FR2759303A1 - Colonne modulaire comportant une zone de reaction et une zone de separation - Google Patents

Colonne modulaire comportant une zone de reaction et une zone de separation Download PDF

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Abstract

Colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non équilibrée enprésence d'un catalyseur, comportant un élément modulaire permettant d'opérer la réactionchimique et un élément modulaire permettant de séparer les produits issus de cette réaction. L'élément modulaire comporte :- au moins une zone où s'effectue la réaction chimique, ladite zone comportant une enceinte centrale (11) où se trouve disposé le catalyseur (22) ,- des moyens (21) pour introduire au moins un fluide comportant au moins les réactifs, à l'intérieur de ladite enceinte centrale (11) et pour les faire passer à travers le catalyseur (21) ,. une ou plusieurs sections (18) de passage du fluide ayant réagi et issu du catalyseur (22) vers une zone extérieure de ladite enceinte centrale,. une ou plusieurs sections de passage (17) permettant la circulation d'au moins un fluide provenant de l'extérieur de l'enceinte,. lesdites sections de passage (17, 18) étant destinées chacune au passage d'un fluide et étant réparties sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte centrale (11) et étant délimitées par au moins une partie de l'enceinte centrale etlou un élément auxiliaire.

Description

L'invention concerne un élément et/ou un dispositif permettant de réaliser au moins une réaction chimique, par exemple une réaction chimique équilibrée ou non équilibrée en présence de catalyseur.
Selon un mode de réalisation, le dispositif selon l'invention peut permettre de réaliser, en plus de la réaction chimique, une séparation du mélange réactionnel obtenu en plusieurs produits issus de la réaction
L'invention concerne notamment des dispositifs où l'on réalise dans des zones séparées une réaction chimique et une séparation par distillation. Ainsi, elle s'applique pour les procédés de distillation réactive appelée aussi distillation catalytique.
Le dispositif selon l'invention peut s'appliquer pour effectuer diverses réactions chimiques équilibrées ou non équilibrées, par exemple en phase liquide, pour lesquelles on isole le produit de réaction en réalisant une distillation, dans des conditions de température et de pression auxquelles on réalise la réaction, et particulièrement la préparation d'éthers alkyliques tertiaires tels que le méthyltertiobutyléther (MTBE), le méthyltertioamyléther (TAME), l'éthyltertiobutyléther (ETBE), ou encore l'éthyltertioamyléther (TAEE), par réaction catalytique sur l'oléfine appropriée (isobutène ou isopentène) de l'alcool approprié (méthanol ou éthanol, suivant le cas). En ce qui concerne plus particulièrement les réactions d'éthérification par distillation réactive, divers procédés ont déjà été proposés dans l'art antérieur.
Les dispositifs décrits dans l'art antérieur pour effectuer ce type de réaction (réaction chimique équilibrée en présence d'un catalyseur) comportent par exemple une zone dans laquelle sont effectuées concurremment une réaction catalytique et une séparation, par exemple par distillation des produits de ladite réaction, cette zone comportant au moins un plateau de réaction supportant un catalyseur particulaire et au moins un plateau de distillation, par exemple pour la séparation par distillation.
Dans la plupart des dispositifs ou réacteurs de l'art antérieur tels que ceux décrits dans les brevets et demande de brevet FR-2.628.418, FR-2.628.737, FR-2.684.893, FR-95/15.532 du demandeur, les différents éléments formant la colonne sont solidaires les uns aux autres et sont fixés par exemple aux parois du réacteur, conférant ainsi à la structure un caractère figé. La maintenance d'un tel réacteur se révèle être relativement difficile et coûteuse du fait notamment de l'existence de cette liaison fixe entre les différents éléments formant les zones de réaction et de distillation et aussi avec la colonne. En effet dans le cas ou seule une zone n'assure plus sa fonction, il est nécessaire d'intervenir au niveau de tous les éléments. De plus, il s'avère peu facile voire impossible de modifier des structures de colonnes existantes, pour les faire évoluer ou encore pour remplacer des parties ou des zones défectueuses.
