FR2809810A1 - Dispositif et procede pour mesurer la temperature des parois d'un equipement - Google Patents
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Abstract
La présente invention concerne un dispositif comprenant un équipement en matériau M1, la surface externe des parois dudit équipement étant entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique F1, ladite fibre optique étant reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre optique F1, ladite fibre optique F1 étant recouverte d'au moins une couche i en matériau Mi, dispositif caractérisé en ce que la surface externe d'au moins une couche i en matériau Mi recouvrant ladite fibre optique F 1 est entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique Fi reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre Fi.
Description
Dispositif et procédé pour localiser et mesurer des variations de température et/ou de niveau d'encrassement sur la surface interne d'équipement.
Le domaine d'application du dispositif de la présente invention peut s'étendre à tous les procédés pour lesquels on cherche à faire une mesure de température et de niveau d'encrassement par une méthode non-intrusive.
Le domaine d'application préféré dans lequel le dispositif de la présente invention à été mis en oeuvre est celui de la fabrication de polymères dans un réacteur de polymérisation en phase gazeuse, à lit fluidisé.
Il est connu de préparer un polymère, notamment une polyoléfine, dans un dispositif à lit fluidisé. Le dispositif comprend essentiellement un réacteur à lit fluidisé muni dans sa partie inférieure d'une grille de fluidisation et dans sa partie supérieure d'une zone de désengagement. Il comprend également une boucle de recyclage des gaz de fluidisation, munie d'un compresseur, d'au moins un échangeur de chaleur, d'arrivée(s) des gaz frais d'alimentation et éventuellement d'au moins un cyclone permettant de réduire l'entraînement des fines particules avec les gaz de fluidisation. Le réacteur est également muni d'au moins une arrivée d'une ligne d'alimentation en catalyseur d'au moins une ligne de soutirage en polymère.
II est connu de contrôler un procédé de fabrication d'un polymère à lit fluidisé et notamment de contrôler la température à l'intérieur d'un réacteur à lit fluidisé à l'aide de sondes de température traversant les parois du réacteur et pénétrant à l'intérieur lit fluidisé. Un inconvénient de ces sondes de température est lié au fait qu'elles perturbent le passage du courant gazeux de fluidisation dans le réacteur à lit fluidisé. Un autre inconvénient de ces sondes de température vient du fait qu'elles ont tendance à couvrir de polymère, ce qui fausse la mesure de température. Ces sondes de température ont aussi tendance à être fragilisées puisqu'elles constituent des points d'encrage ou obstacles aux solides et aux agglomérats circulant le long des parois du réacteur.
Ces dernières restent importantes pour d'autres aspects du procédé de polymérisation tel que le contrôle de la température à l'intérieur du réacteur. L'un des objectifs de la présente invention est d'améliorer le contrôle de la polymérisation en augmentant les points de mesure de température sur les parois du réacteur, afin de détecter en temps réel toute occurrence préjudiciable à la bonne marche du procédé de polymérisation, telles que la présence de points chauds ou d'un encrassement au niveau de la surface interne des parois du réacteur.
Il est connu d'utiliser des capteurs de température, tels que des thermocouples, pour détecter des variations de température en différents points d'une surface intérieure des parois métalliques d'un réacteur. Il suffit généralement de fixer ces capteurs en contact thermique avec la surface extérieure des parois du réacteur. Cette technique est intéressante pour détecter des phénomènes dont l'occurrence est localisée aux points de mesure constitués par ces capteurs thermiques. Cependant pour couvrir l'ensemble des surfaces sensibles des parois d'un réacteur de polymérisation, il faudrait installer un très grand nombre de capteurs et la mises en oeuvre d'une telle installation pourrait s'avérer lourde et complexe. Une autre technique connue consiste à utiliser une fibre optique en contact thermique avec la paroi d'un réacteur et connectée à un système adapté pour mesurer le profil de température le long de ladite fibre, ce qui permet de connaître la température sur tout élément de surface recouvert par ladite fibre optique. Cette technique à l'avantage d'éviter le perçage de trous dans les parois du réacteur, ce qui était nécessaire pour les mise en place des capteurs de température traditionnels.
