FR2745201A1 - Dispositif de distribution d'un melange polyphasique a travers un lit catalytique - Google Patents

Abstract

Dispositif pour distribuer un mélange polyphasique comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide, ledit mélange étant en écoulement descendant à travers au moins un lit de solides granulaires, comportant: - au moins un plateau distributeur situé au-dessus d'un lit de solides granulaires à une distance "d", - plusieurs canaux mélangeurs des phases liquide et gazeuse du mélange, chacun des canaux comportant au moins une section de passage supérieure et au moins une section de passage inférieure permettant la communication du mélange formé à l'intérieur desdits canaux mélangeurs avec un lit de solides granulaires, les canaux mélangeurs étant pourvus sur au moins une partie de leur hauteur d'une ou de plusieurs sections de passage latérales, - la section de passage supérieure laissant passer la majorité de la phase gazeuse du mélange et les sections de passage latérales permettant respectivement le passage de la phase liquide à l'intérieur des canaux mélangeurs et/ou d'au moins une partie de la phase gazeuse, la valeur de la distance "d" est choisie pour éviter la fragmentation du mélange issu desdits canaux mélangeurs à l'intérieur de l'espace vide compris entre le lit catalytique et le plateau distributeur. Application du dispositif à la distribution d'un mélange polyphasique comportant au moins une phase gazeuse comprenant au moins en partie de l'hydrogène.

Description

La présente invention concerne un appareil permettant d'optimiser la distribution d'un fluide comportant par exemple au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide à travers un lit de solides granulaires ou particules, le fluide étant en circulation descendante à travers ce lit.

La présente invention s'applique particulièrement bien dans le domaine des distributeurs gaz/liquide où la phase gazeuse est composée au moins en partie d'hydrogène, par exemple pour les hydrogénations sélectives ou totales des coupes C3 à Cg, l'hydrogénation sélective des essences de vapocraquage, l'hydrogénation des composés aromatiques dans des coupes aliphatiques et/ou naphténiques, l'hydrogénation des oléfines dans des coupes aromatiques, la désarsénification et ou l'hydrodémétallisation des coupes liquides, des réactions d'hydrodésulfuration, d'hydrocraquage, d'isomérisation et de reformage catalytique à lit fixe.

Elle trouve aussi son application pour mettre en oeuvre d'autres réactions nécessitant un bon mélange d'une phase gazeuse et d'une phase liquide, par exemple les réactions d'oxydation partielle ou totale, les réactions d'ammination, d'acétyloxydation, d'ammoxydation et de chloration.

Dans ce domaine, l'un des points clés pour obtenir une bonne sélectivité de l'hydrogénation est la bonne distribution du gaz et du liquide en tête du réacteur ou de chaque lit de catalyseur sachant que l'on se situe avec des rapports volumétriques gaz/liquide qui varient en général de 0,01 à 50 et le plus souvent de 0,02 à 20.

Il est ainsi connu de l'homme du métier de positionner le plateau distributeur à une distance relativement élevée du lit catalytique de manière à former un espace suffisant pour permettre la distribution de la phase gazeuse pour que le gaz ou la phase gazeuse se distribue correctement.

Ainsi, par exemple le brevet US 4,126,540, mentionne la possibilité de choisir la valeur de la distance séparant le plateau distributeur du lit catalytique dans un intervalle de valeurs étendu variant entre 7,62 cm et 91 cm. L'homme du métier, à la lecture de ce document et en fonction des habitudes est conduit préférentiellement, comme il a été mentionné ci dessus, à sélectionner la valeur de la distance dans la partie supérieure de cet intervalle, plutôt que dans la partie inférieure.

Il a maintenant été découvert, qu'il est possible d'obtenir une meilleure homogénéité du régime d'écoulement en sélectionnant la valeur de la distance séparant le plateau distributeur du lit catalytique, notamment en diminuant cette distance, et en déplaçant l'intervalle des valeurs à respecter en-dessous des valeurs habituellement respectées, ces dernières se situant au-dessus de la plage inférieure de l'intervalle précité. Un tel choix motivé va à l'encontre des habitudes de l'homme du métier, qui n'envisagerait pas de mettre en application l'enseignement technique du document US 4,126,540 dans l'intervalle de valeurs choisies selon l'invention.