L'idée de la présente invention est de concevoir un dispositif présentant une structure plus souple, de type modulaire, qui permet notamment de concevoir initialement la structure d'un dispositif en fonction des besoins du producteur, de la faire évoluer en cours d'opération par exemple, ou encore d'adapter des dispositifs préexistants, par exemple pour des colonnes existantes lors de remodelage d'unité ou "revamping" De plus, une conception modulaire du dispositif permet avantageusement de faciliter les opérations de maintenance au niveau de chacun de ses éléments.
Le dispositif de l'invention peut être utilisé pour effectuer diverses réactions chimiques équilibrées ou non équilibrées, en phase liquide, pour lesquelles on peut isoler le produit de réaction par distillation dans les conditions de température et de pression auxquelles s'opère la réaction. II peut s'appliquer aux réactions d'alkylation d'hydrocarbures aromatiques, généralement le benzène, par réaction catalytique avec l'oléfine appropriée, par exemple l'éthylène ou le propylène, pour former l'alkylbenzène correspondant, par exemple l'éthylbenzène ou le cumène. Mais il peut aussi s'appliquer par exemple aux réactions d'isomérisation de paraffines, aux réactions d'isomérisation d'oléfines, ou à la production du butène-2 par hydroisomérisation de butène-l. Il peut s'appliquer aussi à la réaction d'hydrogénation du benzène et des oléfines légères (ayant 6 atomes de carbone au plus dans leur molécule) dans le réformat léger, ou à la réaction d'hydrogénation des dioléfines etlou des composés acétyléniques dans des fractions légères des coupes pétrolières ou pétrochimiques. De manière préférentielle, il s'applique aux réactions d'éthérification entre une isooléfine (par exemple l'isobutène et l'isopentène) et un monoalcool aliphatique tel que le méthanol ou 'éthanol), particulièrement à la préparation d'éthers alkyliques tertiaires tels que le méthyltertiobutyléther (MTBE), le méthyltertioamyléther (TAME), l'éthyltertiobutyléther (ETBE), ou encore l'éthyltertioamyléther (TAEE), par réaction catalytique sur l'oléfine appropriée (isobutène ou isopentène) de l'alcool approprié (méthanol ou éthanol, suivant le cas).
La présente invention concerne notamment un élément modulaire ou zone réactive permettant de réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non en présence d'un catalyseur. L'élément est caractérisé en ce qu'il comporte, par exemple
au moins une zone où s'effectue la réaction chimique, la zone comportant une enceinte
centrale où se trouve disposé le catalyseur, e des moyens pour introduire au moins un fluide comportant au moins les réactifs, à l'intérieur
de ladite enceinte centrale et pour les faire passer à travers le catalyseur,
une ou plusieurs sections de passage du fluide ayant réagi et issu du catalyseur vers une
zone extérieure de ladite enceinte centrale,
une ou plusieurs sections de passage permettant la circulation d'au moins un fluide provenant
de l'extérieur de l'enceinte, lesdites sections de passage étant destinées chacune au passage d'un fluide et étant
réparties sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte centrale et étant
délimitées par au moir,s une partie de l'enceinte centrale et/ou un élément auxiliaire.
L'élément selon l'invention peut comporter une paroi disposée autour de l'enceinte centrale de manière à former un espace de circulation comportant au moins les sections de passage.
L'élément selon l'invention comporte, par exemple, des moyens modulaires permettant de maintenir le catalyseur, les moyens de maintien ayant une dimension et une géométrie correspondant sensiblement à ceux du lit catalytique.
Selon un mode de réalisation, le fluide comportant au moins les réactifs est envoyé par exemple jusqu'au catalyseur, par un dispositif comportant un système de distribution du fluide, comportant un conduit comportant au moins à une de ses extrémités une ou plusieurs ouvertures de passage du fluide, chacune de ses ouvertures débouchant dans une zone de distribution, la zone de distribution comportant plusieurs secteurs de distribution du fluide, le système de distribution étant disposé en aval du lit catalytique lorsque l'on considère le sens de l'écoulement du fluide à travers le lit catalytique.
Au moins un des éléments du dispositif de distribution comporte par exemple des moyens de connexion par rapport à un autre élément du dispositif de distribution et/ou une autre partie de l'élément modulaire.
L'élément peut comporter un système d'introduction d'un fluide en liaison avec les moyens d'introduction du fluide dans la zone réactive, le système étant adapté à dévier le fluide vers les espaces de circulation en cas de saturation du catalyseur par le fluide.