La demande de brevet EP 0 572 238 décrit une méthode de contrôle de la température d'un haut fourneau comprenant la mise en oeuvre d'une fibre optique sur la surface métallique dudit haut fourneau et la mesure de la distribution de température sur la surface couverte par la fibre optique, ladite mesure étant basée sur l'intensité spectre de rétrodiffusion Raman d'une impulsion de lumière émise dans ladite fibre optique et sur l'intervalle de temps entre la transmission de l'impulsion de lumière et le retour du spectre de rétrodiffusion Raman à l'extrémité émettrice de ladite fibre optique. La demande de brevet EP 0<B>731906</B> décrit une méthode similaire de contrôle température d'un réacteur, pour laquelle une longueur de fibre optique est disposée en contact thermique avec une partie de la paroi du réacteur. Un système adapté est utilisé pour mesurer la température respective pour une succession de point le long de ladite longueur de fibre optique.
Les deux documents précédents décrivent la mise en oeuvre d'un dispositif de mesure utilisant une fibre optique et un dispositif de mesure du profil de température le long de cette fibre. Il est possible par ces moyens de mesurer la température en différent point d'une surface recouverte par une fibre optique. Cette technique semble donc remédier aux inconvénients précités.
Dans le cas d'un réacteur de polymérisation à lit fluidisé, on peut utiliser cette technique pour déterminer la température sur plusieurs points de la surface interne des parois dudit réacteur, en recouvrant la surface externe des parois dudit réacteur par une fibre optique connectée à un système de mesure de température. Cependant la mise en oeuvre cette technique présente un certain nombre de problèmes.
L'un des problèmes de cette technique est lié aux erreurs de mesure provoquées par la température ambiante à l'extérieur des parois du réacteur. Dans le cas d'un réacteur de polymérisation industriel, des effets climatiques tels que l'exposition au soleil et le sens du vent peuvent entrainer des perturbations importantes sur la mesure de la température. Ces erreurs de mesure peuvent être du même ordre de grandeur que les variations de température que l'on cherche à détecter. L'encrassement de la surface interne des parois du réacteur peut être une autre source d'erreurs sur la mesure de la température. Cet encrassement constitue une couche thermiquement isolante qui tend à augmenter la différence entre la températures la surface interne et celle mesurée sur la surface externe des parois du réacteur. Les erreurs liées à ce problème d'encrassement peuvent être non négligeable et du même ordre de grandeur que les variations de températures que l'on cherche à mesurer.
Bien au delà des erreurs de mesure de température qui en découlent, l'encrassement de la surface interne d'un réacteur de polymérisation pose un véritable problème en tant que tel. Il existe un réel besoin de développer une technique non-intrusive pour localiser et mesurer l'épaisseur des dépôts sur la surface interne des parois d'un réacteur.
Le problème que l'on cherche à résoudre au niveau d'un réacteur de polymérisation en phase gazeuse et à lit fluidisé peut être élargi à un grand nombre d'équipements, en particulier d'équipements de type génie chimique.
Il a été trouvé une technique non-intrusive permettant de localiser et de mesurer l'épaisseur d'un encrassement sur la surface interne des parois d'un équipement. Ce même moyen est utilisable, alternativement ou en même temps, pour mesurer la température en différents points de la surface interne des parois de ce même équipement, avec la possibilité de corriger la mesure de toutes variations induites par l'environnement extérieur. La présente invention est un dispositif comprenant un équipement en matériau M1, la surface externe des parois dudit équipement étant entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique F1, ladite fibre optique étant reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre optique F1, ladite fibre optique F1 étant recouverte d'au moins une couche i en matériau Mi, dispositif caractérisé en ce que la surface externe d'au moins une couche i en matériau Mi recouvrant ladite fibre optique F 1 est entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre Fi.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif à lit fluidisé permettant de préparer un polymère, notamment une polyoléfine.
La figure 2 représente schématiquement une disposition particulière d'une fibre optique sur la surface externe des parois d'un équipement, ou sur les couches i en matériau recouvrant ledit équipement.