Avantageusement, il est encore possible d'améliorer l'homogénéité du mélange, en choisissant une valeur de densité de cheminées équipant le plateau distributeur, nettement supérieure à celle habituellement utilisée par l'homme du métier, par exemple une valeur de densité telle que mentionnée dans le brevet US 4,126,540. Une telle démarche va encore à l'encontre de la pratique de l'homme du métier.

La présente invention concerne un dispositif pour distribuer un mélange diphasique ou polyphasique comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide, ledit mélange étant en écoulement descendant à travers au moins un lit de solides granulaires, comportant: o au moins un plateau distributeur situé au-dessus d'un desdits lits de
solides granulaires à une distance "d", délimitant un espace vide, o plusieurs canaux mélangeurs des phases liquide et gazeuse du mélange,
chacun de ces canaux comportant au moins une section de passage
supérieure, et au moins une section de passage inférieure qui permet la
communication du mélange formé à l'intérieur desdits canaux
mélangeurs avec un lit de solides granulaires, les canaux mélangeurs
sont pourvus sur au moins une partie de leur hauteur d'une ou de
plusieurs sections de passage latérales, o la section de passage supérieure laisse passer la majorité de la phase
gazeuse du mélange et les sections de passage latérales permettent
respectivement le passage de la phase liquide à l'intérieur des canaux
mélangeurs et/ou d'au moins une partie de la phase gazeuse.

Il est caractérisé en ce que la valeur de la distance "d" est choisie pour éviter la fragmentation du mélange issu desdits canaux mélangeurs à l'intérieur de l'espace vide.

Le mélange issu des canaux mélangeurs est conservé, au cours de sa traversée dans l'espace vide, et ceci jusqu'à son contact avec la tête du lit catalytique.

La valeur de la distance "d" est, par exemple, comprise entre 0 et 10 cm, de préférence entre 0 et 5 cm et de préférence entre 0 et 2 cm.

Les canaux mélangeurs sont, par exemple, prolongés en dessous du plateau distributeur sur une longueur "z" inférieure ou égale à "d"/2.

Avantageusement, le plateau distributeur comporte au moins un moyen de support disposé sur sa face supérieure et/ou en dessous du fond du plateau.

La densité des canaux mélangeurs est, par exemple choisie pour être supérieure à 80 canaux par mètre carré, et de préférence supérieure à 90.

On multiplie ainsi les zones de mélange des deux phases et les points de distribution du mélange ainsi formé.

La densité des canaux mélangeurs équipant le plateau distributeur est comprise, par exemple, entre 100 et 700 cheminées par mètre carré, et, de préférence, dans l'intervalle 150 à 500.

Les canaux mélangeurs peuvent être équipés d'un moyen permettant de guider les différentes phases liquide et gazeuse dudit mélange polyphasique pour dévier l'écoulement de la phase liquide de la section de passage supérieure et pour que la phase gazeuse passe en majorité par cette section de passage.

La valeur du diamètre des canaux mélangeurs appartient par exemple à l'intervalle [0,3 ; 8 cm] et, de préférence, à l'intervalle [0,3 ; 5 cm].

Pour un canal mélangeur, la surface totale des sections de passage latérales, correspondant, par exemple, à la somme des surfaces de toutes les sections de passage latérales est au moins égale à la valeur de la section de passage inférieure d'un canal mélangeur. Les passages latéraux peuvent se présenter sous forme de fentes et/ou d'orifices.

Le plateau distributeur peut comporter un ou plusieurs orifices de drainage de la phase liquide, la surface totale résultante de la somme de la ou des surfaces de passage de chacun des orifices étant telle que le débit de la phase liquide à travers les orifices de drainage soit inférieur à 10 % de la fraction de la phase liquide en cours de fonctionnement et de préférence inférieure à 5%.

Le dispositif selon l'invention s'applique avantageusement à la distribution d'un mélange biphasique ou polyphasique comportant au moins une phase gazeuse comprenant au moins en partie de l'hydrogène.

