FR2458311A1 - Installation de distribution de liquide pour colonne d'echange de matiere - Google Patents

Abstract

INSTALLATION DE DISTRIBUTION DE LIQUIDE POUR COLONNE D'ECHANGE DE MATIERE. DISTRIBUTEUR DE FLUIDE DESTINE A ETRE INCORPORE DANS DES COLONNES D'ECHANGE DE MATIERE, COMPRENANT UN SYSTEME DE RIGOLES, AYANT UN ELEMENT DISTRIBUTEUR PRINCIPAL HORIZONTAL ET DES RIGOLES DE DISTRIBUTION DISPOSEES TRANSVERSALEMENT AUDIT ELEMENT, ET PRESENTANT DES ORIFICES POUR L'ECOULEMENT DU LIQUIDE A DISTRIBUER, CARACTERISE EN CE QU'IL EST EN VERRE; EN CE QUE L'ELEMENT DISTRIBUTEUR PRINCIPAL EST UN TUBE 1; EN CE QUE LES RIGOLES DE DISTRIBUTION 2 SONT SITUEES SUR LEDIT TUBE 1, EN CE QUE LES ORIFICES 3 SONT DISPOSEES PAR PAIRES L'UN EN FACE DE L'AUTRE SUR LES PAROIS LATERALES DESDITES RIGOLES DE DISTRIBUTION 2; ET EN CE QUE DES ELEMENTS D'EGOUTTEMENT 4 SONT SUSPENDUS DANS LESDITS ORIFICES 3, DE MANIERE A CE QUE LE FLUIDE QUI SORT DE CHAQUE PAIRE D'ORIFICES 3 S'ECOULE SOUS LA FORME D'UN SEUL ECOULEMENT VERTICAL DE FLUIDE. APPLICATIONS POUR DISTRIBUTION DE LIQUIDE POUR COLONNES D'ECHANGE DE MATIERE.

Description

La présente invention concerne un disposi-

tif de distribution de liquide pour les colonnes d'échan-

ge de matière.

Les installations de distribution ont la fonction de diviser un courant cohérent de fluide en un nombre aussi grand que possible de courants partiaux, de

sorte qu'on puisse obtenir pour toutes les surfaces élé-

mentaires de la section de colonne à arroser une charge de liquide uniforme (unité: m 3/m2/s) ou qui varie entre des limites admissibles. En même temps ces installations de distribution doivent êtreconçues de manière à ce qu'elles ne bloquent pas la voie du courant ascendant de vapeur ou

de gaz.

Il existe à ce jour essentiellement trois

principes d'action selon lesquels une distribution de li-

quide peut être réalisée conformément à ce qui est men-

tionné ci-dessus.

Distribution en nuée de gouttes par une

buse de pulvérisation.

Ce principe ne conduit à des résultats satis-

faisants que lorsqu'on dispose d'une certaine pression pré-

alable (environ 1 bar).

Exemple: une buse.

Ecoulement de trop plein par dessus un déermoi-r Le courant de fluide à distribuer est amené à un plateau ou à un système de rigoles dont les parois sont munies sur leurs bords, de plusieurs entailles de forme quelconque, par lesquelles le fluide s'écoule sous

la forme de trop-plein.

Exemple: distributeur à déverseurs.

Ecoulement par un orifice.

Le courant de fluide à distribuer est

amené à un plateau, à un système de rigoles ou à une tu-

bulure, comportant chacun, sur une face inférieure, une série d'orifices par lesquels le liquide s'écoule en vertu

de la pression hydrostatique.

Exemple: distributeur à tubulures douche annulaire Ces principes connus présentent de graves inconvénients. - Le premier principe, par nuée de gouttes, ne peut être utilisé avec une amenée naturelle dans la colonne

(par exemple pour redistribution).

- Le principe de "l'écoulement par dessus un déversoir" présente l'inconvénient de ne pouvoir fonctionner

avec une précision suffisante (écart des débits volumétri-

ques partiaux par rapport au débit volumétrique moyen

d'environ 30 %) que pour des débits volumétriques impor-

tants, et que la précision est limitée par le principe même.

On a ainsi, pour une entaille rectangulaire, respectivement triangulaire, les relations suivantes V oJ h. = hl5 respectivement V '' h2. h = h2'5 o h est la hauteur de

trop plein et v le débit volumétrique.

