATIONS: 1 - Combustion de biomasse:
A titre indicatif, on peut prendre une chambre principale cylindrique ( 1 ) de petites dimensions, semblable à celle de la figure 6, avec ou sans compresseur (62) et/ou turbine (65), par exemple de 60 cm de diamètre et 50 cm de hauteur, soit un volume total de 140 litres, contenant une chambre rotative à refoulement centrifuge. Cette chambre principale est alimentée en particules solides de biomasse broyée et par exemple par 24 m3 d'air par minute, ce qui permet de brûler, avec un excès d'air d'environ 50%, environ 1,5 kg de carbone équivalent par minute, ce qui correspond à une capacité de combustion par m3 et par heure de 640 kg de carbone, soit d'environ 6 MW, provenant d'environ 2,5 tonnes de biomasse. La plus grande partie de l'air, par exemple 20 m3, peut être alimenté au travers de la paroi circulaire fixe (54) percée d'un millier de trous de 4 mm de diamètre, répartis tous les 3 cm, avec une vitesse d'injection du gaz d'environ 25 m/s. La chambre rotative peut être cylindrique avec des aubes semblables à celle de la figure 3. Les 6 aubes
(39) peuvent avoir 30 cm de hauteur, une circonférence extérieure (39.1) de 30 cm de diamètre et intérieure (39.2) de 20 cm.de diamètre. Les 6 ouvertures d'entrées (10) dans la chambre rotative ont 30 cm de long et environ 7 cm de large si leur section à une inclinaison d'environ 45°, ce qui nécessite une vitesse moyenne d'entrée des gaz brûlés, dont le volume a été multiplié par environ 5, d'environ 15 m/s, dont la composante tangentielle d'environ 10 m/s s'ajoute à la vitesse de rotation des aubes. Si le diamètre intérieur (40.2) de l'anneau (40) est de 25 cm la vitesse longitudinale d'évacuation des gaz brûlés est d'environ 40 m/s.
Si la chambre rotative tourne à 3 000 tours par minute, la force centrifuge moyenne s'exerçant sur le fluide qui pénètre dans la chambre est d'environ 2 000 fois la pesanteur, ce qui est suffisant pour renvoyer la majorité des microparticules vers la paroi extérieure et si le diamètre extérieur de la roue (13) à ailettes (14) est de 50 cm, sa vitesse périphérique tangentielle est d'environ 80 m/s et la force centrifuge est d'environ 2 500 fois la pesanteur sur 10 cm de plus que les aubes, ce qui est suffisant pour refouler une petite partie des gaz brûlés avec les particules solides les plus fines qui ont pu entrer dans le tube rotatif.
Si le disque (11) fermant le bas de la chambre rotative a 40 cm de diamètre et est à 5 mm de la paroi inférieure de la chambre, sa vitesse périphérique de rotation est de 60 m/s et la vitesse radiale d'alimentation des 4 m3 d'air est d'environ 11 m/s. Les particules solides qui s'accumulent entre les 2 tourbillons, le supérieur (15) formé par les gaz brûlés refoulés et l'inférieur (61) formé par les 4 m3 de l'air frais alimenté par le dispositif (3) sont fortement agitées et peuvent rester ou retourner à l'intérieur de la chambre de combustion jusqu'à leur attrition presque totale, ce qui constitue de très bonnes conditions de combustion. Si la sortie (84.2) est fermée, les particules les plus fines s'accumuleront jusqu'à ce que leur taille soit suffisamment petite pour être récupérée par le dispositif extérieur (35) et (86). Si leur accumulation est trop importante (en fonction de la qualité du combustible), elles peuvent être évacuées par la sortie (84.2). L'évacuation des scories peut se faire par le bas, (84.1) de manière continue ou par intermittence et pour éviter la formation d'agglomérats le pourcentage de la quantité de fluide (3) alimenté le long du disque (11) dans le bas de la chambre, peut être augmenté par intermittence afin d'augmenter leur vitesse de rotation pour les briser.
De l'air frais (60) peut être introduit dans l'arbre de transmission et passer par le disque (11) et/ou les rayons (41) pour traverser les aubes (39), le tube rotatif (8) et la roue (13) et finalement être injecté dans la chambre principale (1) par les extrémités des ailettes (14) afin de refroidir ces éléments qui seraient creux.