Ainsi le dispositif s'applique particulièrement bien à la distribution d'un mélange , par exemple, pour les hydrogénations sélectives ou totales des coupes C3 à Cg, l'hydrogénation sélective des essences de vapocraquage, l'hydrogénation des composés aromatiques dans des coupes aliphatiques et/ou naphténiques, l'hydrogénation des oléfines dans des coupes aromatiques, la désarsénification et ou l'hydrodémétallation des coupes liquides, des réactions d'hydrodésulfuration, d'hydrocraquage, d'isomérisation et de reformage catalytique à lit fixe.

Le dispositif par rapport aux dispositifs décrits dans l'art antérieur offre notamment les avantages suivants o en choisissant la distance séparant le plateau distributeur et le lit de
solides granulaires, on évite notamment la séparation ou la
fragmentation du mélange formé à l'intérieur des canaux, avant son
contact avec le lit de catalyseur, notamment lorsqu'il est distribué dans
l'espace vide, o le plateau étant de type auto-supporté, la distance à laquelle il est placé
par rapport au lit catalytique est facilement réglable à une valeur
minimale, une telle structure permet de plus de minimiser les obstacles
rencontrés par le fluide, o en sélectionnant le nombre de canaux mélangeurs, par exemple les
cheminées équipant le plateau distributeur, on améliore le mélange et
ainsi le contact de chacune des phases, liquide et gazeuse, avec le lit de
solides granulaires ou le lit de catalyseur.

D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description donnée ci-après à titre d'exemples de réalisation, dans le cadre d'applications nullement limitatives à la déshydrogénation sélective, en se référant aux dessins annexés où o la figure 1 montre schématiquement un réacteur comportant un plateau
distributeur présentant les caractéristiques spécifiques de la présente
invention, o les figures 2 et 3 représentent deux exemples de réalisation du dispositif
selon l'invention où la distance entre le plateau distributeur et le lit
catalytique respecte une valeur donnée, o la figure 4 montre une courbe représentative de la distribution du temps
de séjour d'un fluide à l'intérieur du lit catalytique, o les figures 5 et 6 montrent des courbes de répartition de la concentration
moyenne en traceur obtenues à l'aide des dispositifs décrits aux figures 2
et 3, et représentatives de l'influence de la distance, o la figure 7 montre la distribution des points de mesures au niveau d'une
section d'un lit catalytique, o la figure 8 montre schématiquement un plateau de distribution pourvu
de plusieurs cheminées, o les figures 9 et 10 montrent des exemples de géométrie de cheminées
équipant le plateau distributeurs, et o les figures 11 et 12 représentent respectivement la répartition de la phase
gazeuse dans le lit de catalyseur obtenue en utilisant un dispositif selon
l'art antérieur et selon la présente invention.

De manière à mieux comprendre l'invention, la description donnée ci-après à titre d'exemple d'application nullement limitatif, concerne un système de distribution utilisé dans un réacteur adapté pour l'hydrogénation sélective des composés insaturés contenus dans les coupes
C3 à C5 d'un fluide comportant des hydrocarbures. Néanmoins, le dispositif selon l'invention peut aussi être utilisé dans toutes les réactions précitées au début de la description.

Ce système peut sans sortir du cadre de l'invention être utilisé dans tout dispositif et dans tout domaine où il est souhaitable d'obtenir une bonne distribution d'un fluide diphasique, ou polyphasique, c'est-à-dire comportant plusieurs phases ayant des densités différentes. Les phases peuvent être gazeuse, liquide et/ou solide.

La figure 1 montre de manière schématique un système de distribution utilisé par exemple dans une colonne telle qu'un réacteur adapté pour l'hydrogénation sélective des composés insaturés contenus dans les coupes C3 à C5 d'un fluide comportant des hydrocarbures.

Le réacteur schématisé à la figure 1 comporte, par exemple, une enceinte 1 comportant dans sa partie supérieure ou tête de réacteur, un prédistributeur d'entrée 2. Le mélange constitué, par exemple d'hydrogène et d'un fluide comportant les hydrocarbures, est formé en aval du réacteur et injecté par une conduite 3 communiquant avec le pré-distributeur d'entrée 2.

