FR2670394A1 - Colonne de distillation a garnissage, et distributeur combine pour une telle colonne. - Google Patents

Colonne de distillation a garnissage, et distributeur combine pour une telle colonne. Download PDF

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Abstract

Dans cette colonne, des entrées/sorties de fluide (5,11) sont prévues en regard de viroles auxiliaires (43,46) entourant des tronçons de distillation (41,42) à garnissage qui prennent en sandwich un distributeur combiné (19A). Application aux installations de distillation d'air.

Description

La présente invention est relative aux colonnes de distillation, du type comprenant deux tron çons de distillation à garnissage et, entre ces deux tronçons, un dispositif assurant le collectage des fluides issus de chaque tronçon et leur redistribution dans l'autre tronçon, le supportage du tronçon supérieur et le contre-supportage du tronçon inférieur.
Elle s'applique en particulier, quoique non exclusivement, aux colonnes de distillation à garnissage organisé tel qu'un garnissage ondulé-croisé.
Les colonnes de distillation à garnissage comprennent des tronçons de distillation entre lesquels sont prévues des entrées/sorties de fluides.
Pour permettre la répartition des fluides sur toute la section des tronçons, ces entrées/sorties s'effectuent habituellement dans un espace libre ménagé entre les tronçons adjacents, le dispositif précité étant divisé en deux parties séparées verticalement l'une de l'autre.
Dans certaines colonnes, notamment les colonnes basse pression des installations de distillation d'air à double colonne, les entrées/sorties de gaz sont très nombreuses, et elles demandent donc une hauteur considérable non disponible pour la distillation. Ceci accroit le coût des colonnes, d'autant plus, dans le cas des colonnes cryogéniques, du fait des matériaux utilisés et de la répercussion sur les enveloppes calorifuges.
L'invention a pour but de permettre de réduire la hauteur des colonnes de distillation pour une hauteur effective de distillation donnée.
A cet effet, l'invention a pour objet une colonne de distillation du type précité, caractérisée en ce que ledit dispositif est un distributeur combiné pris en sandwich entre les deux tronçons, et en ce que l'un au moins des deux tronçons est entouré d'une virole auxiliaire autour de laquelle est délimité un espace annulaire dans lequel débouchent des moyens d'entrée/sortie de fluide.
Suivant d'autres caractéristiques
- un étranglement annulaire est prévu autour de la virole auxiliaire, au-dessus d'une entrée de gaz et/ou au-dessous d'une sortie de gaz;
- l'étranglement, disposé sous une sortie de gaz, comporte un rebord et une série d'orifices, une entrée de liquide débouchant juste au-dessus de cet étranglement;
- l'espace annulaire est obturé à une hauteur intermédiaire de la virole auxiliaire par un organe d'étanchéité, une entrée/sortie de liquide débouchant juste au-dessus de cet organe;
- un espace vertical de répartition de gaz dans lequel sont disposées des entretoises est ménagé entre le tronçon de distillation inférieur et le distributeur;;
- le distributeur combiné comprend une série d'éléments profilés parallèles adjacents définissant des espaces alternés de gaz et de liquide, chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale munie d'une rangée de trous et des ailes sensiblement verticales comportant chacune une partie terminale s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir un des espaces de gaz, une rangée d'ouvertures étant formée dans la partie supérieure de l'aile, les éléments profilés étant fixés par les extrémités de leurs fonds à une couronne périphérique délimitant un canal périphérique qui communique avec tous les espaces de liquide;;
- le distributeur combiné comprend
un étage inférieur de grand diamètre comprenant une couronne extérieure portant une série de profilés en U parallèles à fond perforé;
un étage supérieur qui comprend une série d'éléments profilés parallèles adjacents définissant des espaces alternés de gaz et de liquide, chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi in férieure horizontale et des ailes sensiblement verticales comportant chacune une partie terminale s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir l'un des espaces de gaz, une rangée d'ouvertures étant formée dans la partie supérieure de l'aile, et une couronne secondaire disposée autour de cet étage supérieur, la virole du tronçon supérieur étant prolongée vers le bas et s'emboîtant à l'intérieur de cette couronne secondaire, l'espace entourant cette virole communiquant librement avec l'espace situé sous le distributeur; et
des moyens pour faire descendre le liquide desdits espaces de liquide dans les profilés en U;
- le distributeur comprend des moyens d'homogénéisation pour ramener le liquide descendant de la région de la virole du tronçon supérieur jusqu a une région intermédiaire de la partie inférieure du distributeur;
- les moyens d'homogénéisation comprennent des tubes de descente verticaux, ou des plaquettes inclinées, ou des tubes en U perforés dans leur région médiane.