Les figures 3 et 3.a représentent schématiquement un mode particulier du procédé selon la présente invention.
Les équipements auxquels se réfère la présente invention peuvent être choisis parmi dispositifs contenant un mélange réactif, de préférence exothermique. Les équipements de la présente invention peuvent aussi contenir des composés, ou des produits formés à partir de ces composés, susceptibles de se déposer sur la surface interne des parois dudit équipement. L'équipement selon la présente invention peut être tout dispositif contenant au moins une phase solide et/ou une phase liquide visqueuse tel que par exemple un réacteur chimique, un séparateur ou un transport pneumatique. Le réacteur chimique peut être un réacteur de polymérisation, de préférence un réacteur de polymérisation à lit fluidisé, spécialement un réacteur de polymérisation à lit fluidisé en phase gazeuse. Le séparateur peut être de préférence un cyclone. Le matériau Ml de l'équipement doit être un bon conducteur thermique afin que la température sur la surface externe soit le plus proche possible de la température sur la surface interne dudit équipement.
Les matériaux Mi peuvent être des isolants ou des conducteurs thermiques. La dernière couche entourant l'équipement est avantageusement en matériau isolant. Les couches i en matériau Mi ont généralement des épaisseurs connues, et de préférence uniforme sur la surface externe des parois dudit équipement. La surface externe des parois de l'équipement est entourée par une fibre optique F1. A titre d'exemple, la fibre optique peut être choisie parmi les fibres optiques "DTS 200" , "DTS 400" et "DTS 800" vendues par la société YORK SENSORS Limited (Angleterre), et être utilisée selon la méthode décrite dans la demande de brevet européen EP 0<B>731906.</B> On préfère utiliser la fibre optique "DTS 400" qui présente une sensibilité de 0,5 C avec un pouvoir de résolution spatiale d'une longueur de 1 m de fibre et une durée moyenne de 30 secondes. On peut alternativement utiliser fibres optiques vendu par la société BICC THERMOHEAT Corp.. D'une façon générale, on peut entendre sous l'appellation "fibre optique" soit seule fibre optique, soit un réseau de plusieurs fibres optiques en séries ou en parallèles. L'expression "au moins une fibre optique F<B>I"</B> peut donc référer à une seule fibre ou à un réseau de plusieurs fibres. Ceci s'applique de la même façon à l'expression "au moins une fibre optique Fi". La surface externe des parois de l'équipement est en contact thermique avec la fibre optique F1 par n'importe quels moyens adaptés. Par contact thermique on entend un contact permettant un transfert thermique efficace entre la surface extérieure parois de l'équipement et la fibre optique F1. Ladite fibre optique est de préférence insérée dans un tuyau protecteur métallique et fixée sur les parois externes de l'équipement par collage ou arrimage mécanique. Ladite fibre optique ou le tuyau protecteur 'tallique entourant ladite fibre optique est de préférence collé par un ciment ou une colle ayant une très bonne conductivité thermique. La fibre optique F 1 est reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre optique. Le principe du système de mesure est basé de préférence la spectroscopie Raman d'une impulsion lumineuse et de l'influence de la température sur l'absorption de la lumière. De préférence, la méthode utilisée par le système de mesure consiste essentiellement à envoyer une impulsion de lumière laser à l'extrémité d'une fibre optique, et à mesurer à cette même extrémité, l'intensité et l'intervalle de temps écoulé entre l'émission et la réception des signaux réfléchis de cette impulsion de lumière laser en tout point de ladite fibre. Après un traitement numérique, les variations d'intensité et les temps d'acquisition des signaux réfléchis permettent d'enregistrer tout changement de la température en tout point de la fibre et de les traduire sous la forme d'un profil détaillé de température le long de la fibre. Ce profil de température permet ensuite d'identifier, en temps réel, les zones de la surface interne parois de l'équipement recouverte par la fibre optique où des variations de température apparaissent. Le profil de température mesuré le long de la fibre optique est généralement un profil discontinu, c'est à dire constitué par une série de