Le mélange distribué par le pré-distributeur d'entrée 2 s'écoule, de manière descendante, jusqu'au plateau distributeur 4, qui est situé audessus et à une distance "d" d'un premier lit de solides granulaires 5 ou lit catalytique. La tête du lit catalytique 5a, ainsi que le plateau distributeur 4 délimite avec les parois du réacteur un espace vide 6 dont on peut faire varier la hauteur, par exemple pour améliorer le contact du mélange issu des cheminées avec la tête du lit catalytique comme il est décrit ci-après.

Le plateau distributeur 4 et les canaux mélangeurs l'équipant sont décrits plus en détail aux figures 8, 9 et 10.

L'une des caractéristiques du dispositif selon l'invention réside dans le choix de la distance séparant le plateau distributeur du lit catalytique, ce qui dans le cadre de l'exemple donné à titre illustratif ci-après correspond à la hauteur de l'espace vide 6.

En effet, la distance "d" séparant le plateau distributeur de la tête du lit catalytique est un paramètre qui a une influence sur le comportement du mélange obtenu à l'intérieur des cheminées et, notamment sur sa stabilité à l'extérieur de la cheminée, du fait des différences des vitesses d'écoulement existant entre la phase liquide et la phase gazeuse.

Avantageusement, comme il est prouvé ci-après aux figures 5 et 6, il est nécessaire pour obtenir une bonne stabilité de mélange, une fois que ce dernier est issu des cheminées, la valeur de la distance "d" doit être choisie la plus faible possible.

Pour pouvoir pratiquement diminuer la distance "d" par rapport aux distances habituellement choisies par un homme du métier, une manière de procéder consiste à employer un plateau distributeur de type "autosupporté".

Le plateau comporte au moins un moyen de support, formé par exemple, de plusieurs poutres situées sur le plateau distributeur. Un tel agencement permet avantageusement de laisser circuler le fluide dans l'espace situé en dessous du plateau distributeur et en minimisant les obstacles pouvant être des facteurs de la fragmentation ou la division du mélange formé à l'intérieur des cheminées.

La distance "d" est choisie par exemple dans l'intervalle de valeurs [0, 10 cm], de préférence dans l'intervalle [0, 5 cm] et encore de préférence dans l'intervalle [0, 2 cm]
Les figures 2 et 3 montrent deux exemples d'agencement d'un système selon l'invention.

Le réacteur décrit à la figure 2 montre un plateau distributeur équipé selon de 3 poutres 20, 21, 22, placées en dessous du fond du plateau distributeur et dont l'une est disposée sensiblement au centre du plateau et selon l'axe du réacteur, alors que les deux autres poutres sont par exemple situées au niveau des bords extérieurs du plateau distributeur au voisinage des parois interne de l'enceinte 1.

Les poutres 20, 21 et 22, ont par exemple les caractéristiques géométriques suivantes : une hauteur d'environ 7 cm et une épaisseur d'environ 10 mm permettant ainsi de maintenir le plateau distributeur équipé de cheminées. La hauteur des poutres est avantageusement choisie pour permettre de rapprocher au maximum le plateau distributeur du lit catalytique.

La figure 3 schématise un autre agencement du plateau distributeur selon l'invention, offrant la possibilité de diminuer la distance de séparation.

Les moyens de support sont formés par des raidisseurs intégrés 23 disposés sur la face supérieure du plateau distributeur.

Les raidisseurs sont percés de trous de façon à laisser la phase liquide circuler librement sur le plateau et éviter de former des compartiments.

Il est bien entendu que sans sortir du cadre de l'invention, le plateau distributeur peut être équipé de moyens de support situés sur le plateau comme décrit à la figure 3 et en même temps en dessous du plateau comme il est montré à la figure 2.

L'effet de la distance séparant le plateau distributeur de la tête du lit catalytique est déterminée par exemple par des mesures de distribution de temps de séjour, dont le principe est schématisé sur la figure 6.

Les résultats montrés sur les courbes des figures 4 et 5 ont été obtenus: o avec un mélange diphasique en écoulement co-courant descendant,
comportant de l'azote et de l'heptane dans un rapport volumique de 0,5, o une colonne de diamètre de 400 mm, ayant une hauteur de 4m et
fonctionnant dans des conditions de pression de 4 à 10 bars absolu, o un lit catalytique constitué de solides granulaires dont les grains ont des
dimensions variables de 1,2 à 2,4 mm, et o respectivement avec des plateaux distributeurs ayant une densité de
cheminées sensiblement voisine de 438.