L'invention a également pour objet un distributeur combiné pour colonne de distillation à garnissage, destiné à être pris en sandwich entre deux tronçons de distillation, ce distributeur étant tel que défini ci-dessus.
Des exemples de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits en regard des dessins annexés, sur lesquels
- la Figure 1 représente schématiquement la constitution générale d'une double colonne de distillation d'air;
- la Figure 2 représente en perspective, avec arrachement partiel, un distributeur de fluides utilisé dans une colonne basse pression conforme à l'invention;
- la Figure 3 est une vue partielle de dessus du distributeur de la Figure 2;
- la Figure 4 en est une coupe transversale partielle en élévation, prise suivant la ligne IV-IV de la Figure 3;
- la Figure 5 représente schématiquement en coupe longitudinale une partie de la colonne basse pression équipée de tels distributeurs;
- les Figures 6 et 7 sont des vues analogues de deux autres parties de cette colonne basse pression;
- la Figure 8 représente une variante de l'objet de la Figure 7;;
- les Figures 9 et 10 illustrent un mode de fonctionnement d'une partie d'une colonne suivant l'invention;
- la Figure 11 est une vue en perspective d'une variante du distributeur des Figures 2 à 4;
- la Figure 12 est une vue du distributeur de la Figure 11 prise en coupe transversale suivant la ligne XII-XII de cette Figure 11;
- les Figures 13 et 14 sont des vues partielles prises respectivement en coupe suivant les lignes XIII-XIII et XIV-XIV de la Figure 12;
- la Figure 15 est une vue analogue à la
Figure 11 d'une autre variante de distributeur;
- la Figure 16 est une vue du distributeur de la Figure 15 prise en coupe transversale suivant la ligne XVI-XVI de cette Figure 15;
- les Figures 17 et 18 sont des vues partielles prises respectivement en coupe suivant les lignes XVII-XVII et XVIII-XVII de la Figure 16; et
- les Figures 19 et 20 sont des vues analogues aux Figures 17 et 18, respectivement, d'une modification.
La double colonne de distillation d'air représentée à la Figure 1 est constituée d'une colonne moyenne pression 1, fonctionnant typiquement sous environ 6 bars absolus, surmontée d'une colonne basse pression 2 fonctionnant typiquement légèrement audessus de la pression atmosphérique. Un condenseurvaporiseur 3 met en relation d'échange thermique la vapeur de tête de la colonne 1, constituée d'azote à peu près pur, et le liquide de cuve de la colonne 2, constitué d'oxygène à peu près pur.
Cette double colonne est du type à "minaret" pour la production d'azote basse pression, et à troncon de séparation krypton-xénon au bas de la colonne basse pression, et elle est destinée à être couplée à une colonne de production d'argon impur (non représentée).
L'illustration de la Figure 1 est très schématique et n'a pour but que de montrer que la double colonne, et en particulier la colonne basse pression 2, comporte de nombreuses entrées/sorties de gaz.
Ainsi, la colonne 1 comporte à sa base une entrée 4 d'air à traiter, et la colonne 2 comporte, de bas en haut
- une sortie 5 d'oxygène gazeux de production;
- une sortie 6 de gaz ARG envoyé à la colonne de production d'argon impur;
- une entrée 7 de liquide riche vaporisé LRV en provenance du condenseur de tête de la colonne de production d'argon impur;
- une entrée 8 d'air d'insufflation en provenance d'une turbine de maintien en froid (non représentée);
- une sortie 9 de gaz résiduaire W, constitué d'azote impur; et
- une sortie 10 d'azote pur de production, au sommet de la colonne 2.
On voit donc qu'une colonne basse pression de ce type doit comporter dans sa partie courante quatre entrées/sorties de gaz, et elle doit de plus comporter six entrées/sorties de liquide, à savoir, de bas en haut
- une sortie 11 d'oxygène liquide de production;
- une entrée 12 de liquide ARL provenant de la cuve de la colonne de production d'argon impur;
- une entrée 13 de liquide riche LR (air enrichi en oxygène) provenant de la cuve de la colonne 1;
- une entrée 14 de liquide pauvre inférieur LP1 (azote impur) provenant d'un point intermédiaire de la colonne 1; et
- une entrée 15 de liquide pauvre supérieur
LP2 (azote à peu près pur) provenant de la tête de la colonne 1.