Le catalyseur est par exemple disposé à l'intérieur de ladite enceinte pour que seule la fraction de fluide comprenant les réactifs passent à travers le catalyseur.
L'élément peut comporter au moins une zone de séparation modulaire où le fluide issu du catalyseur et comportant au moins les produits issus de la réaction, est séparé en au moins une première fraction de fluide comprenant les produits obtenus par la réaction catalytique et au moins une deuxième fraction de fluide comprenant le reste, la zone de séparation étant pourvue de moyens d'accrochage par rapport à un élément modulaire et/ou à une partie de l'élément modulaire.
La zone de séparation comporte par exemple un ou plusieurs plateaux de distillation.
Selon un mode de réalisation, L'élément modulaire comporte au moins une première zone de séparation modulaire disposée en dessous de la zone modulaire de réaction et au moins une deuxième zone modulaire de séparation disposée au-dessus de la zone de réaction.
L'invention concerne aussi une colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non équilibrée en présence d'un catalyseur qui se caractérise en ce qu'elle comporte au moins un élément modulaire présentant l'une des caractéristiques indiquée cidessus.
La colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée en présence d'un catalyseur se caractérisée en ce qu'elle est constituée au moins par un ou plusieurs éléments modulaires présentant l'une des caractéristiques indiquée cidessus.
Le catalyseur est par exemple disposé à l'intérieur de l'enceinte pour que seule la fraction de fluide comprenant les réactifs le traverse.
Selon un mode de réalisation, L'élément modulaire comporte aussi une zone de séparation modulaire où le fluide issu du catalyseur et comportant au moins les produits issus de la réaction, est séparé en au moins une première fraction de fluide comprenant les produits obtenus par la réaction catalytique et au moins une deuxième fraction de fluide comprenant le reste, la zone de séparation étant par exemple pourvue de moyens d'accrochage par rapport à un élément modulaire et/ou à une partie de l'élément modulaire.
La zone de séparation comporte par exemple un ou plusieurs plateaux de distillation.
L'élément modulaire peut comporter au moins une première zone modulaire de séparation disposée en dessous de la zone modulaire de réaction et au moins une deuxième zone modulaire de séparation disposée au-dessus de la zone de réaction.
La présente invention concerne aussi une colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non équilibrée en présence d'un catalyseur. Elle est caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément modulaire de réaction et/ou de séparation présentant au moins l'une des caractéristiques mentionnées ci-dessus.
Selon un autre mode de réalisation, la présente invention concerne aussi une colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée en présence d'un catalyseur, constituée au moins par un ou plusieurs éléments modulaires de réaction et/ou de séparation présentant l'une des caractéristiques mentionnées ci-dessus.
D'autres avantages et caractéristiques de la présente 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, en se référant aux dessins annexés où:
la figure 1 montre un exemple de réalisation d'une colonne comportant au moins un élément
modulaire comportant une zone de réaction et une zone de distillation distinctes présentant
les caractéristiques selon l'invention,
la figure 2 représente une vue en coupe d'un doublet selon l'invention, les figures 3 et 4 montrent respectivement une section du dispositif de la figure 2 et un détail
de moyens permettant de maintenir un doublet par rapport à une paroi, et . les figures 5 et 6 montrent un exemple de réalisation d'un système de distribution du fluide
vers la zone de réaction.
De manière à mieux faire comprendre le concept de l'invention, reposant notamment sur la modularité du dispositif globalement et/ou individuellement au niveau de chacun des éléments, la description qui suit, donnée à titre d'exemple nullement limitatif, se rapporte à un doublet comportant une zone réactive où s'effectue une réaction chimique en présence d'un catalyseur et une zone de séparation par distillation permettant d'obtenir à partir du mélange réactionnel obtenu à l'issue de la réaction chimique les produits issus de cette réaction.
La figure 1 schématise une colonne qui comporte par exemple trois zones, une zone catalytique C dans laquelle s'effectue la réaction chimique et la séparation dans des zones distinctes, par exemple par distillation dans cet exemple, un sommet ou zone de rectification S et une base ou zone d'épuisement B.
Le sommet S est muni par exemple d'une conduite 1 ou ligne d'évacuation des vapeurs des constituants les plus volatils et d'une conduite 2 permettant d'introduire une fraction liquide formée par exemple par une fraction au moins des vapeurs condensées dans l'échangeur Es.