Les courbes de la figure 4 ont été obtenues pour un réacteur comportant un plateau distributeur disposé à une distance de 10 cm du lit catalytique, selon une disposition de l'art antérieur et les courbes de la figure 5 pour un plateau distributeur positionné à 2 cm environ du lit catalytique.

Le principe décrit en relation avec la figure 7 est le suivant : à l'instant t=0, on envoie un traceur, par exemple de l'isohexadecane, dans le fluide principal, par exemple l'heptane. On enregistre la forme du signal obtenu et on l'analyse, en mesurant une différence par exemple d'indice de réfraction entre le fluide principal et le traceur. Ce signal est considéré comme le signal d'entrée (I). A un instant ultérieur t, on observe la forme du signal (II) ou signal de sortie. Les paramètres analysés sont le temps d'apparition "ta" du signal de sortie et l'aire sous la forme du signal obtenu qui est représentative de la concentration moyenne en traceur à un instant donné.

Ces mesures sont effectuées, en plusieurs endroits d'une même section d'un lit catalytique, par exemple, selon les points de prélèvement référencés P1, P2, P3, P4 et P5 sur la figure 7 et dans les deux exemples qui suivent, les points de prélèvement sont situés au niveau d'une section du lit catalytique, située à environ 40 cm en dessous du fond du plateau.

On effectue deux séries de mesures pour deux positions du plateau distributeur par rapport au lit catalytique, et on relève les différentes courbes obtenues. L'axe des abscisses représente le temps et l'axe des ordonnées la concentration du fluide traceur.

Les cinq courbes représentées sur la figure 4 et obtenues pour un plateau distributeur 4 distant d'environ 10 cm de la tête du lit catalytique (selon l'art antérieur) montrent une certaine disparité dans la valeur des aires, et notamment dans la hauteur des pics traduisant une différence en terme de quantité de liquide selon les points de prélèvement. On note aussi des décalages au niveau du temps d'apparition des signaux.

Au contraire, les courbes obtenues pour les mêmes points de prélèvement, mais pour une distance dont la valeur entre le plateau distributeur et la tête de lit catalytique égale environ à 2 cm, donc choisie selon l'invention, sont plus groupées. Un tel regroupement traduit une disparité de la valeur de la concentration du traceur moins importante, et donc une répartition de liquide plus homogène pour une même section de lit catalytique.

Ces résultats tendent à confirmer le fait qu'il est préférable de disposer le plateau distributeur à une distance choisie selon l'invention pour éviter la fragmentation du mélange issu des cheminées et notamment dans un des intervalles mentionnés ci-dessus.

Avantageusement, le plateau selon l'invention comporte une densité de canaux mélangeurs ou cheminées, choisie pour améliorer le mélange des différentes phases du fluide en écoulement. Le nombre des cheminées 31 est de préférence choisi pour obtenir une densité au mètre carré supérieure à 80, et de préférence supérieure à 90. Cette valeur est comprise, de préférence, entre 100 et 700 cheminées par mètre carré, et, de préférence encore, dans l'intervalle 150 à 500.

Pour des cheminées de géométrie cylindrique, le diamètre des cheminées 31 est compris par exemple dans l'intervalle [0,3 ; 8 cm] et, de préférence, dans l'intervalle [0,3 ; 5 cm].

Deux exemples de géométrie pour ces canaux mélangeurs sont données ci-après aux figures 9 et 10, à titre indicatif et nullement limitatif.

Un plateau distributeur 4, (figures 8, 9 et 10), comporte, par exemple, une pluralité de canaux mélangeurs, tels que des cheminées 31, ayant au moins une section de passage supérieure 32 (figures 9 et 10), par exemple un orifice au niveau de sa partie supérieure, et une section de passage inférieure 33 (figure 9) dans sa partie inférieure au niveau du plateau distributeur. La partie supérieure de la cheminée peut ainsi être biseauté (figure 9). Les cheminées sont pourvues, par exemple au moins en partie sur leur paroi latérale, par exemple dans le cas d'une géométrie tubulaire, d'une ou plusieurs sections de passage 34, distribuées sur au moins une partie de la hauteur de la cheminée 31. Les sections de passage latérales peuvent être de formes diverses, par exemple, elles se présentent sous formes d'orifices de géométries diverses et/ou d'une ou plusieurs fentes.