Quant à la colonne moyenne pression 1, elle doit comporter une sortie 16 de liquide pauvre inférieur et une sortie 17 de liquide pauvre supérieur, et également, à sa base, une sortie 18 de liquide riche.
Pour permettre aux colonnes 1 et 2 d'incorporer toutes ces entrées/sorties de gaz ou de liquide sous une hauteur minimale, on donne à ces colonnes une constitution dont quelques exemples vont être décrits ci-dessous en relation avec la colonne basse pression 2.
Chaque tronçon de distillation est formé d'un bloc ou pack de garnissage ondulé-croisé surmonté d'un distributeur tel que le distributeur 19 représenté aux Figures 2 à 4. Chaque pack, de façon classique, comprend un empilement de lamelles verticales ondulées en oblique, les ondes des lamelles adjacentes étant inclinées en sens opposés.
Le distributeur 19 représenté aux Figures 2 à 4 est tel que décrit dans la demande de brevet FR 89 16 570 au nom de la Demanderesse, déposée le 14 décembre 1989. Ce distributeur est constitué d'une couronne périphérique 20, d'une série de profilés en U 21 et d'une série de cheminées de trop-plein 22.
La couronne 20 comprend elle-même un profilé périphérique circulaire 23 à section en L comportant une aile horizontale inférieure 24 et une bordure extérieure 25 dirigée vers le haut. Sur cette dernière est fixée hermétiquement une jupe cylindrique 26 en saillie vers le haut. Dans certains cas, comme on le verra plus loin, cette jupe 26 et la bordure 25 sont supprimées.
Chaque profilé 21 (Figures 3 et 4) est constitué d'un fond horizontal perforé 28 bordé par deux parois verticales parallèles 29. Chaque paroi 29 comporte, le long de son bord supérieur, une rangée horizontale d'orifices oblongs 30 à grand axe vertical, les orifices d'une paroi 29 étant décalés d'un demi-pas par rapport à ceux de la paroi 29 opposée.
Chaque paroi 29 se prolonge en oblique vers le haut et vers l'extérieur du profilé 21 en un demitoit 31 qui se termine par une étroite bordure verticale 32 dirigée vers le haut.
Les profilés 21 sont disposés câte-à-câte, de sorte que leurs demi-toits 31 se rejoignent, les bordures 32 adjacentes s'appliquant l'une contre l'autre sur toute leur longueur et étant fixées ensemble par des moyens appropriés (non représentés) étanches au liquide mais non nécessairement étanches au gaz, par exemple par des points de soudure ou par agrafage.
Chaque fond 28 comporte une rangée de trous 33 le long de chaque paroi 29. Les deux rangées sont décalées d'un demi-pas l'une par rapport à l'autre, et le dimensionnement du demi-toit 31 est tel que, en vue en plan (Figure 3), la distance d entre les rangées de trous est la même que ces rangées appartiennent au même profilé 21 ou à deux profilés adjacents. On obtient ainsi sur toute la surface du distributeur un maillage régulier des trous 33, en vue en plan, avec une maille en forme de losange.
De plus, chaque fond 28 comporte dans son plan longitudinal médian, à des intervalles réguliers nettement supérieurs au pas des trous 33, un orifice 34 de plus grand diamètre dans lequel s'emboite l'ex trémité inférieure étroite d'une cheminée 22. Ces cheminées ont la forme d'un entonnoir qui s'élève jusqu'à un niveau légèrement inférieur à celui du bord inférieur des ouvertures 30. Un chapeau chinois conique 35, représenté en trait mixte sur la Figure 4, peut surmonter chaque cheminée 22.
Chaque profilé 21 est coupé à longueur, transversalement ou obliquement, de façon à s'appuyer par chaque extrémité sur l'aile 24 de la couronne 20.
Chaque extrémité de chaque espace 36 situé entre deux profilés adjacents est obturée hermétiquement, au moins jusqu'au niveau du bord inférieur des orifices oblongs 30, par une plaquette verticale 37 de forme correspondante, soudée le long de ses bords latéraux et dont le bord inférieur affleure la face inférieure des fonds 28.