La capacité de combustion des particules solides de ce dispositif est liée à la vitesse de réaction et donc à la dimension moyenne des particules solides, jusqu'à ce que la limite soit la capacité d'évacuation des gaz brûlés. Dans ce cas, lorsqu'il n'est plus souhaitable d'augmenter le diamètre de la chambre rotative, il est encore possible de réduire le rapport entre la quantité de gaz et de matières solides en se contentant d'une combustion partielle dans la chambre principale (IX la combustion pouvant s'achever dans une deuxième chambre servant de chaudière et/ou de travailler dans une chambre de combustion munie de deux sorties comme illustré par la figure 7. D est également possible de travailler à une pression beaucoup plus élevée, par exemple avec l'aide d'un compresseur extérieur ou du compresseur centrifuge (62), ce qui permet d'augmenter substantiellement le débit d'air et de biomasse. Une partie de l'énergie de combustion peut être récupérée directement dans une turbine (65) et la chaleur résiduelle des gaz brûlés (5.1) et (5.2) peut être récupérée dans une chaudière. 2 - Fabrication de gaz de synthèse à partir de biomasse broyée: Le schéma de la figure 9 ou 14 ou 18 permet de mettre en contact des particules solides carbonées, provenant par exemple de biomasse broyée alimentée par les tubes (87) ou (127), avec un gaz très chaud (9), par exemple à plus de 10000C, et partiellement oxydant, mais dont la capacité d'oxydation est d'un ordre de grandeur inférieur à la quantité de biomasse à gazéifier, afin de gazéifier tout ce qui est gazéifiable, en un temps relativement court, dans la chambre rotative de réaction (102). Le mélange de gaz contenant des particules solides résiduelles cokéfiées est ensuite transféré dans la chambre rotative de séparation (101) entre les guides (131) qui augmentent sa vitesse de rotation afin de le séparer des particules solides par la force centrifuge.
La force centrifuge sépare le mélange de fluide (29), qui provient de la gazéification et qui est évacué par le tube central fixe d'évacuation (6.1), des particules solides résiduelles cokéfiées (15), qui sont refoulées par la roue (13) à ailettes (14) dans la chambre circulaire principale (1). Un gaz oxydant (3), par exemple un mélange de vapeur et d'oxygène pur, dont la capacité d'oxydation est largement supérieure à la quantité résiduelle de carbone à oxyder, contenu dans les particules solides cokéfiées (15) est alimenté dans la chambre principale (1) au travers du dispositif (54) afin de les oxyder. Cette réaction permet de chauffer le gaz (3) à la température désirée avant de pénétrer dans la chambre rotative (102) et les cendres (4.1) peuvent être accumulées par la force centrifuge dans le canal circulaire d'accumulation (94) et sont évacuées par le tube (84).
Un fluide de refroidissement (58), par exemple de l'eau ou de la vapeur d'eau, est alimenté entre les doubles parois de la chambre rotative, par l'arbre de transmission creux (12) ou (12.1), afin de les refroidir et ensuite, par exemple après évaporation, être injecté dans la chambre principale (1) par les ouvertures (135) de la figure (11) des aubes creuses (39). Il peut aussi être injecté au travers des ouvertures ( 136) pour refroidir brutalement le mélange de fluide (29) contenant le gaz de synthèse.
Dans le schéma de la figure 18, les parois rotatives ne sont pas refroidies, dans la mesure où ce type de dispositif peut être de construction robuste, supportant des températures très élevées. Par exemple la paroi circulaire rotative peut être ondulée, afin de mieux répartir la dilatation et d'améliorer le transfert de chaleur entre la chambre principale à température très élevée et les chambres rotatives, beaucoup moins chaudes.
A titre indicatif, pour illustrer les ordres de grandeurs, on peut prendre un réacteur cylindrique industriel travaillant à la pression atmosphérique, de 3,4 m de diamètre et 2,2 m de hauteur, soit un volume de 20 m3 environ, contenant une chambre rotative de 2,8 m de diamètre dont la chambre de gazéification (102) a 1,5 m de hauteur, ce qui lui donne un volume d'environ 9 m3. Un volume de 0,1 m3 par seconde d'un fluide qui peut être, par exemple, de l'air, de l'oxygène pur ou de la vapeur d'eau, contenant 20 kg de biomasse, soit 72 tonnes par heure, contenant 25% de carbone, soit 5 kg/s, peut être introduit dans la chambre de gazéification (102) par le tube servant d'arbre de transmission (12) d'un diamètre intérieur d'environ 10 cm ou par un tube (127) au travers de la paroi latérale fixe (25.1).
Cette biomasse est mélangée à, par exemple, un volume d'environ 50 mVs d'environ 12 kg/s de gaz brûlés (9) chauffés à environ 1.000"C et contenant encore l'équivalent de 1 ,8 kg/s d'oxygène, afin de la gazéifier. Après gazéification, on peut obtenir par exemple environ 16% de résidus solides de la gazéification, soit environ 3,2 kg/s, contenant encore 25% de carbone, soit 0,8 kg/s, et environ 70 mVs d'un mélange de gaz (29), contenant le gaz de synthèse à , par exemple, 5000C.