Au niveau de la base B se trouvent une ligne 3 ou conduite permettant d'évacuer des constituants les moins volatils sous forme liquide, et une ligne 4 permettant d'introduire une fraction vapeur générée par exemple par vaporisation partielle d'au moins une partie des constituants dans l'échangeur Eb. Elle est également équipée d'une ou plusieurs conduites pour l'introduction éventuelle de tout ou partie des réactifs.
La zone catalytique C reçoit, de manière interne, une phase liquide générée par le reflux introduit au niveau de la zone de distillation réactive et une phase vapeur générée par la vapeur de rebouillage introduite par exemple au niveau de la base de distillation.
II est aussi possible d'introduire de manière externe, par exemple, à au moins un niveau, un apport éventuel d'au moins un des réactifs, pur ou dilué par exemple d'alcool dans le cas de l'utilisation du dispositif en synthèse d'éthers, cette variant de réalisation n'étant pas représentée sur la figure, ou encore de l'hydrogène dans certains cas particuliers d'utilisation, ou tout autre réactif chimique liquide ou gazeux dans les conditions de l'opération.
Les figures 2 et 3 montrent respectivement une vue en coupe et selon une section selon la coupe 111-111 de la figure 2, d'un ensemble ou doublet composé d'une zone réactive Z disposée au-dessus d'une zone de distillation D. Le terme doublet désigne en règle générale une zone de réaction associée à au moins une zone de distillation. La zone réactive peut être en liaison au niveau de sa partie supérieure avec un dispositif permettant d'introduire le fluide, ce dispositif pouvant faire partie d'une zone de distillation.
Dans cet exemple, le fluide comportant les réactifs se présente sous la forme d'une phase essentiellement liquide.
La zone réactive Z comporte par exemple une enceinte 11 (figure,31 ou enceinte centrale à l'intérieur de laquelle se trouve disposé le catalyseur pouvant se présenter sous la forme d'un lit catalytique 22.
Figure img00050001
Au niveau de sa partie supérieure, par exemple, l'enceinte peut être pourvue de moyens qui vont permettre de délimiter des espaces de circulation distincts pour au moins la fraction gazeuse et la fraction essentiellement liquide.
L'enceinte 11 peut comporter dans sa partie supérieure une zone jouant le rôle de déflecteur pour la phase gazeuse issue de la séparation ou distillation. Cette zone comporte par exemple un rebord 12 disposé à une distance "d" de la partie supérieure 13 de la paroi de l'enceinte 11. Le rebord 12 est lié par l'intermédiaire des parois 15 à la partie 13 et s'étend selon la périphérie de l'enceinte sur au moins une longueur "I". L'enceinte comporte des parois 15 s'étendant selon l'axe longitudinal de la colonne de chaque côté du rebord, de manière à délimiter un espace de passage 17 délimité par au moins la paroi extérieure de l'enceinte 11, les parois 15 et le rebord de déflexion. Il est bien entendu possible de positionner plusieurs rebords 12 qui vont ainsi permettre de délimiter plusieurs espaces 17 de passage pour le gaz, les espaces étant distribués autour de l'enceinte 11. L'espace de passage peut être fermé par la paroi intérieure 10a de la colonne (figure 1).
Entre ces espaces de passage pour le gaz, se trouvent disposés un ou plusieurs espaces de passage 18 qui vont permettre de laisser circuler la fraction liquide.
De tels espaces peuvent être formés en disposant à une distance de la paroi de l'enceinte 11, un ou plusieurs secteurs ou parois lia, qui vont former des secteurs de type double paroi, s'étendant en plusieurs endroits et selon la périphérie de l'enceinte. Ces doubles parois peuvent être délimitées selon l'axe longitudinal de chaque côté par une paroi de type 15, de manière à former un espace de passage 18 pour la fraction liquide distinct des espaces de passage 17. La fraction liquide comporte par exemple le mélange réactionnel comprenant les produits issus de la réaction et pouvant comporter les produits qui n'ont pas réagi.
La zone réactive peut être munie au niveau de la paroi 11, par exemple au niveau de la partie supérieure de l'espace de passage 18 d'une tôle 19 définie pour venir sensiblement jusqu'au contact de la paroi interne 10a de la colonne et qui permet par l'intermédiaire de moyens étanches tels des joints 20 de dévier la phase gazeuse vers les espaces de circulation 17.