Les bords inférieurs des plaquettes 37 et les extrémités des fonds 28 sont soudés sur l'aile 24 par une soudure continue hermétique 38.
Ainsi, le distributeur définit un certain nombre d'espaces 39 de collection de liquide délimités par un fond 28 et les deux parois verticales 29 du même profilé, ces espaces 39 alternant avec les espaces 36 précités, qui sont des espaces de passage de gaz. Le distributeur définit également un canal périphérique 40, délimité par la bordure 25 et la jupe 26 de la couronne 20 et communiquant avec l'ensemble des espaces 39.
La Figure 5 illustre la consitution de la colonne 2 au niveau de la première entrée/sortie de gaz à partir du bas de cette colonne, qui est la sortie 5 d'oxygène gazeux de production.
Par cette sortie 5 est soutiré de la colonne 2 un débit de gaz issu du sommet du tronçon de distil lation inférieur 41, qui est le tronçon de séparation krypton-xénon. Par conséquent, le tronçon de distillation immédiatement supérieur 42 traite un débit de gaz inférieur à celui traversant le tronçon 41, et la constitution de la colonne met à profit cette observation, de la manière suivante.
Le tronçon 41 est enserré dans une virole auxiliaire 43 dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre intérieur de la virole principale 44 de la colonne 2, et qui est reliée à celle-ci à joint étanche, à un niveau intermédiaire, par un organe d'étanchéité annulaire approprié 45.
Cette virole 43 est supportée à sa base par des supports appropriés (non représentés) solidaires de la virole 44, et un distributeur 19A ayant la constitution du distributeur 19 décrit plus haut mais dépourvu du rebord 25 et de la jupe 26, est posé, par sa couronne 20, sur la tranche d'extrémité supérieure de la virole 43. La sortie d'oxygène liquide de production 11 est prévue dans la virole 44 juste au-dessus de l'organe 45, en regard de la virole 43.
Le tronçon 42 est enserré dans une virole auxiliaire 46 de diamètre inférieur à celui de la virole 43, et l'ensemble est posé directement sur la surface d'appui horizontale du distributeur 19A formée par l'ensemble des tranches d'extrémité des bordures 32 des profilés 21, ce qui est permis par la grande rigidité de la structure en poutres multiples du distributeur.
Un organe d'étanchéité annulaire 47 analogue à l'organe 45 s'étend de la partie supérieure de la virole 46 à la virole 44, et la sortie d'oxygène gazeux 5 est ménagée dans cette dernière au-dessous de l'organe 47. Un distributeur 19B analogue au distribu teur 19A mais de diamètre correspondant à la virole 46 est posé par sa couronne 20 sur la tranche d'extrémité supérieure de cette virole 46.
En fonctionnement, le liquide tombant de toute la surface du tronçon 42 est collecté dans les espaces 39 du distributeur 19A, déborde latéralement dans la gouttière annulaire délimitée entre les viroles 43 et 44 et l'organe 45. Le niveau de ce liquide se trouve au-dessus de l'extrémité supérieure de la virole 43, et il est distribué uniformément au tronçon 41 grâce au maillage régulier des trous 33. L'oxygène liquide de production est soutiré directement dans la réserve de liquide constituée au-dessus de l'organe 45, via la sortie 11.
En même temps, le gaz montant à travers le tronçon 41 pénètre dans les espaces 36 du distributeur 19A et en sort par les orifices 30 au-dessus du niveau du liquide. La plus grande partie de ce gaz pénètre dans le tronçon 42, et le reste pénètre dans l'espace annulaire compris entre les viroles 44 et 46 pour être soutiré via la sortie 5. Si on le désire, on peut limiter la hauteur des plaquettes 37, comme indiqué en trait mixte sur la Figure 4, pour laisser du gaz sortir des espaces 36 par leurs extrémités.
Le tronçon 42 est par ailleurs alimenté en liquide "en source" par le fait que l'entrée de liquide 12 débouche directement dans la réserve de liquide constituée au-dessus de l'organe d'étanchéité 47.
La Figure 6 illustre la partie de la colonne 2 située juste au-dessus de celle de la Figure 5, c'est-à-dire comprenant la partie supérieure du tron çon 42, le tronçon 48 situé au-dessus de ce dernier, et la partie inférieure du tronçon 49 surplombant le tronçon 48. Compte-tenu de la présence de la sortie de gaz 6 et de l'entrée de gaz 7, la virole auxiliaire 50 du tronçon 48 a un diamètre inférieur à celui de la virole 46, tandis que la virole auxiliaire 51 du tronçon 49 a un diamètre supérieur à celui de la virole 50.