Les résidus de la gazéification contenant du carbone (15) sont séparés du fluide (29) dans la chambre rotative de séparation (101) et sont refoulés par la roue (13) à ailettes (14) dans la chambre principale (1). us y sont brûlés par un mélange d'oxygène pur et de vapeur d'eau, contenant par exemple 4 kg/s d'oxygène, dont il reste un excédent d'environ 1,8 kg/s qui est envoyé avec le fluide (9) dans la chambre de gazéification (102) où ils peuvent oxyder environ 10% du carbone contenu dans la biomasse. La quantité de vapeur est déterminée par la température désirée. Elle est par exemple de 7,2kg/s, ce qui donne environ 12 kg/s de gaz (9) ou environ 50 m3/s à 1.0000C. Pour séparer la masse de particules solides non gazéifiées du gaz (29X qui est aspiré par le dispositif d'évacuation de fluide (5), il faut que la force centrifuge soit suffisante. Celle-ci est obtenue par la vitesse de rotation de la chambre, par exemple 10 tours/sec, correspondant à une vitesse tangentielle de 88 m/s, générant une force centrifuge d'environ 560 fois la pesanteur.
Le pouvoir de séparation de la chambre de séparation dépend également de sa longueur. Si elle est de 0,5 m, la vitesse radiale moyenne du fluide (29) est d'environ 16 m/s, ce qui est suffisant pour entraîner les particules les plus fines, de l'ordre de grandeur du micron, dans le tube central fixe d'évacuation (6.1), malgré la force centrifuge de 560 G. Elles doivent donc être séparées et récupérées dans le cyclone (35). La vitesse de rotation et le débit de gaz et de biomasse peuvent être ajustés afin de limiter la quantité de particules solides entraînées par le fluide (29).
Si la section de la ou des ouvertures d'entrée (10) est de 1 m2, ce qui correspond à un espace entre la paroi circulaire rotative (8) et la paroi latérale fixe (25.1) de 12 cm, la vitesse d'entrée du gaz chaud (9) est d'environ 50 m/s, ce qui est suffisant pour entraîner les particules de biomasses dans la chambre rotative (102) dans un mouvement tourbillonnaire et d'y former un lit fluidifié annulaire tourbillonnant dont la densité dépend du débit du gaz, de la taille des particules solides et de la force centrifuge moyenne à l'intérieur de la chambre de gazéification.
Le temps de résidence des particules solides de biomasse, qui dépend de la concentration de ces particules solides dans la chambre de gazéification et donc de la force centrifuge et de leur taille, doit être suffisamment long pour permettre leur gazéificatioa Des déflecteurs appropriés, comme par exemple un anneau (134) ou une roue intérieure (113) et des aubes (39.2) peuvent aisément générer une force centrifuge suffisante pour y maintenir les particules solides les plus grosses durant le temps nécessaire à leur gazéification complète, pouvant éventuellement dépasser la minute. Le temps moyen de résidence du gaz de synthèse dans la chambre de gazéification n'est que d'environ 0,2 secondes, ce qui peut être favorable à la production de produits intermédiaires instables, pouvant servir de matières premières actives et valorisables, mais nécessitant un refroidissement rapide, qui peut être réalisé dès son entrée dans la chambre de séparation, en y pulvérisant un liquide de refroidissement approprié, par exemple de fines gouttelettes d'eau.
3 - Polymérisation de particules solides catalytiques:
Le schéma de la figure 7 est bien adapté à la polymérisation et la copolymérisation de particules solides catalytiques. En effet, plus la taille des particules catalytiques est petite, plus la vitesse de polymérisation sera élevée et donc aussi le débit du monomère, frais et recyclé, qui sert généralement de fluide de refroidissement II faut donc éviter que le débit très élevé de fluide n'entraîne les particules catalytiques très petites, tout en assurant une agitation suffisante des particules polymérisées qui deviennent progressivement de plus en plus lourdes.
Des particules catalytiques micrométriques peuvent être introduites par le tube (82.2) dans la chambre principale (1.3). Ces particules circuleront en tourbillonnant, tout d'abord dans cette chambre. Elles seront progressivement polymérisées et deviendront donc plus lourdes. Les particules les plus légères peuvent être entraînées par le fluide à l'intérieur de la chambre rotative
(103) et être refoulées, par la force centrifuge, par la roue (13) à ailettes (14) dans la chambre principale (1.3). Les particules les plus lourdes se concentrent le long de la paroi circulaire (54) et sont progressivement transférées par le passage, qui est de préférence étroit, entre le disque rotatif de séparation ( 11.1 ) et la paroi circulaire fixe (54), vers la chambre principale (1.4χ où elles circulent en tourbillonnant également tout en poursuivant leur polymérisation. Elles sont finalement évacuées par le tube (84.1).