Ainsi, une variation de la hauteur de trop plein du liquide h de + 20 %.a pour effet d'entraîner une variation du débit volumétrique partiel d'environ 30 % dans

le premier cas et d'environ 50 % dans le deuxième cas.

Le maintien de la constance des débits volu-

métriques partiaux est rendu encore plus difficile du fait

que les valeurs absolues des hauteurs de trop-plein de liqui-

de sont très faibles (2 à 6 mm) et, de ce fait, même une variation admissible de 30 % de V impose des tolérances

sévères pour la construction précise du système distributeur.

Les plateaux de distribution usuels fonctionnent sur le principe du déversoir. Leurscoûtsde fabrication sont

élevés en raison de la précision de fabrication exigée.

Dans le cas o le plateau de distribution est constitué d'un disque avec déversoirs, la section de vapeur libre ne dépasse pas 50 %, et est encore plus réduite, lorsque

l'on exige que la section de la colonne soit alimentée jus-

qu'au bord par le liquide.

Le principe d'écoulement par orifices présente certes une précision sensiblement plus élevée (V^- h ') et convient également pour des débits plus faibles, mais il présente aussi des inconvénients déterminants: Les trous de faible dimension nécessaires pour les faibles débits de fluide se bouchent dans le cas de

traitement de milieux pollués.

L'uniformité des débits volumétriques par-

tiaux, par exemple dans le cas d'un dispositif à tubulu-

res, n'est pas optimale, car les pressions statiques aux orifices d'écoulement ont des valeurs différentes en

fonction de la vitesse locale d'écoulement (Equation d'éner-

gie de Bornoulli).

Exemple: distributeur à tubulures.

Lorsqu'on choisit par contre, des sections de

tubulures plus grandes, pour obtenir des vitesses d'écoule-

ment plus réduites et de ce fait des différences plus fai-

bles entre les pressions hydrostatiques aux différents ori-

fices, le danger d'accumulation des salissures augmente

parce que la vitesse d'écoulement diminue.

Il existe également des distributeurs de fluide constitués d'un disque et de petits déversoirs d'o le fluide s'écoule en étant séparé du courant de vapeur

pour lequel sont prévus des tubes plus gros. Ces distribu-

teurs n'ont, comme mentionné ci-dessus, qu'une section li-

bre de vapeur inférieure ou égale à 50 %.

La présente invention a pour objet d'éliminer les inconvénients des systèmes de distribution connus, et

de réaliser une installation de distribution, qui distri-

bue le liquide de manière uniforme sur la surface de contact

de la colonne d'échange, et qui présente les avantages sui-

vants: - charge de fluide minimale, c'est-à-dire un fonctionnement sûr, même pour les pressions hydrostatiques les plus faibles:

- distribution de fluide jusqu'au bord de gar-

nissage (nécessaire dans le cas o un garnissage est dispo-

sé dans la colonne); - section libre de vapeur plus importante; insensibilité à l'égard des écarts de position - insensibilité à l'égard des salissures - plage de travail (V max) plus importante; (V min) fabrication économique; - possibilité d'adaptation économique, aux cas

d'utilisation et aux problèmes à résoudre les plus fréquents.

Selon l'invention ceci est assuré par un distri--

buteur de fluide destiné à être incorporé dans des colonnes d'échange de matière, comprenant un système de rigoles, ayant un élément distributeur principal, horizontal et des rigoles de distribution disposées transversalement audit

élément, et présentant des orifices pour l'écoulement du li-

quide à distribuer, qui se caractérisé en ce qu'il est en verre; en ce que l'élément distributeur principal est un tube; en ce que les rigoles de distribution sont situées sur ledit tube; en ce que les orifices sont disposés par

paires, l'un en face l'autre sur les parois latérales des-

dites rigoles de distribution; et en ce que des éléments

d'égouttement sont suspendus dans lesdits orifices, de ma-

nière à ce que le fluide qui sort de chaque paire d'orifices s'écoule sous la forme d'un seul écoulement vertical de fluide. Sur les figures annexées on a représenté à titre d'exemple, une forme de réalisation de l'installation selon

l'invention.

La figure l est une vue latérale de cette forme

de réalisation du distributeur de liquide.

La figure 2 est une vue de dessus du distributeur

de la figure 1.

La figure 3 est une coupe verticale par une rigole,

avec un élément d'égouttement suspendu (boucle de fil métalli-

que dans cet exemple).