températures, chacune d'entre elle correspondant à un élément fini de ladite fibre optique. Pour toute partie élémentaire de la fibre optique on mesure une température élémentaire avec une certaine sensibilité. Dans le cas d'une fibre optique "DTS 400" la sensibilité est de 5 C. La longueur d'une partie élémentaire, ou longueur élémentaire, est égale à la résolution spatiale de la fibre optique. Dans le cas d'une fibre optique "DTS 400" la longueur élémentaire est de 1 m. A toute partie élémentaire de la fibre optique on peut associer un élément de surface correspondant à la surface externe des parois de l'équipement recouvert par la partie élémentaire de ladite fibre optique. Un élément de surface a généralement une surface minimum liée à l'encombrement et à la flexibilité de la fibre optique et/ou du tuyau protecteur métallique entourant ladite fibre optique. La disposition de la fibre optique F1 sur la surface externe des parois de l'équipement peut être effectuée en tenant compte de la longueur élémentaire de ladite fibre optique. La disposition de la fibre optique F1 sur la surface externe des parois d'un équipement peut être faite selon divers schémas. A titre d'exemple, on peut envisager les schémas suivants: # un enroulement hélicoïdal autour de l'équipement selon un pas à choisir en fonction du pouvoir de résolution de la fibre et de la zone dudit équipement où l'on souhaite mesurer la température; # une succession d'enroulements spiralés, chaque enroulement couvrant une zone sensible des parois de l'équipement.
On peut avantageusement disposer la fibre optique F1 en une succession d'enroulements spiralés, chaque enroulement ayant une longueur égale à la longueur élémentaire de la fibre optique et couvrant une surface élémentaire de la surface externe des parois l'équipement. Le système de mesure peut être muni d'un dispositif pour alternativement ajouter retirer, de manière intermittente, une longueur supplémentaire de fibre optique correspondant de préférence à une fraction de la longueur élémentaire de ladite fibre optique. Ce dispositif décrit dans la demande de brevet EP 0<B>572</B> 238 permet d'obtenir successivement deux profils de température pour des parties élémentaires de la fibre optique décalées d'un profil à l'autre. La combinaison des deux profils de température, en effectuant par exemple une moyenne des températures obtenues, permet d'obtenir un profil de température résultant ayant des parties élémentaires plus petites que les parties élémentaires des deux profils initiaux, en améliorant artificiellement la résolution spatiale de la fibre optique. La longueur supplémentaire de fibre optique alternativement ajoutée et retirée, correspond de préférence à la moitié de la longueur élémentaire ladite fibre optique. Ceci permet d'obtenir un profil de température résultant ayant des parties élémentaires équivalentes de longueur égale à la moitié de la résolution spatiale de la fibre optique, ce qui revient à doubler le pouvoir de résolution de la fibre optique. Selon la présente invention, la surface externe de la couche i en matériau Mi recouvrant l'équipement est entourée par, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique Fi. Par contact thermique on entend un contact permettant un transfert thermique efficace entre la surface externe de la couche i en matériau Mi et la fibre optique Fi. La fibre optique Fi peut être disposée et fixée autour de la surface externe de la couche en matériau Mi de la même façon que la fibre optique F 1 est disposée et fixée sur surface externe des parois de l'équipement en matériau MI. Les caractéristiques de la fibre optique Fi peuvent être de préférence similaires à la fibre optique FI.
Selon un mode d'exécution préférentiel de la présente invention, la fibre optique Fi est reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre.
système de mesure de la fibre optique Fi peut être de préférence similaire à celui de la fibre optique FI. Il est possible d'envisager un seul système de mesure relié aux fibres optiques F 1 et Fi, et utilisé en alternance par chacune des fibres optiques.
La fibre optique, Fi, placée autour de la couche en matériau Mi et le système de mesure de température associé permettent de mesurer, en temps réel, la température à la surface de ladite couche en matériau Mi en plusieurs points simultanément.