Les dimensions des deux parties de la chambre principale (1.3) et (1.4) et de la chambre rotative (103) et
(104) ainsi que les débits du fluide peuvent être adaptées à la granulométrie des particules solides qui est plus petite dans la partie supérieure. Par exemple la longueur et/ou le diamètre de la chambre principale inférieure (1.4) peuvent être plus grands car elle contient les plus grosses particules dont l'activité catalytique est généralement réduite. La composition, le débit et la température des fluides peuvent également y être différentes en fonction des objectifs de polymérisation.
Les fluides évacués en (5.1) et (5.2) peuvent être recyclés après traitement adéquat, par exemple après refroidissement, dans les mêmes chambres principales et, si la chambre rotative est équipée de doubles parois, une partie de ce fluide et/ou du fluide frais peut servir à refroidir les parois creuses de la chambre rotative en passant par l'arbre creux de transmission et/ou être injecté par le bord du disque de séparation (11.1) et/ou des ailettes (14) et
(14.1).
Si le fluide principal est un gaz, il est possible de pulvériser un liquide dans une des chambres en passant par l'arbre de transmission et des rayons (41) creux. Ce liquide peut être un co-monomère ou un liquide de refroidissement. 4 - Modification catalytique d'un fluide Les schémas des figures 3, 6, 7 et 17 peuvent également servir à la modification catalytique d'un fluide, par exemple l'hydrogénation, la déshydrogénation ou le craquage des molécules d'un fluide, les particules solides en suspension dans le fluide servant de catalyseur. Ces particules solides peuvent être évacuées de manière continue et recyclées après traitement adéquat Les particules les plus fines peuvent aussi être évacuées séparément, par exemple en vue de leur élimination.
Dans le schéma de la figure 7 et 17, le fluide évacué d'une chambre principale, par exemple (1.4) peut être recyclé dans l'autre chambre principale (1.3).
Les schémas des figures 18 et 19 illustrent aussi la possibilité de régénérer en continu les particules catalytiques dans la chambre principale ou dans une chambre rotative. 5 - Imprégnation ou enrobage de microparticules par des nano particules:
Le schéma de la figure 12 peut être utilisé pour l'imprégnation ou l'enrobage de microparticules par des nano particules.
Des agglomérats de microparticules (128) peuvent être alimentés au travers la paroi latérale fixe (25.1) par les tubes (127) dans la chambre rotative (102). Elles (15) sont aspirées au travers de la chambre rotative (101) par la roue (13) à ailettes (14) et refoulées vers la chambre principale (1). La turbulence générée par la roue à ailettes et l'accélération de Coriolis est normalement suffisante pour désagréger les agglomérats de microparticules.
Le dispositif de la figure 13 permet de désagréger les agglomérats de nano particules à l'aide d'un puissant jet de gaz avant de les alimenter par le tube (125) dans la chambre principale (1) où elles rencontrent le flux turbulent des microparticules comprenant des sites actifs sur lesquels elles peuvent se fixer. Une partie des microparticules se concentre sous l'effet de la force centrifuge dans le canal d'accumulation (94) d'où elles peuvent être évacuées par le tube (84.1 ) et l'autre partie retourne dans la chambre (102) par l'ouverture d'entrée (10). La circulation continue des microparticules est assurée par la roue (13) à ailettes (14) qui agit comme un compresseur centrifuge.
Le dispositif (5) permet d'aspirer le gaz (29) au travers des ouvertures (147) de l'arbre creux de transmission (12) et d'un filtre (138) afin de maintenir une pression constante dans le réacteur. La force centrifuge et des déflecteurs appropriés (139) assurent la séparation des microparticules et du gaz évacué (29).
Le procédé peut fonctionner en discontinu. Dans un premier temps le réacteur est alimenté en microparticules (128) par le tube (127) et progressivement rempli de microparticules qui circulent entre les chambres (102), (101) et (1), le gaz étant évacué par le dispositif (5). Lorsque la quantité de microparticules est suffisante, l'alimentation est interrompue et le dispositif de la figure 13 commence l'alimentation de nano particules par le tube (125), le gaz étant évacué par le dispositif (5). Cette alimentation est interrompue lorsque l'imprégnation des microparticules est suffisante. Les microparticules correctement imprégnées sont ensuite évacuées par le tube (84.1 ).
Ce fonctionnement en discontinu permet d'assurer une imprégnation relativement homogène sur une période suffisamment longue pour limiter le débit du fluide (29) à évacuer et donc de limiter les risques d'entraînement de particules solides avec le fluide (29). Toutefois l'ensemble de ces opérations peut être fait en continu, s'il est nécessaire d'avoir un débit élevé.
A titre indicatif, pour illustrer les ordres de grandeurs, on peut prendre un réacteur industriel dont la chambre principale, légèrement conique à 1 m de hauteur et respectivement 2 m et 1,6 m de diamètre à son sommet et à sa base, avec une chambre rotative de 1,4 m de diamètre, une roue à ailettes de 1,95 m de diamètre, tournant à une vitesse de 20 tours par seconde. La force centrifuge le long de la paroi circulaire rotative et à l'extrémité de la roue à ailettes est d'environ respectivement 1000 et 1400 fois la pesanteur, ce qui est normalement suffisant pour désagréger les microparticules.