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Le distributeur est constitué d'un certain nom-

bre de rigoles parallèles (2) qui sont reliées entre elles, à leur partie inférieure, par un tube transversal (1), de

sorte que les niveaux de liquide dans les différentes ri-

goles (2) puissent s'établir selon le principe des vases communicants. Ledit tube transversal (1) est alimenté en un

point quelconque, par le courant de fluide à distribuer.

Les rigoles (2) présentent, sur leurs côtés, et à des intervalles arbitraires, des orifices (3) en regard les uns des autres, qui sont tous situés à la même distance

par rapport au bord supérieur de la rigole (2). Le dis-

tributeur décrit ici est réalisé de manière à ce que tous les bords supérieurs des rigoles (2), par conséquent tous les orifices (3) se trouvent à la même hauteur. Dans les paires d'orifices (3) sont suspendues des boucles de fil

métallique (4), dont l'effet est que la section d'écoule-

ment est diminuée, et que les deux courants partiaux se

réunissent par l'effet de la tension superficielle du flui-

de qui sort desdits orifices, et s'égouttent ou s'écoulent

du fil (4) au-dessus de la rigole (2).

L'élément d'égouttement que constitue la boucle de fil torsadé (4) présente deux extrémités libres, en forme de crochets qui sont chacune suspendue dans l'un des orifices (3) d'une paire d'orifices en regard l'un de l'autre dans la rigole (2) correspondante. Au lieu d'un fil métallique torsadé, on peut utiliser une mince bande métallique pour

constituer l'élément d'égouttement.

Par contre dans le cas o les débits de fluide

sont plus importants, le fluide s'écoule en deux jets li-

bres et l'uniformité d'arrosage est augmentée (la surface

par débit volumétrique partiel est diminuée de moitié).

Par le dimensionnement approprié de la section d'écoulement et de la hauteur des rigoles, on peut obtenir à volonté la plage de travail désirée pour l'installation de distribution. La plage de travail de l'installation

de distribution peut être également élargie en échelon-

nant la hauteur des orifices d'écoulement, de sorte que les

orifices entrent en fonction successivement.

A la partie inférieure du tube transversal sont prévus plusieurs perçages à bord rabattu vers l'extérieur (5) par lesquels peuvent être évacuées les particules fines du

garnissage de la colonne, qui ont pénétré dans le tube trans-

versal (lorsque l'installation est utilisée pour la redistri-

bution).

Le nombre de rigoles, ainsi que celui des orifi-

ces est arbitraire. Les dimensions des rigoles et les distan-

ces entre elles peuvent être adaptées dans chaque cas aux

conditions données.

Les éléments d'égouttement sont réalisés de pré-

férence en matériau résistant aux agents chimiques.

Claims (5)

R E V E N D I C A T I O N S

1.- Distributeur de fluide destiné à être incor-

poré dans des colonnes d'échange de matières, comprenant un système de rigoles, ayant un élément distributeur principal horizontal et des rigoles de distribution disposées transver- salement audit élément, et présentant des orifices pour l'écoulement du liquide à distribuer, caractérisé en ce qu'il est en verre; en ce que l'élément distributeur principal est un tube (1); en ce que les rigoles de distribution (2) sont situées sur ledit tube (1), en ce que les orifices (3) sont disposées par paires l'un en face de l'autre sur les parois latérales desdites rigoles de distribution M2); et en ce que des éléments d'égouttement (4) sont suspendus dans lesdits orifices (3), de manière à ce que le fluide qui sort de chaque paire d'orifices (3) s'écoule sous la forme d'un

seul écoulement vertical de fluide.

2.- Distributeur de fluide selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément d'égouttement (4) est une boucle de fil torsadé ayant deux extrémités libres, en forme

de crochets, qui sont suspendues chacune dans l'un des ori-

fices (3) d'une paire d'orifices.

3.- Distributeur de fluide selon la revendica-

tion 2, caractérisé en ce que la boucle (4) est constituée

d'un fil métallique.

4.- Distributeur de fluide selon la revendica-

tion 1, caractérisé en ce que l'élément d'égouttement (4),

est constitué d'une bande métallique mince.

5.- Distributeur de fluide selon l'une quelconque

des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que lesdits ori-

fices (3) sont disposés à des hauteurs différentes.