Un organe d'étanchéité annulaire 52 relie la virole 44 à la virole 50, à peu près à mi-hauteur de celle-ci. La sortie 6 est prévue sous cet organe 52, et l'entrée 7 au-dessus du même organe. Un anneau 53 formant chicane est fixé à la virole 44 sous la sortie 6 et au-dessus du distributeur 19B, et un anneau analogue 54 est fixé à la virole 44 au-dessus de l'entrée 7, en regard de la virole 50. Un autre anneau 55 formant chicane est fixé sur la périphérie de l'extrémité supérieure de la virole 52.
Un distributeur 19C, comportant un rebord 25 et une jupe 26, est disposé au-dessus du tronçon 48, mais espacé de celui-ci. Ce distributeur est supporté directement par la virole 44, par l'intermédiaire de supports 56 fixés à cette dernière, et le tronçon 49 est posé directement sur le même distributeur 19C.
En fonctionnement, une partie importante du gaz issu du tronçon 42 est soutirée via la sortie 6, et la présence de l'anneau 53 permet d'égaliser néanmoins la répartition du gaz à l'intérieur du distributeur 19B et donc sur toute la surface du tronçon 48.
De même, la présence des anneaux 54, 55 uniformise la répartition du gaz qui arrive dans le distributeur 19C, malgré l'importance du débit de gaz qui pénètre par l'entrée 7.
Simultanément, le liquide tombant du tronçon 49 est collecté par le distributeur 19C, dont le fond n'est percé d'orifices 33 que sur sa surface surplom bant le tronçon 48, et le liquide est ainsi distribué uniformément sur toute la surface de celui-ci.
La Figure 7 représente le sommet de la colonne 2, avec le dernier tronçon de distillation 57, ou "minaret", et le tronçon 58 immédiatement inférieur.
Le tronçon 58-est celui qui traite le plus grand débit de gaz, parmi tous les tronçons de distillation de la colonne 2. C'est donc lui qui détermine le diamètre de la colonne, et par suite sa virole est confondue avec la virole principale 44. Ceci conduit à poser le distributeur 19D qui le surmonte sur des supports 59 fixés à la virole 44, et donc à prévoir un espacement vertical entre ce distributeur et le tronçon 58. Le distributeur 19D comporte un rebord 25 et une jupe 26.
Du fait de la présence de la sortie de gaz 9, le tronçon 57 a un diamètre réduit, et il repose directement sur le distributeur l9B. Ce tronçon comporte une virole auxiliaire 60 reliée à joint étanche, près de son extrémité supérieure, à la virole 44 par un organe annulaire 61. La sortie 9 est prévue au-dessous de l'organe 61, et un anneau-chicane 62 est fixé à la virole 44 entre cette sortie et le distributeur l9D.
Un distributeur 19E dépourvu de rebord 25 et de jupe 26 est posé sur la tranche d'extrémité supérieure de la virole 60, et l'alimentation en liquide du tronçon 57 s'effectue en source, l'entrée 15 débouchant directement dans la réserve de liquide formée au-dessus de l'organe 61.
L'entrée 14 de liquide pauvre inférieur indiquée à la Figure 1 n'est pas représentée à la Figure 7, car il s'agit d'une application où cette entrée de liquide est supprimée, de même que la sortie de liquide pauvre inférieur 16 de la colonne moyenne pression 1.
Dans le cas d'une application faisant intervenir le liquide pauvre inférieur, on peut adopter la variante de la Figure 8, dans laquelle l'anneau 62 comporte un rebord 63 et, entre celui-ci et la virole 44, une couronne d'orifices 64, l'entrée de liquide pauvre inférieur 14 débouchant juste au-dessus de cet anneau.
Dans les deux variantes des Figures 7 et 8, la virole 44 s'étend sans changement de diamètre sur toute la hauteur de la colonne 2, et elle est fermée à son extrémité supérieure par un dôme 65 situé au-dessus du distributeur 19E.
Comme on le voit, dans chacune des parties de colonne illustrées aux dessins, les entrées/sorties de gaz et de liquide mettent à profit les changements de débits gazeux pour éviter tout accroissement notable de hauteur de la colonne. Le coût de réalisation de la colonne est ainsi réduit.