Le réacteur est d'abord alimenté par le tube (127), par un fluide (128) contenant par exemple 20% de microparticules à un débit de 1,2 mVminute pendant une minute, ce qui permet de remplir la chambre principale, l'espace autour de la roue à ailettes et une couche d'environ 5 cm d'épaisseur le long de la paroi circulaire, ce qui représente un volume d'environ 1,2 m3 avec une concentration moyenne de 20% de microparticules.
Durant cette période, le dispositif d'évacuation de fluide (5) doit évacuer environ 1,2 m3 de gaz afin de maintenir la pression dans le réacteur. Si le filtre à particule a 0,7 m de diamètre, la vitesse radiale du gaz qui le traverse est inférieure à 1 cm/sec, ce qui est insuffisant pour entraîner les microparticules repoussées par une force centrifuge de 1000 fois la pesanteur.
Si la forme et les dimensions des aubes (39), des ailettes (14) et des ouvertures de refoulement (27) permettent une circulation du gaz et des microparticules, par exemple de 80 1/s, le flux passant entre les guides (131) est de 100 1/s, nécessitant une vitesse longitudinale moyenne d'environ 0,5 m/s si l'épaisseur du passage le long des guides est de 5 cm.
Durant une deuxième période l'alimentation de microparticules est remplacée par une alimentation de 1,2 mVmin d'un gaz injecté à une vitesse d'environ 300 m/s au travers d'un injecteur de 9 mm de diamètre, permettant de désagréger et d'alimenter dans la chambre annulaire fixe, au travers du tube (125), par exemple 1,2 litres de nano particules par minute, durant la période nécessaire pour alimenter la quantité désirée de nano particules, par exemple en une minute. Durant cette période les nano particules peuvent se fixer, de manière relativement uniforme, sur les sites actifs des microparticules qui circulent en tournant de manière turbulente entre la chambre principale et la chambre rotative et parcourent en moyenne 4 révolutions autour de la paroi circulaire rotative (8).
Durant cette période le dispositif d'évacuation de fluide (5) évacue les 1,2 m3 de gaz alimentés par le tube (125) sans entraîner les nano particules qui se sont fixées sur les microparticules, ni les microparticules en raison de la force centrifuge très élevée.
Durant une troisième période, les deux alimentations sont arrêtées et les microparticules, imprégnées ou enrobées par les nano particules, sont évacuées par le tube (84), qui peut être localisé du côté de la roue à ailettes si le procédé fonctionne en discontinu. Durant cette période du gaz doit être alimenté par le dispositif d'évacuation de fluide (5) inversé au travers du filtre (138) qui peut ainsi être débarrassé des microparticules qu'il aurait arrêtées. Ces chiffres ne sont que des ordres de grandeur et ce procédé d'imprégnation de microparticules par des nano particules peut fonctionner en continu. Toutefois dans ce cas il est préférable d'utiliser un schéma à double chambre principale, par exemple semblable au schéma de la figure 17, afin d'allonger le parcours des microparticules pour améliorer l'homogénéité de leur imprégnation.
Dans ce cas, les microparticules peuvent être alimentées dans la chambre rotative (103) par un tube traversant la paroi latérale fixe (25.1 ) en face de l'ouverture d'entrée (10) et être évacuées par le tube (84) après avoir circulé successivement dans les chambres principales (1.3) et (1.4). Le dispositif d'alimentation de fluide (54) peut être remplacé par des dispositifs d'alimentation de nano particules par des tubes (125) comme décrits dans la figure
13.
La forme et les dimensions des chambres rotatives et principales et des tubes centraux fixes d'évacuation peuvent être adaptées aux besoins spécifiques de cette application.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif d'évacuation d'un ou plusieurs fluides (5), gazeux ou liquides, alimentés dans une chambre principale ( 1 ) contenant des particules solides fluidifiées par le ou les dits fluides, caractérisé en ce qu'il comprend:
- une chambre rotative (100), qui est délimitée par une paroi circulaire rotative (8), entourant et pouvant tourner autour d'un axe de rotation ( 105), disposée à l'intérieur de la chambre principale ( 1 );
- un dispositif de rotation permettant de faire tourner la dite paroi circulaire rotative (8);
- une ou des ouvertures d'entrée (10) le long de la dite paroi circulaire rotative (8) ou des côtés latéraux de la dite chambre rotative ( 100), permettant au dit ou dits fluides (9) de pénétrer à l'intérieur de la dite chambre rotative (100);
- des aubes ou guides le long de la dite paroi circulaire rotative permettant de faire tourner le ou les dits fluides qui pénètrent ou ont pénétré dans la dite chambre rotative et les particules solides entraînées par le ou les dits fluides;
- au moins une ouverture centrale de sortie (115) autour du dit axe de rotation (105) permettant d'évacuer de la dite chambre rotative (100) le ou les dits fluides (29) qui sont entrés par les dites ouvertures d'entrée (10) dans la dite chambre rotative (100);
- au moins un tube central fixe d'évacuation (6) dont l'extrémité entoure le dit axe de rotation (105) et dont l'ouverture d'évacuation (110) communique avec la dite ouverture centrale de sortie ( 115) de la dite chambre rotative
(100);
- au moins une roue (13) à ailettes (14), fixée autour et à l'extérieur de la dite paroi circulaire rotative (8);
- une ou des ouvertures de refoulement (27) le long de la dite paroi circulaire rotative (8) permettant au fluide et aux particules solides (15) longeant la dite paroi circulaire rotative (8) à l'intérieur de la dite chambre rotative (100) de pénétrer dans l'espace situé entre les dites ailettes (14) et d'être refoulés dans la dite chambre principale (1) par la force centrifuge.