On respecte de préférence, une hauteur minimale h entre la face supérieure du plateau distributeur (la face qui reçoit la phase liquide) et les premières sections de passage latérales recouvertes par la montée de la phase liquide. C'est-à-dire que les orifices situés dans la partie inférieure de la cheminée ou, dans le cas d'une fente, le bas de la fente, se trouvent audessus de la hauteur "h".

La hauteur "h" à respecter est, de préférence, comprise entre 5 mm et 25 cm.

La section de passage totale latérale résultant de la somme de toutes les sections de passage latérales des cheminées, est de préférence au moins égale à la surface de la section de passage inférieure de la cheminée. Le diamètre des trous est au maximum égal à 75% du diamètre de la cheminée correspondante, par exemple inférieur à 6 cm, de préférence inférieur à 3,75 cm, mais au moins égale ou supérieure à 1 mm.

Un moyen permettant de donner une certaine direction aux phases liquide et gazeuse, tel qu'un déflecteur 35, est disposé par exemple au niveau de la partie supérieure de la cheminée 31. Ainsi sur la figure 9, le déflecteur 35 permet d'éviter l'écoulement direct de la phase liquide à travers la section de passage supérieure 33 de la cheminée 31. La taille de ce déflecteur est au moins égale à la section de passage supérieure de la cheminée.

En cours de fonctionnement, le mélange polyphasique distribué par le pré-distributeur 2 s'écoule de la manière suivante, la phase gazeuse pénètre dans une des cheminées par son ouverture supérieure 32, alors que la phase liquide est déviée du fait de la présence du déflecteur 35. La majorité de cette phase liquide tombe sur le plateau 4 où elle s'accumule.

Du fait de cette accumulation, le niveau de liquide monte, et au fur et à mesure recouvre les sections de passage latérales 34, le liquide passant à travers pour pénétrer à l'intérieur de la cheminée 31. La phase gazeuse pénètre principalement à l'intérieur de la cheminée 31 par la section de passage 32 située dans la partie supérieure de la cheminée, mais aussi à travers les sections de passage 34 non recouvertes par le liquide, la phase se trouvant au-dessus du niveau de liquide. Les deux phases liquide et gazeuse séparées par le déflecteur et pénétrant à l'intérieur des cheminées 31 de mélangent à l'intérieur pour former un mélange s'écoulant à travers l'orifice inférieur, l'espace vide 6 (figure 1) avant de contacter la tête du lit catalytique.

Avantageusement, les canaux mélangeurs se prolongent en dessous du plateau distributeur 4 sur une distance "z", pour éviter que la phase liquide du mélange issu des canaux s'écoule le long de la face inférieure du plateau mélangeur. On évite ainsi le fractionnement du mélange formé à l'intérieur des canaux avant son contact avec le lit catalytique. La valeur de la distance "z" est, par exemple, inférieure à "d"/2.

La distribution en diphasique de gaz et de liquide par le nombre important de cheminées équipant le plateau crée un régime à bulles dispersées dans les cheminées et donc permet d'obtenir une répartition plus homogène en tête et au sein du lit catalytique.

Le plateau distributeur 4, comporte, avantageusement des orifices de drainage. Ces orifices de drainage permettent l'évacuation de la phase liquide lorsque l'on arrête le fonctionnement du réacteur. La surface totale des orifices de drainage est déterminée pour que le débit de la phase liquide à travers les orifices de drainage soit inférieur à 10 % de la fraction de la phase liquide en cours de fonctionnement du réacteur et de préférence inférieure à 5%.