L'utilisation de la fibre optique Fi permet aussi de localiser et de mesurer l'épaisseur d'un encrassement à l'intérieur d'un équipement. Les deux profils de température mesurés par les fibres optiques FI et Fi, et ceci pour plusieurs points des parois de l'équipement recouvertes par lesdites fibres optiques, permettent de connaître la température entre la surface externe des parois de l'équipement et la surface externe de couche i en matériau Mi. Il est ainsi possible de calculer le flux de chaleur à travers ces différentes couches, et ceci en plusieurs points des parois de l'équipement. Pour calcul, on peut éventuellement prendre en compte toutes les autres couches isolantes intermédiaires telles que la peinture et le câble de protection des fibres optiques. calcul du flux de chaleur, @, est effectué en plusieurs point des parois de l'équipement recouvertes par les fibres optiques F 1 et Fi, en utilisant: i) la conductivité thermique, Cth, des matériaux entre la première couche et la couche i en matériau Mi et éventuellement des autres couches isolantes, ii) l'épaisseur, Ei, entre la première couche et la couche i en matériau Mi et éventuellement des autres couches isolantes intermédiaires, et, iii) la différence des températures, DTi, mesurées par les fibres optiques F 1 et Fi. Le calcul du flux thermique peut être effectué à l'aide de la formule suivante: @ = Cth * Ei * DTi Un mode particulier de l'invention est de disposer une fibre optique Fi sur la dernière couche de l'équipement. Dans ce cas la fibre optique Fi subit l'influence des conditions extérieures. Il est ainsi possible de corriger les températures mesurée par la fibre optique F1 de toute perturbation de l'environnement extérieur mesurées par la fibre optique Fi. Par ce moyen, les variations de température mesurées sur la fibre optique F1, corrigées par les mesures sur la fibre optique Fi, sont directement corrélées aux phénomènes ayant lieu sur la surface interne des parois de l'équipement.
Un autre mode particulier de la présente invention permettant d'enlever les couches i en matériau Mi lors de travaux de maintenance consiste à ne disposer la fibre optique Fi qu'à certains endroits de l'équipement, par exemple en circonférence à 3 ou hauteurs différentes.
Encore un autre mode particulier de la présente invention consiste à disposer fibre optique F2 sur une première couche 2 en matériau conducteur thermique M2 et une autre fibre optique Fi (i>2) sur une couche i (i>2) en matériau isolant thermique Mi (i>2). De préférence l'autre fibre est une fibre F3 sur une deuxième couche 3 en matériau isolant M3. On peut en particulier envisager que la couche 3 est la dernière couche recouvrant l'équipement. Ce mode permet de calculer le flux de chaleur à travers la couche 2 et donc de déterminer l'épaisseur des dépôts éventuels tout en s'affranchissant des effets de variation de la température sur la couche externe recouvrant l'équipement.
L'invention réside aussi dans un procédé de fabrication de polymère, notamment de polyoléfine, dans un dispositif à lit fluidisé comprenant essentiellement un réacteur (1) à lit fluidisé, muni dans sa partie inférieure d'une grille de fluidisation (2), dans sa partie d'alimentation en catalyseur (9) et d'au moins une ligne de soutirage (10) polymère, comprenant également une boucle de recyclage (4) des gaz de fluidisation munie d'un compresseur (5), d'au moins un échangeur de chaleur (6), d'arrivée(s) (7) gaz frais d'alimentation et éventuellement d'au moins un cyclone (8) permettant de réduire l'entraînement des fines particules avec les gaz de fluidisation, procédé caractérisé en ce que i) on mesure un profil de température le long d'une fibre optique F1 entourant et en contact thermique avec, au moins une partie de la surface externe des parois du dispositif à lit fluidisé, ladite fibre optique F1 étant, au moins en partie, recouverte d'au moins une couche i en matériau Mi, et en ce que, ü) on mesure un ou plusieurs profils de température le long d'au moins une fibre optique Fi entourant, et en contact thermique avec, au moins une partie de la surface externe de la couche i en matériau Mi. La disposition de la fibre optique (11) sur la surface externe de la paroi du dispositif à lit fluidisé peut être faite selon divers schémas tels que représentés aux Figures 2 et 3: # soit en un enroulement hélicoïdal (12) autour du dispositif à lit fluidisé selon un pas à choisir en fonction du pouvoir de résolution de la fibre et de la zone dudit dispositif où l'on souhaite contrôler la température (voir Figure 2); # soit en une succession d'enroulements spiralés (13), chaque enroulement couvrant par exemple une zone (14) de la paroi du dispositif à lit fluidisé de 300 x 500mm, selon un schéma tel que décrit à la Figure 3.