2 - Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la dite chambre rotative (100) comprend:
- au moins une paroi rotative de séparation (130) la divisant en deux parties ou chambres (101) et (102) communiquant entre elles par un ou plusieurs passages disposés le long de la dite paroi circulaire rotative (8);
- au moins une roue intérieure (113) à aubes (114) à l'intérieur de la dite chambre rotative, communiquant avec les dits un ou plusieurs passages et comprenant un disque annulaire ou roue intérieure (113) dont le bord extérieur est fixé le long de la surface intérieure de la dite paroi circulaire rotative (8) et dont les dites aubes (114) sont fixées entre la dite paroi rotative de séparation (130) et le dit disque annulaire ou roue intérieure (113).
3 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une ou des dites ouvertures d'entrée (10) situées d'un côté de la dite chambre rotative (100) et une dite roue (13) à ailettes (14) située de l'autre côté.
4 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une ou des dites ouvertures d'entrée (10) situées de chaque côté de la dite chambre rotative (100) et une dite roue (13) à ailettes (14) située entre les dits côtés.
5 - Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une ou des dites ouvertures d'entrée (10) situées le long de la partie médiane de la dite paroi circulaire rotative (8)) et une dite roue (13) à ailettes (14) située de chaque côté de la dite chambre rotative (100).
6 - Dispositif suivant l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1 ) est délimitée par une paroi circulaire fixe (24) entourant la dite chambre rotative (100) et en ce que la dite chambre principale ( 1 ) et la dite chambre rotative ( 100) sont divisées en au moins deux parties, respectivement les parties ou chambres (1.3) et (1.4), et (103) et (104), séparées par un disque rotatif de séparation (11.1) dont le bord extérieur est plus grand que la dite paroi circulaire rotative (8) et plus petit que la dite paroi circulaire fixe (24) de la dite chambre principale.
7 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une ouverture centrale de sortie (115) située du ou des côtés de la dite ou des dites roues (13) à ailettes (14).
8 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend une ouverture centrale de sortie (115) située du ou des côtés des ouvertures d'entrée (10),
9 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce qu'au moins un des deux côtés latéraux de la dite chambre rotative (100) n'étant pas fermé par une paroi latérale rotative (11) ou (26) est ouvert.
10 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comprend un dit tube central fixe d'évacuation (6) dont l'extrémité pénètre dans la dite chambre rotative (100) au travers d'une dite ouverture centrale de sortie (115).
11 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend une dite ouverture centrale de sortie (115) entourée d'un tube central rotatif de sortie (90) fixé à la dite paroi circulaire rotative (8) et dont une extrémité entoure ou est entourée par un dit tube central fixe d'évacuation (6).
12 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 11, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1) comprend un dispositif d'alimentation de particules solides (2) et un dispositif d'évacuation de particules solides (4).
13 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 12, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1) comprend une paroi latérale fixe (25) traversée par un dit tube central fixe d'évacuation (6) et parallèle et à proximité d'une dite roue (13) à ailettes (14).
14 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 13, caractérisé en ce que la ou les dites ouvertures d'entrée (10) sont délimitées ou entourées par des aubes (39) entre lesquelles le ou les dits fluides (9) pénétrant dans la dite chambre rotative ( 100) peuvent passer.
15 - Dispositif suivant la revendication 14, caractérisé en ce que le diamètre du cylindre circonscrit aux dites aubes (39) est inférieur à 75% du diamètre du cylindre circonscrit aux dites ailettes (14).
16 - Dispositif suivant la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que l'inclinaison (43) de la partie extérieure des dites aubes (39) est inférieure à 45° à leur extrémité extérieure.
17 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 14 à 16 caractérisé en ce que les ouvertures d'entrée (44) entre les dites aubes (39) sont orientées dans le sens opposé au sens de rotation (22) de la dite paroi circulaire rotative (8).