La figure 10 montre un autre exemple de réalisation d'une cheminée pouvant être mise en place sur le plateau, différent principalement du mode de réalisation de la figure 9 par la position du déflecteur. La cheminée 36 décrite sur la figure 9 présente des caractéristiques sensiblement identiques pour les sections de passage inférieure 33, supérieure 32' et les sections de passage latérales 34 identiques à celles de la cheminée 31 (figure 9). Le déflecteur 39 est dans cet exemple de réalisation relié à la cheminée 36 à l'aide de deux moyens de fixation 37, tels que des pattes. Le nombre des pattes de fixation et leurs caractéristiques géométriques sont choisis pour ne pas gêner le passage de la phase gazeuse à l'intérieur de la cheminée.

Le passage des phases s'effectue selon un mode sensiblement identique au mode décrit en relation avec la figure 9. Le mélange formé à l'intérieur des cheminées et issu de ces dernières est ensuite contacté avec la partie supérieure du lit catalytique ou tête de lit, après avoir traversé l'espace vide 6 (figure 1).

Le plateau distributeur selon l'invention est particulièrement bien adapté pour la distribution d'un mélange liquide-gazeux à travers un réacteur comportant un ou plusieurs lits de solides granulaires ou catalyseurs, le bon mélange issu des cheminées permettant ainsi d'améliorer soit la sélectivité en produit recherché (dans le cas des réactions sélectives), soit d'améliorer (par exemple en la diminuant) la teneur en produits non désirés dans l'effluent, par exemple dans des réactions de désarsenifications ou d'hydrogénation totale, soit d'augmenter le cycle de fonctionnement.

Des mesures d'efficacité d'un tel dispositif pour la répartition gazliquide au sein d'une section d'un lit catalytique ont été déterminées par des mesures locales de taux de gaz effectuées à l'aide d'une fibre optique. Le principe de ces mesures est basé sur la variation de réflexion de la lumière en fonction du milieu dans lequel est plongé l'extrémité d'une fibre optique, qui permettent notamment de déterminer pendant un temps donné, la quantité de gaz passant à proximité de la fibre optique. La différence des indices de réflexion des phases gazeuse et liquide est suffisante pour permettre de les distinguer et, à partir d'un traitement approprié statistique, la proportion ou pourcentage de la phase gazeuse par rapport à la phase liquide peut être déterminée, ceci pour un point donné de la section du réacteur.

Les résultats montrés sur les courbes des figures 11 et 12 ont été obtenus: o avec un mélange biphasique en écoulement co-courant descendant,
comportant de l'azote et de l'heptane dans un rapport volumique de 0,5, o une colonne de diamètre de 400 mm, ayant une hauteur de 4m et
fonctionnant dans des conditions de pression de 4 à 10 bars absolu, o un lit catalytique constitué de solides granulaires dont les grains ont des
dimensions variables de 1,2 à 2,4 mm, o une distance séparant le plateau distributeur du lit catalytique de 10 cm,
et o respectivement avec des plateaux distributeurs présentant les
caractéristiques suivantes
* pour le plateau distributeur selon l'art antérieur correspondant aux résultats montrés sur la figure 11 , une densité de cheminées sensiblement voisine de 64 . Le plateau comportant 8 cheminées ayant un diamètre intérieur de 50 mm, chacune des cheminées comprenant 20 trous de 15 mm répartis sur la hauteur de la cheminée selon 10 rangées, ces rangées étant espacées de 35 mm. Chaque cheminée est munie au niveau de sa partie supérieure d'un déflecteur 39 ayant un diamètre d'environ 65 mm, le déflecteur étant relié à la cheminée 36 par l'intermédiaire de deux pattes, par exemple 37 (figure 10).

* pour le plateau distributeur selon l'invention correspondant aux résultats de la figure 12 ,une densité de cheminées sensiblement voisine de 438 par mètre carré, la plateau comportant 55 cheminées ayant un diamètre de 10 mm, et comportant 20 orifices de passage 24 de 5 mm, qui sont répartis sur la hauteur de la cheminée selon 10 rangées, les rangées étant espacées d'environ 25 mm, le diamètre du déflecteur étant, par exemple, d'environ 10 mm (figure 9).

La mesure a consisté à introduire la fibre au niveau d'une section de réacteur située environ à 40 cm en dessous du fond du plateau distributeur, à la positionner initialement au centre du réacteur et à la déplacer horizontalement cm par cm de manière à obtenir une série de mesures sur un rayon du réacteur.