Les Figures 9 et 10 montrent comment un espacement vertical entre un pack et le distributeur qui le surmonte permet de supporter dans de bonnes conditions des changements de marche de la colonne de distillation. Ceci est illustré dans le cas des tron çons 57 et 58 de la Figure 7.
Lorsque le débit de gaz soutiré diminue (Figure 9), la vitesse d'écoulement du gaz augmente dans le pack 57. L'espace libre situé sous le distributeur 19D permet au gaz sortant du pack 58 de se redistribuer à peu près uniformément sur toute la surface du pack 57. Un phénomène analogue se produit lorsque le débit de gaz soutiré augmente, comme il lustré à la Figure 10. Il en serait de même dans le cas d'un pack inférieur de diamètre plus petit que le pack supérieur, avec une entrée de gaz à débit variable en regard du pack inférieur.
Il est à noter que lorsqu'un tel espace vertical est prévu, on dispose des entretoises appropriées entre le pack inférieur et le distributeur, comme représenté en 66 aux Figures 6 et 7, pour assurer le contre-supportage du pack inférieur. Dans ce cas, la structure en poutres multiples très rigide du distributeur est à même de reprendre les efforts ascendants s'exerçant sur le pack inférieur, comme lorsque ce dernier est directement au contact du distributeur.
Le distributeur 19F représenté aux Figures 11 à 14 est un autre type de distributeur adapté pour être pris en sandwich entre deux packs de garnissage, et plus particulièrement entre un pack inférieur de diamètre relativement grand et un pack supérieur de diamètre relativement petit. On l'a représenté à la place du distributeur 19D de la Figure 7, où le pack inférieur 58 est directement entouré par la virole 44 de la colonne.
Ce distributeur 19F est constitué de deux étages superposés
- Un étage inférieur 67, espacé du pack inférieur 58 par les entretoises 66, qui est constitué d'une cornière périphérique 68 (non visible sur la
Figure 11) fixée à la virole 44 par des supports 69, et d'une série de profilés en U 70 parallèles les uns aux autres, dont chacun présente un fond perforé 71 et deux ailes verticales se terminant chacune par un rebord horizontal 72. Les profilés sont maintenus en position par des entretoises d'extrémités hermétiques 70A.
- Un étage supérieur 73 de même constitution que le distributeur 19 des Figures 2 à 4, mais avec les différences suivantes : d'une part, les fonds 28 des espaces de liquide 39 ne sont pas perforés; d'autre part, à mi-longueur de chaque fond 28 (ou, en variante, à intervalles réguliers), un tube 74 part vers le bas. Des plaquettes 37 obturent complètement les extrémités des espaces de gaz 36.
Comme on le voit à la Figure 12, l'étage 73 est agencé de façon que chaque espace de liquide 39 soit superposé à un profilé 70 et repose sur deux rebords 72, de sorte que les tubes 74 pénètrent dans ces profilés. La virole 60 du pack supérieur 57 est prolongée vers le bas et pénètre dans le canal périphérique 40 de l'étage 73.
En fonctionnement (Figures 12 à 14), le liquide tombant du pack supérieur 57 est collecté dans les espaces 39 de l'étage 73 et descend dans les profilés 70 via les tubes 74, puis, de là, est distribué à travers les trous des profilés sur toute la surface du pack inférieur 58. On obtient ainsi au passage du distributeur une homogénéisation de la composition du liquide descendant. Il est à noter que tous les profilés 70 communiquent entre eux par leurs extrémités, de sorte qu'une goulotte périphérique emplie de liquide est définie autour de l'étage 67.
Simultanément, une partie du gaz montant issu du pack 58 passe entre les profilés 70 et parvient dans les espaces de gaz 36 de l'étage 73, puis est distribuée comme décrit plus haut, via les orifices 30, dans le pack 57.
Le reste du gaz montant passe librement entre les profilés 70, jusque dans l'espace annulaire compris entre les viroles 44 et 60. On obtient ainsi un fonctionnement très souple du distributeur, qui permet de soutirer des quantités très variables de gaz dans ledit espace annulaire sans perturber la bonne répartition des fluides dans les deux packs.
Comme indiqué à la Figure 12, les entretoises 66 sont disposées perpendiculairement aux profilés 70.