18 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 17, caractérisé en ce que la dite chambre rotative (100) est évasée et/ou bombée, sa ou ses plus grandes sections étant du ou des côtés de la ou des dites roues (13) à ailettes (14). 19 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 18, caractérisé en ce que la dite paroi circulaire rotative (8) est ondulée et forme des chenaux longitudinaux.
20- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 19, caractérisé en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est relié à un compresseur ou une pompe rotative (65) ou (62) qui peut aspirer le fluide qui est évacué par un dit tube central fixe d'évacuation (6) ou comprimer un fluide (3) qui est alimenté dans la dite chambre principale (1).
21- Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 20, caractérisé en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est relié à une turbine rotative (65) qui peut être actionnée par le fluide (64) qui est évacué par un dit tube central fixe d'évacuation (6).
22 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 21, caractérisé en ce qu'un dit tube central fixe d'évacuation (6) est divisé en deux sections (6.1) et (6.2) séparées par une chambre annulaire (35) reliée à un dispositif permettant d'évacuer les particules solides (36) accumulées le long de la paroi latérale de la dite chambre annulaire (35) par la force centrifuge.
23 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 22, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1) est circulaire, la dite roue à ailettes (14) étant parallèle et disposée à proximité d'un des côtés latéraux de la dite chambre principale circulaire (1) et l'extrémité opposée de la dite chambre rotative (100) étant fermée par un disque (11), plus grand que la dite chambre rotative (100), parallèle et proche de la paroi latérale opposée de la dite chambre principale (1), et en ce qu'il comprend un dispositif (89) permettant d'alimenter un fluide dans l'espace situé entre ce dit disque ( 11 ) et la dite paroi latérale opposée.
24 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 23, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1) est circulaire et en ce que sa paroi circulaire comprend une paroi poreuse ou percée de nombreux trous ou fentes (54) par où est injecté un fluide dans une direction principalement radiale.
25 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 24, caractérisé en ce que la dite chambre principale ( 1 ) est circulaire et en ce que sa paroi circulaire comprend une paroi poreuse ou percée de nombreux trous ou fentes (54) par où est injecté un fluide dans une direction au moins partiellement longitudinale et/ou tangentielle.
26 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 25, caractérisé en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est creux et un dispositif permettant d'alimenter un fluide (58) dans la dite chambre rotative (100) au travers du dit arbre de transmission (12).
27 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 26, caractérisé en ce que la dite chambre rotative (100) comprend des parois doubles ou creuses et en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est creux et un dispositif permettant d'alimenter ou de faire circuler un fluide (58) par le dit arbre de transmission ( 12 ) au travers des dites parois doubles ou creuses.
28 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 27, caractérisé en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est creux et un dispositif permettant d'alimenter des particules solides (88) dans la dite chambre rotative (100) au travers du dit arbre de transmission (12). 29 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 28, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif d'alimentation de particules solides et/ou de fluide (128) au travers d'un ou plusieurs tube fixe (127) dont la sortie est située en face de dites ouvertures d'entrée (10) ou d'un dit côté latéral ouvert de la dite chambre rotative (100) permettant d'alimenter les dites particules solides directement dans la dite chambre rotative (100) au travers des dites ouvertures d'entrée (10) ou du dit côté latéral ouvert.
30 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 29, caractérisé en ce que le ou les dits fluides (9) sont à l'état gazeux et en ce que le dit dispositif de rotation comprend un arbre de transmission (12) qui est creux et un dispositif permettant de pulvériser des gouttelettes (88) d'un liquide dans la dite chambre rotative (100) au travers du dit arbre de transmission (12).
31 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 30, caractérisé en ce que le ou les dits fluides (9) sont à l'état gazeux et en ce qu'il comprend un dispositif de pulvérisation de gouttelettes (128) d'un liquide au travers d'un tube fixe (127) dont la sortie est située en face des dites ouvertures d'entrée (10) ou d'un dit côté latéral ouvert de la dite chambre rotative (100) permettant de pulvériser les dites gouttelettes du dit liquide directement dans la dite chambre rotative (100) au travers des dites ouvertures d'entrée (10) ou du dit côté latéral ouvert.
32 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 30 à 31, caractérisé en ce que la dite chambre rotative (100) comprend au moins une paroi rotative de séparation (130) la séparant en au moins deux chambres, une chambre rotative de réaction (102) où se trouvent une ou des dites entrées (10) et où sont alimentées les dites particules solides ou gouttelettes (88) et/ou (128) et une chambre rotative de séparation (101) où se trouvent une ou des dites ouvertures de refoulement (27) et une dite ouverture d'évacuation centrale (115), les deux chambres étant reliées par un ou des passages entre la dite paroi rotative de séparation ( 130) et la dite paroi circulaire rotative (8).