La disposition de la fibre optique Fi (15), à l'extérieur de la couche en matériau Mi peut se faire de différentes façons, par exemple conformément au schéma indiqué sur la figure 2.
Dans un procédé de fabrication d'un polymère tel qu'une polyoléfine (par exemple un polyéthylène de haute ou basse densité linéaire, ou un polypropylène), on 'fère disposer au moins une fibre optique sur tout ou partie des parois externes du dispositif à lit fluidisé, en particulier: # le réacteur (1) à lit fluidisé, notamment le fût cylindrique du réacteur, en particulier au- dessus de la grille de fluidisation (2) par exemple sur une hauteur comprise entre et 3 m au-dessus de ladite grille, ou la zone où arrive la ligne d'alimentation en catalyseur (9), ou encore la zone de désengagement (3), ou le fond du réacteur situé sous la grille (2); # le cyclone (8), notamment dans sa partie inférieure où s'accumulent les fines particules avant d'être entraînées hors du cyclone et d'être de préférence réintroduites dans réacteur (1); # l'échangeur de chaleur (6), notamment dans sa boîte à vent d'entrée ou de sortie; # toute portion de la boucle de recyclage où peuvent se déposer des particules ou un liquide facilement volatil; # éventuellement un séparateur gaz/liquide tel que décrit dans la demande de brevet WO 94/28032 afin de contrôler la quantité de liquide condensé et/ou le débit de liquide condensé retourné dans le réacteur (1).
Le procédé de la présente invention, permet de mettre en évidence la présence encrassement, de points chauds ou de points froids en tout point de la surface interne du dispositif. Une première approche simplificatrice consiste à supposer que les perturbations extérieures sont négligeables, ou bien que la température mesurée au niveau la fibre optique Fi est uniforme en tout point de la surface externe de la couche i. Une variation du flux de chaleur en un point donné des parois de l'équipement peut s'expliquer soit par la présence d'un dépôt de matière, soit par une variation de température sur la surface interne des parois de l'équipement, ou encore soit par un cumul des deux phénomènes. Pour distinguer un dépôt de matière par rapport à une variation de température sur surface interne des parois de l'équipement, on peut prendre pour hypothèse que le flux de chaleur est constant en tout point des parois de l'équipement. Cette hypothèse peut être considérée comme valable si l'agitation dans l'équipement est efficace et si la réaction de polymérisation est stable, c'est à dire sans point chaud. Alternativement la distinction des phénomènes peut être effectuée automatiquement et en temps réel, un traitement numérique, par un système expert, et/ou par une disposition adaptée comprenant au moins deux niveaux de fibres optiques.
Dans une autre approche, une variation du flux de chaleur en un point donné des parois de l'équipement peut s'expliquer par la présence d'un dépôt de matière isolante, une variation de température sur la surface externe des parois de l'équipement, par une variation de la température sur la surface interne des parois de l'équipement, et/ou par un dépôt de matière sur ladite surface interne des parois de l'équipement. La distinction des phénomènes peut être encore une fois effectuée automatiquement et en temps reel, par un outil de traitement numérique, par système expert, et/ou par une disposition adaptée comprenant au moins trois niveaux de fibres optiques.
Ce procédé peut être combiné à la mise en oeuvre d'une action corrective par des moyens physiques ou chimiques appropriés dans le but de supprimer ou de réduire variation de température.