Les Figures 15 à 18 représentent un autre distributeur 19G à deux étages présentant sensiblement les mêmes avantages que le distributeur 19F. Ce distributeur 19G s'obtient, à partir de celui de la
Figure 2, de la manière suivante.
La cornière 25 ayant le diamètre de la virole 44, la partie supérieure des profilés 21 est éliminée de leurs extrémités jusqu peu près un cercle dont le diamètre correspond à celui du pack supérieur 57, ceci jusqu a un niveau situé au-dessous des orifices 30. Une cornière 75 est disposée autour de la partie centrale en saillie des profilés 21, et la virole 60 pénètre de nouveau dans le canal périphérique ainsi défini. Les plaquettes 37 de la Figure 2 sont divisées en des plaquettes supérieures 37 et inférieures 70A analogues à celles des Figures 11 à 14. De plus, d'autres plaquettes verticales 39A obturent en largeur les extrémités des espaces 39, sont fixées par leur bord supérieur à la cornière 75 et s'étendent vers le bas jusqu'à une petite distance des fonds 28 (Figures 16 et 17).
En fonctionnement (Figures 16 à 18), le liquide descendant se rassemble sur les fonds 28, les espaces 39 communiquant entre eux, comme précédemment, par leurs extrémités, et ce liquide est distribué de là sur le pack inférieur 58. Le gaz montant passe en partie dans les espaces 36, et de là dans le pack su périeur 57 à travers les ouvertures 30, le reste de ce gaz parvenant librement dans l'espace annulaire compris entre les deux viroles 44 et 60. Les parties inférieures des plaquettes 39A forment un joint liquide entre la zone centrale et la zone périphérique du distibuteur.
Comme indiqué à la Figure 17, des plaques inclinées 76 partant des plaquettes 39A peuvent être prévues dans chaque profilé 21, afin d'assurer comme précédemment au passage du distributeur une homogénéisation du liquide descendant.
Les Figures 19 et 20 montrent une autre manière d'homogénéiser le liquide descendant, au passage du distributeur : les espaces de liquide 39 de l'étage supérieur du distributeur sont obturés à chaque extrémité par une plaquette 77 prolongeant vers le haut la plaquette 39A, et un tube 78 en forme générale de U relie deux points du canal périphérique de l'étage supérieur situés au-delà des deux plaquettes 77 correspondantes. Ce tube est perforé dans sa partie médiane, de sorte que le liquide descendant est ramené de la périphérie du pack 57 vers le milieu des espaces 39. Une plaquette 77 et un tube 78 ont été représentés en trait mixte à la Figure 16.

Claims (12)

REVENDICATIONS
1 - Colonne de distillation, du type comprenant deux tronçons de distillation à garnissage (41,42; 42,48; 57,58) et, entre ces deux tronçons, un dispositif (19A à 19D; 19F ; 19G) assurant le collectage des fluides issus de chaque tronçon et leur redistribution dans l'autre tronçon, le supportage du tronçon supérieur et le contre-supportage du tronçon inférieur, caractérisé en ce que ledit dispositif (19A à 19D; 19F; 19G) est un distributeur combiné pris en sandwich entre les deux tronçons, et en ce que l'un au moins (42; 48; 57) des deux tronçons est entouré d'une virole auxiliaire (46; 50; 60) autour de laquelle est délimité un espace annulaire dans lequel débouchent des moyens (5,11; 6,7; 9,14; 9,15) d'entrée/sortie de fluide.
2 - Colonne de distillation suivant la revendication 1, caractérisée en ce qu'un étranglement annulaire (53; 54; 55) est prévu autour de la virole auxiliaire, au-dessus d'une entrée de gaz (7) et/ou au-dessous d'une sortie de gaz (6; 9).
3 - Colonne de distillation suivant la revendication 2, caractérisée en ce que l'étranglement (62), disposé sous une sortie de gaz (9), comporte un rebord (63) et une série d'orifices (64), une entrée de liquide (14) débouchant juste au-dessus de cet étranglement.
4 - Colonne de distillation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'espace annulaire est obturé à une hauteur intermédiaire de la virole auxiliaire par un organe d'étanchéité (47; 52; 61), une entrée/sortie de liquide (11; 12; 15) débouchant juste au-dessus de cet organe.
5 - Colonne de distillation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'un espace vertical de répartition de gaz dans lequel sont disposées des entretoises (66) est ménagé entre le tronçon de distillation inférieur (48; 58) et le distributeur (19C ; 19D).