Sans sortir du cadre de l'invention, une autre façon de former les voies de passage distinctes consiste à adapter un élément auxiliaire qui va jouer le role de la paroi interne de la colonne. On positionne, par exemple, de manière étanche un élément auxiliaire A (non représenté sur les figures) par rapport aux parois de type 15 de manière à former les espaces de circulation 17. Un tel mode de réalisation confère à l'élément un caractère plus indépendant et ne nécessite pas d'être inséré dans une enceinte ou colonne préexistante.
La zone réactive Z peut être équipée de moyens permettant d'introduire et de distribuer le fluide comportant les réactifs à l'intérieur de l'enceinte jusqu'au lit catalytique.
Ces moyens présentent l'avantage de pouvoir être modulaires et donc indépendants les uns des autres et sont agencés entre eux de manière à respecter une géométrie optimale pour opérer l'opération de réaction catalytique, et à supporter d'éventuelles charges et conditions opératoires, notamment la tenue éventuellement à la pression et ou la température.
Ces moyens comportent au moins un conduit 21 disposé sensiblement au centre de l'enceinte 11, et qui peut être positionné et maintenu par exemple par rapport à un dispositif 23 de distribution du fluide, situé en-dessous du lit catalytique. Un exemple de dispositif de distribution du fluide est détaillé aux figures 5 et 6.
Le dispositif de distribution 23 peut être maintenu par des moyens appropriés 24, 25, au niveau de la paroi interne de l'enceinte 1 1 de manière à permettre la connexion et la déconnexion facile de l'ensemble de ses éléments décrits ou encore d'intervenir individuellement de chacun de ses éléments (figures 5 et 6).
Pour déterminer les moyens de maintien 24, 25, on peut prendre en compte la présence de la descente 21 et de tous les éléments dont le poids peut venir s'appuyer dessus.
Le fluide comportant les réactifs et se présentant sous une forme essentiellement liquide circule dans le conduit 21 par exemple de haut en bas jusqu'au circuit de distribution 23. A partir de ce circuit de distribution 23, il est envoyé à travers le lit catalytique 22 maintenu en place à l'aide de moyens 26, 27, tels que des grilles de type Johnson, la distribution du fluide étant explicitée par exemple aux figures 5 et 6.
Les grilles Johnson 26, 27, évitant que le lit ne déborde lors du fonctionnement, sont par exemple équipées de moyens, tels que des poutres de soutien 30 qui permettent de les positionner par exemple et de les maintenir par rapport à un des éléments de la zone réactive, par exemple la paroi de l'enceinte ou encore la descente 21. Pour cela la descente ou la paroi de l'enceinte sont équipées de moyens appropriés par exemple un rebord 29 ou tout autre moyen qui vont permettre d'assurer le maintien de l'ensemble. La grille supérieure située au-dessus du lit catalytique est disposée de manière à laisser un espace suffisant de manière à accepter la variation éventuelle du lit catalytique au cours de la réaction.
Les moyens de maintien ou d'accrochage peuvent être adaptés pour permettre la tenue mécanique de l'ensemble grille, enceinte, conduit par exemple sous l'effet du poids du catalyseur ou éventuellement d'autres contraintes, mécaniques ou thermodynamique.
A travers le lit catalytique, l'opération catalytique se réalise, le liquide se déplaçant par exemple du bas en haut à l'intérieur. A l'issue du lit catalytique, on se trouve donc en présence d'un fluide essentiellement liquide comportant les produits obtenus par réaction catalytique et les autres produits qui n'ont pas réagi, ces derniers pouvant comporter notamment une partie des réactifs en excès.
Selon un mode de réalisation, la zone réactive est autosupportée, c'est-à-dire qu'elle est équipée des éléments suffisants et nécessaires permettant de la poser par exemple sur un rebord interne de la paroi de la colonne. Le rebord interne des parois de la colonne peut se diviser en plusieurs rebords répartis sur la périphérie de la colonne, être préexistant ou être fixé selon les besoins.