Le procédé de la présente invention comprend, en réponse à une variation de température ainsi observée en un ou plusieurs points du dispositif à lit fluidisé, une action corrective afin de réduire ou de supprimer cette variation. Lorsqu'il s'agit en particulier de la détection d'un point chaud, l'action corrective intervient de préférence avant d'atteindre une température équivalente à la température de frittage du polymère, avec une marge de sécurité par exemple de 5 C en-dessous de la température de frittage. L'action corrective peut mettre en oeuvre tout moyen physique ou chimique. Parmi les moyens physiques, on peut citer: # la baisse de la température de polymérisation; , # la baisse de la pression partielle en monomere; # l'augmentation de la pression partielle d'un gaz inerte; # la mise en vibration d'une paroi du dispositif à lit fluidisé; et # l'augmentation de débit d'introduction d'un liquide facilement volatil. Parmi les moyens chimiques, on peut citer: # l'introduction d'un poison de la polymérisation, ou l'augmentation du débit d'introduction (par exemple selon le brevet européen EP 0 359 444); # la baisse de débit d'introduction d'un activateur ou d'un cocatalyseur (par exemple selon le brevet européen EP 0 376 559); et # la baisse du débit d'introduction du catalyseur.
Le procédé de la présente invention a l'avantage de pouvoir détecter en temps réel et simultanément en plusieurs points du dispositif à lit fluidisé aussi bien des points chauds entrainant la formation d'agglomérats de polymère fondu que des points froids correspondant soit à des zones mortes défluidisées, soit à l'accumulation non contrôlée de liquide condensable. La détection de ces anomalies se fait d'une manière non intrusive et ne perturbe en rien le procédé. ailleurs, l'action corrective peut se déclencher immédiatement dès l'identification de l'anomalie. De plus, la mesure de température effectuée moyen de la fibre optique extérieure permet de prendre en compte l'influence éventuelle des conditions météorologiques et donc de détecter de manière encore plus précise les phénomènes thermiques qui apparaissent dans le dispositif à lit fluidisé.
La figure 1 représente schématiquement un dispositif à lit fluidisé permettant de préparer un polymère, notamment une polyoléfine. Le dispositif comprend essentiellement un réacteur (1) à lit fluidisé muni dans sa partie inférieure d'une grille de fluidisation (2) et dans sa partie supérieure d'une zone de désengagement (3). Il comprend également une boucle de recyclage (4) des gaz de fluidisation, muni compresseur (5), d'au moins un échangeur de chaleur (6), d'arrivée(s) (7) des gaz frais d'alimentation et éventuellement d'au moins un cyclone (8) permettant de réduire l'entraînement des fines particules avec les gaz de fluidisation. Le réacteur (1) est également muni d'au moins une arrivée d'une ligne d'alimentation en catalyseur (9) et d'au moins une ligne de soutirage (10) en polymère.
La figure 2 représente schématiquement une disposition particulière d'une fibre optique sur la surface externe des parois d'un équipement, ou sur les couches i en matériau Mi recouvrant ledit équipement. L'équipement représenté est un réacteur (1) à lit fluidisé muni dans sa partie inférieure d'une grille de fluidisation (2), comprenant également (représentée partiellement ) une boucle de recyclage (4), une arrivée d'une ligne d'alimentation en catalyseur (9) et au moins une ligne de soutirage (10) en polymère.
La disposition de la fibre optique F 1 (11) ou Fi (11) est une succession d'enroulements spiralés (13), chaque enroulement couvrant une zone (14) de la surface externe des paroi du réacteur à lit fluidisé, ou bien des couches i en matériau Mi recouvrant ce dernier.
Les figures 3 et 3.a représentent schématiquement un autre mode particulier du procédé selon la présente invention. Le dispositif à lit fluidisé comprend les éléments (1) à (10) décrit précédemment dans la figure 1. Le réacteur (1) est équipé d'une fibre optique F 1 (15), recouvrant également le cyclone (8), et de deux fibres optiques F2 (16) et F3 (17) disposées sur les couches 2 et 3, respectivement (18) et (19) en matériaux M2 et M3.