33 - Dispositif suivant la revendication 32, caractérisé en ce que le ou les dits passages comprennent des guides (131) qui sont orientées dans la direction qui permet d'augmenter la vitesse de rotation du fluide et des particules solides passant de la dite chambre rotative de réaction (102) à la dite chambre rotative de séparation (101).
34 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 33, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif permettant de recycler le fluide évacué par au moins un des dits tubes centraux fixes d'évacuation (6) dans la dite chambre principale ( 1 ).
35 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 34, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif permettant de recycler dans la dite chambre principale (1) au moins une partie des particules solides (4) ou (36) évacuées par un dispositif d'évacuation des dites particules solides.
36 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 35, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (125) permettant d'alimenter à l'aide d'un jet de fluide des nano particules solides ou des microgouttelettes d'un liquide contenant des nano particules solides dans la chambre principale (1)
37 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 36, caractérisé en ce qu'au moins une des dites roues (13) à ailettes (14) comprend des tubes rotatifs dont une extrémité est fixée autour et à l'extérieur de la dite paroi circulaire rotative (8), autour des dites ouvertures de refoulement (29) et dont l'autre extrémité est à l'intérieur de la dite chambre principale (1); les espaces à l'intérieur des dits tubes rotatifs constituant des passages permettant au fluide et aux particules solides longeant la dite paroi circulaire rotative (8) à l'intérieur de la dite chambre rotative (100) d'être refoulés vers la dite chambre principale (1) par la force centrifuge.
38 - Dispositif suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 37, caractérisé en ce que la dite chambre principale (1) est un réacteur (1.1) à lit fluidifié classique, le dit tube central fixe d'évacuation (6) étant le tube de sortie du fluide alimenté dans le dit réacteur (1.1), et la dite chambre rotative (100) et la dite roue (13) à ailettes (14) étant disposées à proximité de la paroi supérieure du dit réacteur (1.1).
39 - Dispositif suivant la revendication 38, caractérisé en ce que la partie supérieure du dit réacteur (1.1) est plus large et comprend une paroi latérale poreuse ou percée de nombreux trous ou fentes (54) par où un fluide peut être injecté.
40 - Dispositif suivant la revendication 39, caractérisé en ce que au moins une partie de la dite paroi latérale poreuse ou percée de nombreux trous ou fentes (54) permet d'injecter un fluide dans une direction dont la composante principale est dirigée vers le bas.
41 - Procédé de polymérisation catalytique, de combustion, de gazéification, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluide à l'aide de particules catalytiques solides en suspension dans le dit fluide, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à évacuer le dit fluide au travers d'une dite chambre rotative (100) suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 40.
42 - Procédé de polymérisation catalytique, de combustion, de gazéification, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluide à l'aide de particules catalytiques solides en suspension dans le dit fluide, suivant la revendication 41 caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à recycler au moins une partie du fluide évacué par un dit tube central fixe d'évacuation (6).
43 - Procédé de polymérisation catalytique, de combustion, de gazéification, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluide à l'aide de particules catalytiques solides en suspension dans le dit fluide, suivant la revendication 41 ou 42, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape qui consiste à recycler au moins une partie des particules solides évacuées (4) ou (36) par un dispositif d'évacuation des dites particules solides.
45 - Procédé de polymérisation catalytique, de combustion, de gazéification, de séchage, d'imprégnation, d'enrobage ou d'autres traitements de particules solides en suspension dans un fluide ou de craquage, de déshydrogénation ou d'autres transformations catalytiques de fluide à l'aide de particules catalytiques solides en suspension dans le dit fluide, suivant l'une des revendications 38 à 40, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à alimenter un fluide au travers d'un Ut de particules solides fluidifiées classique et à l'évacuer au travers d'une dite chambre rotative (100) située au-dessus du dit lit fluidifié.
46 - Procédé d'imprégnation ou d'enrobage de microparticules par des nano particules suivant l'une quelconque des revendications de 1 à 37 caractérisé en ce qu'il comprend les étapes qui consistent à faire circuler les dites micro particules le long de la dite paroi circulaire rotative (8) et à l'intérieur d'une dite chambre principale (1) et à alimenter les dites nano particules à l'intérieur de la dite chambre principale (1 ).
47 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 40 dans un procédé de 5 polymérisation.
48 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 40 dans un procédé de gazéification ou de combustion.
10 49 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 40 dans un procédé d'enrobage ou d'imprégnation de particules solides.
50 - Utilisation du dispositif décrit dans l'une quelconque des revendications de 1 à 40 dans un procédé de transformation catalytique d'un fluide.
15
EP07815679A 2006-07-25 2007-07-24 Dispositif d'évacuation d'un fluide au travers d'une chambre rotative avec circulation intérieure et refoulement centrifuge de particules solides fluidifiées et procédés utilisant ce dispositif Withdrawn EP2049264A1 (fr)

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