La figure 4 montre un détail de l'endroit IV de la figure 3, qui représente une manière d'accrocher le doublet par rapport à la paroi de la colonne. Dans cet exemple nullement limitatif la zone réactive du doublet est maintenue par rapport à la paroi de la colonne par des moyens 31 qui viennent s'accrocher sur des éléments 32 disposés sur la paroi interne de la colonne. Un tel agencement permet de maintenir en suspension la zone réactive. Les éléments 32 de la colonne peuvent exister dans le cas de colonne déjà conçue ou encore être mis en place en fonction des besoins du demandeur. Les éléments 31 et 32 sont adaptés afin de supporter la totalité du poids de l'élément seul ou encore le poids de cet élément et des différents fluides le traversant par exemple lorsque la réaction chimique est réalisée.
La colonne peut être munie de moyens de repère existant, ou mis en place en fonction des besoins de l'opérateur.
La géométrie et la dimension des zones de circulation 17 et 18 peuvent être quelconques du moment qu'elles permettent une bonne circulation des fluides en minimisant les pertes de charges, les turbulences ou tout autre phénomène qui pourraient avoir des conséquences sur le déroulement de la réaction chimique et/ou les écoulements des fluides.
La fraction essentiellement liquide issue de la réaction chimique et comportant les produits issus de la réaction et le reste, se déverse vers la zone de distillation D située endessous de la zone de réaction Z. La zone de distillation peut comporter deux plateaux de distillation 33, 34, et une descente 35. Le plateau supérieur 33 qui reçoit la fraction essentiellement liquide issue de l'espace de passage 18, a un diamètre sensiblement égal au diamètre interne de la colonne. II peut être équipé de chicanes non représentées disposées à proximité de l'ouverture inférieure de l'espace de passage 18 ayant pour fonction notamment de calmer les turbulences du fluide. Le fluide tombe sur ce plateau avant de passer à travers la descente 35 par débordement au-dessus du rebord 36 vers le plateau inférieur 34 de la zone de distillation. Le plateau inférieur comporte par exemple sur deux côtés par exemple des rebords de débordement 37 qui vont permettre à la fraction liquide issue de l'opération de distillation d'être envoyée vers un autre endroit qui peut être un autre doublet situé en-dessous. La fraction gazeuse séparée est évacuée de manière ascendante à travers les espaces de passage 17.
Les éléments formant la zone de distillation, les plateaux et la descente, peuvent être séparés les uns des autres aisément et pour cela ils comportent chacun des moyens qui permettent de les maintenir ensemble tout en conservant la bonne tenue mécanique de l'ensemble. Au moins un des plateaux de distillation par exemple le plateau supérieur ayant un diamètre sensiblement identique à celui de la colonne peut être pourvu de moyens 39 disposés sur sa périphérie, venant par exemple se raccorder à des éléments 40 disposés sur la paroi interne de la colonne.
II est aussi possible de rattacher la zone de distillation à la zone de réaction, par des moyens appropriés non représentés sur la figure.
La zone de distillation décrite dans cet exemple est formée de plateaux de distillation dit "å double passe", cest-à-dire à travers lesquels le fluide à séparer circule par exemple de manière centrale et de manière latérale, sur les deux côtés comportant le rebord.
La dimension et la géométrie des plateaux sont adaptés pour laisser le passage de la phase gazeuse, dans cet exemple vers le haut à travers le ou les canaux 17 et celui de la phase liquide vers un doublet inférieur par exemple.
Le plateau supérieur de la zone de distillation peut être pourvu de moyens permettant son maintien et son positionnement par rapport à la paroi de la colonne, et de référence disposé par exemple sur sa face supérieure pour recevoir par exemple les bords inférieurs de la paroi formant la descente centrale. De cette façon, tous les plateaux formant la zone de distillation peuvent être maintenus entre eux, le plateau inférieur pouvant être sollicité au moins en partie par le poids d'une zone réactive disposée au-dessus ou éventuellement de tout autre élément.
Dans ce cas, au fur et à mesure que l'on se trouve dans la partie inférieure de la colonne, les rebords ou éléments fixés ou pouvant être fixés sur la paroi interne de la colonne sont déterminés et adaptés en conséquence.
Du fait de la présence des éléments d'accrochage entre les différents éléments constituant le dispositif, le doublet et/ou les zones de réaction ou de distillation, il est envisageable de remplacer de manière indépendante ces éléments ou avec un minimum de changement dans le dispositif.