Claims (15)
1. Dispositif comprenant un équipement en matériau M1, la surface externe des parois dudit équipement étant entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique F1, ladite fibre optique étant reliée à un système de mesure du profil température le long de ladite fibre optique F<B>I,</B> ladite fibre optique F 1 étant recouverte d'au moins une couche i en matériau Mi, dispositif caractérisé en ce que la surface externe d'au moins une couche i en matériau Mi recouvrant ladite fibre optique FI entourée de, et en contact thermique avec, au moins une fibre optique Fi reliée à un système de mesure du profil de température le long de ladite fibre Fi.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'équipement en matériau M 1 est un réacteur chimique, un séparateur ou un transport pneumatique.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'équipement en matériau M1 est un réacteur chimique de polymérisation, de préférence un réacteur de polymérisation à lit fluidisé, spécialement un réacteur de polymérisation à lit fluidisé en phase gazeuse.
4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la dernière couche entourant l'équipement est en matériau isolant.
5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose la fibre optique F1 en une succession d'enroulements spiralés, chaque enroulement couvrant une zone sensible de la surface externe des parois de l'équipement.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque enroulement une longueur égale à la longueur élémentaire de la fibre optique et couvre une surface élémentaire de la surface externe des parois de l'équipement.
7. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dispose la fibre optique F1 en un enroulement hélicoïdal autour de l'équipement selon un pas à choisir en fonction du pouvoir de résolution de la fibre et de la zone dudit équipement où l'on souhaite mesurer la température.
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce la fibre optique Fi est disposée et fixée autour de la surface externe de la couche en matériau Mi de la même façon que la fibre optique F 1 est disposée et fixée sur la surface externe des parois de l'équipement en matériau M1.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce l'on dispose la fibre optique Fi qu'à certains endroits de l'équipement, par exemple en circonférence à 3 ou 4 hauteurs différentes.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'on dispose une fibre optique F2 sur une première couche 2 en matériau conducteur thermique M2 et une autre fibre optique Fi (i>2) sur une couche i (i>2) en matériau isolant thermique Mi (i>2).
11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'autre fibre est une fibre F3 sur une deuxième couche 3 en matériau isolant M3, la couche 3 étant de préférence la dernière couche recouvrant l'équipement.
12. Procédé de fabrication de polymère, notamment de polyoléfine, dans un dispositif à lit fluidisé comprenant essentiellement un réacteur (1) à lit fluidisé, muni dans sa partie inférieure d'une grille de fluidisation (2), dans sa partie supérieure zone de désengagement (3), d'au moins une arrivée d'une ligne d'alimentation en catalyseur (9) et d'au moins une ligne de soutirage (10) en polymère, comprenant également une boucle de recyclage (4) des gaz de fluidisation, munie d'un compresseur (5), d'au moins un échangeur de chaleur (6), d'arrivée(s) (7) des gaz frais d'alimentation et éventuellement d'au moins un cyclone (8) permettant de réduire l'entraînement des fines particules avec les gaz de fluidisation, procédé caractérisé en ce que i) on mesure un profil de température le long d'une fibre optique FI entourant, et en contact thermique avec, au moins une partie de la surface externe des parois du dispositif à lit fluidisé, ladite fibre optique F 1 étant, au moins en partie, recouverte d'au moins une couche i en matériau Mi, et en ce que, ii) on mesure un ou plusieurs profils de température le long d'au moins une fibre optique Fi entourant, et en contact thermique avec, au moins une partie de la surface externe de la couche i en matériau Mi.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ce dernier est combiné à la mise en oeuvre d'une action corrective par des moyens physiques ou chimiques appropriés dans le but de supprimer ou de réduire la variation de température.
14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens physiques sont sélectionnés parmi: # la baisse de la température de polymérisation; # la baisse de la pression partielle en monomère; # l'augmentation de la pression partielle d'un gaz inerte; # la mise en vibration d'une paroi du dispositif à lit fluidisé; et # l'augmentation de débit d'introduction d'un liquide facilement volatil.
15. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens chimiques sont sélectionnés parmi: # l'introduction d'un poison de la polymérisation, ou l'augmentation du débit d'introduction; # la baisse de débit d'introduction d'un activateur ou d'un cocatalyseur; et # la baisse du débit d'introduction du catalyseur.
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