6 - Colonne de distillation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le distributeur combiné (19A à 19D) comprend une série d'éléments profilés parallèles (21) adjacents définissant des espaces alternés de gaz (36) et de liquide (39), chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale (28) munie d'une rangée de trous (33) et des ailes sensiblement verticales (29) comportant chacune une partie terminale (31) s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir un des espaces de gaz (36), une rangée d'ouvertures (30) étant formée dans la partie supérieure de l'aile (29), les éléments profilés (21) étant fixés par les extrémités de leurs fonds (28) à une couronne périphérique (25) délimitant un canal périphérique (40) qui communique avec tous les espaces de liquide (39).
7 - Colonne de distillation suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le distributeur combiné (19F; 19G) comprend
- un étage inférieur de grand diamètre, comprenant une couronne extérieure portant une série de profilés en U parallèles (70; 21) à fond (71; 28) perforé;;
- un étage supérieur qui comprend une série d'éléments profilés parallèles (21) adjacents définissant des espaces alternés de gaz (36) et de li quide (39), chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale et des ailes sensiblement verticales (29) comportant chacune une partie terminale (31) s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir l'un des espaces de gaz (36), une rangée d'ouvertures (30) étant formée dans la partie supérieure de l'aile, et et une couronne secondaire disposée autour de cet étage supérieur, la virole (60) du tronçon supérieur (57) étant prolongée vers le bas et s'emboitant à l'intérieur de cette couronne secondaire, l'espace entourant cette virole (60) communiquant librement avec l'espace situé sous le distributeur (19F; 19G); et
- des moyens (74; 33; 78) pour faire descendre le liquide desdits espaces de liquide (39) dans les profilés en U (70; 21)
8 - Colonne de distillation suivant la revendication 7, caractérisée en ce que le distributeur (19F, 19G) comprend des moyens d'homogénéisation (74; 76; 78) pour ramener le liquide descendant de la région de la virole (60) du tronçon supérieur (57) jusqu'à une région intermédiaire de la partie inférieure du distributeur.
9 - Colonne de distillation suivant la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'homogénéisation (74; 76; 78) comprennent des tubes de descente verticaux (74), ou des plaquettes inclinées (76), ou des tubes en U (78) perforés dans leur région médiane.
10 - Distributeur combiné pour colonne de distillation à garnissage, destiné à être pris en sandwich entre deux tronçons de distillation, caractérisé en ce qu'il comprend
- un étage inférieur de grand diamètre, comprenant une couronne extérieure portant une série de profilés en U parallèles (70; 21) à fond (71; 28) perforé;
- un étage supérieur qui comprend une série d'éléments profilés parallèles (21) adjacents définissant des espaces alternés de gaz (36) et de liquide (39), chaque élément profilé présentant une section générale en forme de U et comportant au moins une portion de paroi inférieure horizontale et des ailes sensiblement verticales (29) comportant chacune une partie terminale (31) s'écartant vers l'extérieur et se raccordant avec une partie terminale de l'aile d'un élément profilé adjacent pour définir l'un des espaces de gaz (36), une rangée d'ouvertures (30) étant formée dans la partie supérieure de l'aile, et une couronne secondaire disposée autour de cet étage supérieur, l'espace entourant l'étage supérieur communiquant librement avec l'espace situé sous le distributeur (19F; 19G); ; et
- des moyens pour faire descendre le liquide desdits espaces de liquide dans les profilés en U (70; 21).
11 - Distributeur suivant la revendication 10, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'ho mogénéisation (74; 76; 78) pour ramener le liquide descendant de la région de la virole (60) du tronçon supérieur (57) jusqu a une région intermédiaire de la partie inférieure du distributeur.
12 - Distributeur suivant la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens d'homogénéisation (74; 76; 78) comprennent des tubes de descente ver ticaux (74), ou des plaquettes inclinées (76), ou des tubes en U (78) perforés dans leur région médiane.
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DE1080075B (de) * 1958-04-12 1960-04-21 Pintsch Bamag Ag Austauschkolonne mit Sieb-oder Glockenboeden
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FR2448923A1 (fr) * 1979-02-16 1980-09-12 Grimma Masch App Veb Installation de mise en contact gaz (vapeur) liquide realisant un transfert de matiere ou un transfert de chaleur, les deux phases se deplacant dans le meme sens ou a contre-courant

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