De cette manière, on réalise avantageusement un doublet indépendant qui peut être formé par exemple par une zone de réaction associée à au moins une zone de distillation située en-dessous et/ou au dessus de la zone de réaction.
Les parois de l'enceinte sont par exemple pourvues de trappes non représentées à travers lesquelles on peut venir insérer des conduits supplémentaires pouvant servir notamment à l'introduction d'un ou de plusieurs autre fluide, au passage du catalyseur lors des opérations de remplacement de ce dernier sans arrêter le fonctionnement de la colonne, et éventuellement de dévier le fluide, et éviter son passage à travers le lit catalytique. La colonne où se trouve installé un doublet est par exemple équipée de trappes correspondantes qui vont permettre le passage des conduits et leur connexion avec l'extérieur.
II est bien entendu possible de pouvoir descendre et mettre en place dans une colonne existante un panier qui comporte tous les éléments permettant de réaliser l'opération de réaction et/ou un doublet permettant de réaliser les opérations de réaction et de séparation. Cette manière de procéder permet avantageusement de diminuer les opérations de remplacement défectueux à l'intérieur d'une colonne, ou encore de modifier des colonnes de manière à les adapter éventuellement aux besoins du producteur.
L'introduction des fluides comportant les réactifs peut s'effectuer à l'aide d'un dispositif approprié en liaison avec la descente 21. Un tel dispositif est notamment conçu pour optimiser la distribution et la collecte du fluide avant son passage dans le conduit 21. Cet ensemble peut comporter un conduit 51 en liaison avec un plateau 52 recevant le fluide à envoyer dans la partie réactive, ledit conduit étant par exemple équipé d'une zone 53 ou trop plein. Cette disposition permet avantageusement en cas de saturation ou d'engorgement du catalyseur par le fluide comportant les réactifs qui arrive par le conduit 21 et distribué par le dispositif 23 de dévier ce fluide de façon à éviter son passage dans le conduit 21. On peut dévier ce fluide vers grille supérieure Johnson pour qu'il passe à travers l'espace de circulation 18.
Les figures 5 et 6 représentent une vue en coupe et selon une section d'un exemple de système permettant de distribuer le fluide comportant les réactifs de la descente vers le lit catalytique.
L'élément comporte par exemple un système de distribution comportant par exemple une conduite 21 comme décrit à la figure 2 débouchant dans un espace de distribution situé en dessous de la grille inférieure Johnson 26 bordant le lit catalytique.
L'espace de distribution est par exemple formé par un plateau étanche inférieur 60 audessus duquel se trouve disposé à une certaine distance h, un plat
Le plateau perforé est par exemple formé d'une seule pièce ou de plusieurs parties qui sont assemblées entre elles de manière à former un plateau perforé ayant une dimension sensiblement identique à celle du plateau étanche formant la base de l'espace de distribution.
Sans sortir du cadre de l'invention, il est aussi possible de prévoir différentes manières pour introduire le fluide comportant les réactifs au niveau du lit catalytique.
On peut par exemple utiliser un moyen d'introduction tel que celui décrit dans la demande de brevet du demandeur FR-95/09.060.
La manière et la forme sous laquelle on introduit les réactifs par exemple en phase vapeur ou en phase liquide, et/ou le sens d'introduction du fluide comportant les réactifs, par exemple selon le sens ascendant ou descendant à l'intérieur du lit catalytique, sont choisis notamment en fonction de la réaction opérée au niveau de la zone réactive. Le système de distribution du fluide est adapté en conséquence.
Le catalyseur peut être disposé selon l'un des agencements décrits dans l'un des brevets et ou demandes de brevets du demandeur précités.
De la même façon, sans sortir du cadre de l'invention, la colonne dans laquelle on dispose un doublet ou un des éléments du doublet et/ou la conception des zones de distillation, peuvent respecter un des modes de réalisation décrit dans les demandes et brevets des demandeurs précités.
Les éléments et/ou les doublets décrits précédemment peuvent être conçus quelque soit le sens de circulation du fluide comportant les réactifs et traversant le catalyseur.
L'exemple décrit précédemment en relation avec les figures 1 à 3 a été donné pour un fluide comportant les réactifs et traversant le lit catalyseur du bas vers le haut, mais peut sans sortir du cadre de l'invention être étendu pour des circulations du fluide du haut vers le bas à travers le catalyseur.