Pour les deux courbes représentées sur les figures 11 et 12, l'axe des abscisses représente la position de la fibre de mesure dans le réacteur, repérée par rapport à la paroi de la colonne et l'axe des ordonnées représente le pourcentage de gaz par rapport au liquide.

La figure 11 obtenue sur un réacteur équipé d'un plateau distributeur comportant une densité de cheminées selon l'art antérieur, fait apparaître une répartition du taux de gaz qui varie fortement en fonction du point de mesure. Cette variation est représentative de zones pour lesquelles la présence du gaz est pratiquement nulle, donc des endroits pour lesquels le lit catalytique est pratiquement arrosé en majorité par une phase liquide et non un mélange liquide-gazeux. El

Claims (11)

REVENDICATIONS

1 - Dispositif pour distribuer un mélange polyphasique comportant au moins une phase gazeuse et au moins une phase liquide, ledit mélange étant en écoulement descendant à travers au moins un lit de solides granulaires, comportant o au moins un plateau distributeur (4) situé au-dessus d'un desdits lits (5)

de solides granulaires à une distance "d", délimitant un espace vide (6), o plusieurs canaux mélangeurs desdites phases liquide et gazeuse dudit

mélange, chacun desdits canaux comportant au moins une section de

passage supérieure (22) et au moins une section de passage inférieure

(23) permettant la communication du mélange formé à l'intérieur

desdits canaux mélangeurs avec un lit de solides granulaires, lesdits

canaux mélangeurs étant pourvus sur au moins une partie de leur

hauteur d'une ou de plusieurs sections de passage latérales ( 24 ), o ladite section de passage supérieure (22) laissant passer la majorité de la

phase gazeuse dudit mélange et lesdites sections de passage latérales (23)

permettant respectivement le passage de la phase liquide à l'intérieur

desdits canaux mélangeurs et/ou d'au moins une partie de la phase

gazeuse, caractérisé en ce que la valeur de la distance "d" est choisie pour

éviter la fragmentation du mélange issu desdits canaux mélangeurs à

l'intérieur de l'espace vide (6).

2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite valeur de la distance "d" est comprise entre 0 et 10 cm, de préférence entre 0 et 5 cm et de préférence entre 0 et 2 cm.

3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les canaux mélangeurs sont prolongés en dessous du plateau distributeur sur une longueur "z" inférieure ou égale à d/2.

4 - Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 3, caractérisé en ce que le plateau distributeur comporte au moins un moyen de support disposé sur sa face supérieure et/ou en dessous du fond du plateau.

5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la densité desdits canaux mélangeurs est supérieure à 80 canaux par mètre carré et de préférence supérieure à 90.

6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la densité desdits canaux mélangeurs attachés audit plateau est comprise entre 100 et 700 cheminées par mètre carré, et, de préférence, dans l'intervalle 150 à 500.

7 - Dispositif selon les revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits canaux mélangeurs sont pourvus d'un moyen permettant de guider les différentes phases liquide et gazeuse dudit mélange polyphasique pour empêcher le passage de la phase liquide par la section supérieure.

8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits canaux mélangeurs ont un diamètre dont la valeur est comprise dans l'intervalle [0,3 ; 8 cm] et, de préférence, dans l'intervalle [0,3; 5 cm].

9 - Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 8, caractérisé en ce que pour un canal mélangeur la surface totale des sections de passage latérales (24), correspondant à la somme des surfaces de toutes les sections de passage latérales est au moins égale à la valeur de la section de passage inférieure (23) d'un canal mélangeur.

10 - Dispositif selon l'une des revendications de 1 à 9, caractérisé en ce que ledit plateau comporte des orifices de drainage de la phase liquide, la surface totale résultante de la somme des surfaces de passage de chacun des orifices étant telle que le débit de la phase liquide à travers les orifices de drainage soit inférieur à 10 % de la fraction de la phase liquide en cours de fonctionnement et de préférence inférieure à 5%.

11 - Application du dispositif selon l'une des revendications de 1 à 10 à la distribution d'un mélange polyphasique comportant au moins une phase gazeuse comprenant au moins en partie de l'hydrogène.