Les éléments et/ou les doublets décrits ci-dessus peuvent sans sortir du cadre de la présente invention être disposés à l'intérieur d'une colonne existante.

Claims (11)

REVENDICATIONS
1 - Elément modulaire permettant de réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non en présence d'un catalyseur comportant:
au moins une zone où s'effectue la réaction chimique, ladite zone comportant une enceinte
centrale (11) où se trouve disposé le catalyseur (22),
des moyens (21) pour introduire au moins un fluide comportant au moins les réactifs, à
l'intérieur de ladite enceinte centrale (11) et pour les faire passer à travers le catalyseur (21),
une ou plusieurs sections (18) de passage du fluide ayant réagi et issu du catalyseur (22)
vers une zone extérieure de ladite enceinte centrale,
une ou plusieurs sections de passage (17) permettant la circulation d'au moins un fluide
provenant de l'extérieur de l'enceinte,
lesdites sections de passage (17,18) étant destinées chacune au passage d'un fluide et étant
réparties sur au moins une partie de la périphérie de ladite enceinte centrale (11) et étant
délimitées par au moins une partie de l'enceinte centrale et/ou un élément auxiliaire.
2 - Elément selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une paroi (10) disposée autour de l'enceinte centrale (11) de manière à former un espace de circulation comportant au moins lesdites sections de passage (17,18).
3 - Elément selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens modulaires (26, 27) permettant de maintenir le catalyseur, la taille et la géométrie desdits moyens étant sensiblement identiques à la surface du catalyseur.
4 - Elément selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens permettant d'introduire ledit fluide comportant au moins les réactifs jusqu'au catalyseur comportent au moins un système de distribution (23) dudit fluide comportant un conduit (21) comportant au moins à une de ses extrémités une ou plusieurs ouvertures (68) de passage du fluide, chacune de ses ouvertures débouchant dans une zone de distribution, ladite zone de distribution comportant plusieurs secteurs (65) de distribution du fluide, ledit dispositif étant disposé en aval du lit catalytique.
5 - Elément selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'au moins un des éléments dudit dispositif de distribution comporte des moyens de connexion par rapport à un autre élément du dispositif de distribution et/ou une autre partie dudit élément modulaire.
6 - Elément selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un système d'introduction d'un fluide en liaison avec lesdits moyens (21) d'introduction du fluide dans la zone réactive, ledit système étant adapté à dévier le fluide vers les espaces de circulation (11) en cas de saturation du catalyseur (22) par le fluide.
7 - Elément selon l'une des revendications de 1 à 6, caractérisé en ce que ledit catalyseur est disposé à l'intérieur de ladite enceinte pour que seule la fraction de fluide comprenant les réactifs passent à travers le catalyseur.
8 - Elément selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une zone de séparation modulaire où le fluide issu du catalyseur et comportant au moins les produits issus de la réaction, est séparé en au moins une première fraction de fluide comprenant les produits obtenus par la réaction catalytique et au moins une deuxième fraction de fluide comprenant le reste, ladite zone de séparation étant pourvue de moyens d'accrochage par rapport à un élément modulaire et/ou à une partie dudit élément modulaire.
9 - Elément selon la revendication 8, caractérisé en ce que la zone de séparation comporte un ou plusieurs plateaux de distillation.
10 - Elément modulaire selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte au moins une première zone de séparation modulaire disposée en dessous de ladite zone modulaire de réaction et au moins une deuxième zone modulaire de séparation disposée audessus de ladite zone de réaction.
11 - Colonne pour réaliser au moins une réaction chimique équilibrée ou non équilibrée en présence d'un catalyseur, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément modulaire selon l'une des revendications 1 à 10.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2877099A (en) * 1956-08-15 1959-03-10 Socony Mobil Oil Co Multistage concurrent-countercurrent liquid gas contact and apparatus therefor
CH366519A (de) * 1961-10-06 1963-01-15 Lonza Ag Vorrichtung für langsam verlaufende chemische Reaktionen und zur Trennung der Reaktionsprodukte
EP0755706A1 (fr) * 1995-07-24 1997-01-29 Institut Francais Du Petrole Procédé et dispositif de distillation réactive avec distribution particulière des phases liquide et vapeur

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